用于高效物联网数据收集的3D多无人机小区轨迹设计
网络与互联网体系结构
2019-07-30 v1 信号处理
摘要
无人机小区(DC)是一种新兴技术，可为地面网络未覆盖区域中的物联网(IoT)数据收集提供灵活且低成本的无线连接。DC的飞行轨迹显著影响数据收集性能。然而，由于DC复杂的3D移动性、独特的DC到地面(D2G)信道特性、有限的DC到基站(D2B)回程链路质量等，轨迹设计是一个具有挑战性的问题。在本文中，我们提出了一种用于DC辅助IoT数据收集的3D DC轨迹设计，其中多个DC周期性飞越IoT设备并将IoT数据中继到基站(BSs)。该轨迹设计被建模为一个混合整数非线性规划(MINLP)问题，以最小化平均用户到DC(U2D)路径损耗，并考虑了最先进的实用D2G信道模型。我们将MINLP问题解耦为多个拟凸或整数线性规划(ILP)子问题，分别优化用户关联、用户调度、水平轨迹和DC的飞行高度。然后，开发了3D多DC轨迹设计算法来求解MINLP问题，其中子问题通过块坐标下降(BCD)方法迭代优化。与静态DC部署相比，所提出的轨迹设计可将平均U2D路径损耗降低10-15 dB，并将U2D路径损耗的标准差降低56%，这表明在链路质量和用户公平性方面均有改善。
引用
@article{arxiv.1906.00776,
title = {3D Multi-Drone-Cell Trajectory Design for Efficient IoT Data Collection},
author = {Weisen Shi and Junling Li and Nan Cheng and Feng Lyu and Yanpeng Dai and Haibo Zhou and Xuemin and Shen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.00776},
year = {2019}
}
备注
Accepted by IEEE ICC'19