无人机辅助无线接入网络中的多无人机3D轨迹规划与调度
网络与互联网体系结构
2019-10-24 v2 信号处理
摘要
无人机基站(DBS)是一种有前景的技术，可扩展地面无线接入网络(RAN)中未覆盖用户的无线连接。为改善用户公平性和网络性能，在本文中，我们设计了无人机辅助无线接入网络(DA-RAN)中多个DBS的3D轨迹，其中DBS飞越相关的兴趣区域(AoIs)并在基站(BS)与AoIs内用户之间中继通信。我们将多DBS 3D轨迹规划与调度建模为一个以最小化平均DBS到用户(D2U)路径损耗为目标的混合整数非线性规划(MINLP)问题。公式中考虑了水平与垂直方向的3D轨迹变化，以及最先进的DBS相关信道模型。针对MINLP问题的非凸性和NP难特性，我们首先将其解耦为多个整数线性规划(ILP)和拟凸子问题，分别优化AoI关联、D2U通信调度、水平轨迹和DBS飞行高度。然后，我们设计了一种基于块坐标下降(BCD)方法迭代求解子问题的多DBS 3D轨迹规划与调度算法。所提算法中考虑了基于k-means的初始轨迹生成和基于搜索的起始时隙调度，以分别提升轨迹设计性能并确保DBS间距离约束。我们进行了大量仿真以研究DBS数量、水平速度和初始轨迹对轨迹规划结果的影响。与静态DBS部署相比，所提出的轨迹规划可实现平均D2U路径损耗降低10-15 dB，并将D2U路径损耗标准差降低68%，这表明网络性能和用户公平性均得到提升。
引用
@article{arxiv.1906.00777,
title = {Multi-Drone 3D Trajectory Planning and Scheduling in Drone Assisted Radio Access Networks},
author = {Weisen Shi and Junlng Li and Nan Cheng and Feng Lyu and Shan Zhang and Haibo Zhou and Xuemin Shen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.00777},
year = {2019}
}
备注
Published on IEEE TVT