近年來,基于無人機的應(yīng)用呈現(xiàn)井噴式發(fā)展,無人機在多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其中一個值得注意的應(yīng)用是無人機作為空中基站,在災(zāi)害救援的場景中為地面用戶提供通信服務(wù)。無人機本身具備高移動性、經(jīng)濟便攜等特點,使得搭載基站的無人機具備快速構(gòu)建無線通信網(wǎng)絡(luò)的能力。同時,相比單無人機,多無人機構(gòu)成mesh網(wǎng)絡(luò),可以用更經(jīng)濟的方式為大量用戶提供通信服務(wù)。為了提升無人機網(wǎng)絡(luò)容量,本文研究無人機網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)的頻譜共享以及性能分析,研究內(nèi)容如下。1)提出無人機網(wǎng)絡(luò)與地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)的頻譜共享模型。針對空曠地區(qū)和城市地區(qū),分別以Nakagami-m信道和LOS/NLOS信道建模無人機空地信道。利用隨機幾何理論,分析了不同信道條件下,無人機網(wǎng)絡(luò)用戶與地面網(wǎng)絡(luò)用戶的覆蓋概率及其與無人機部署參數(shù)的函數(shù)關(guān)系,并通過蒙特卡羅仿真,驗證了理論分析的正確性。2)利用無人機網(wǎng)絡(luò)用戶和地面網(wǎng)絡(luò)用戶覆蓋概率的分析結(jié)果,通過拉格朗日乘子法,以最大化無人機網(wǎng)絡(luò)容量為目標(biāo)計算出無人機最佳部署密度,并仿真驗證。 

【文章來源】：北京郵電大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１無人機分布在二維平面的空地頻譜共享模型??本章提出的無人機ｍｅｓｈ網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)頻譜共享的模型如圖２－１所示

??節(jié)中，無人機的路徑損耗和小尺度衰落與上一節(jié)的假設(shè)相同。如圖２－２所示，無??人機空對空鏈路共享地面網(wǎng)絡(luò)的頻譜，無人機空對地鏈路為信號鏈路，使用頻譜??／２。ＤＵ會接收到來自其他無人機的干擾，干擾鏈路的信道模型為Ｎａｋａｇａｍｉ－ｍ??模型。接下來的篇幅里討論無人機分布在三維空間的場景下，地面基站對ＢＳＵ??的覆蓋概率、無人機基站對ＤＵ的覆蓋概率及其與無人機分布參數(shù)的函數(shù)關(guān)系。??最后通過蒙特卡羅仿真來驗證函數(shù)關(guān)系的正確性。??／Ｔ?，７??！?＼無人機通信鏈路＼?Ａｈ??賽?＼信號?Ｚ??＼Ｖ?ｈ?＼?／Ｎａｋａｇａｍｉ?７??／?地面網(wǎng)絡(luò)基站?無人機網(wǎng)絡(luò)用戶?：?＼??圖２－２無人機分布在三維空間中的空地頻譜共享模型??２．４．１地面網(wǎng)絡(luò)對ＢＳＵ的覆蓋概率??在本節(jié)中，多無人機按照均勻泊松點過程分布在三維空間中，為ＤＵ提供通??ｆｅ服務(wù)。ＢＳＵ在接收地面基站有用信號的同時，也會收到無人機發(fā)射的干擾信??號。地面基站都利用同一頻譜為ＢＳＵ提供通信服務(wù)。因此ＢＳＵ也會收到其它地??面基站的干擾信號。ＢＳＵ接收機的信干噪比

無分機分布的高度ｈ??圖２－３無人機分布在高度為的二維平面時ＢＳＵ的覆蓋概率??圖２－３為無人機以均勻泊松點過程分布在高度為的二維平面時，典型ＢＳＵ??的覆蓋概率與高度／／的關(guān)系。圖２－３中首先通過蒙特卡羅仿真［２２］驗證理論推導(dǎo)??的正確性，即定理１的正確性�？梢詮膱D２－３中看出，理論解與蒙特卡羅仿真結(jié)??果基本吻合。其中，單個點的蒙特卡羅仿真方法為：用Ｎａｋａｇａｍｉ－ｍ信道建模無??人機空地信道，以密度為人的均勻泊松點過程部署無人機ｍｅｓｈ網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)計一萬??次仿真中，典型ＢＳＵ接收機的信干噪比大于接收門限的次數(shù)。從圖２－３中可以??發(fā)現(xiàn)，隨著高度的増加，ＢＳＵ覆蓋概率逐漸增加到一個上限，這個上限值為??ＢＳＵ在不受無人機基站干擾時的覆蓋概率，此時除了有用信號，ＢＳＵ只接收到??地面網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的干擾和環(huán)境噪聲。圖２－３比較了不同無人機部署密度（Ａ？?）時的??ＢＳＵ覆蓋概率。從圖中可以看出，隨著部署密度人的減小，ＢＳＵ覆蓋概率增加。??２４??


本文編號：3498527