近年來,基于無人機(jī)的應(yīng)用呈現(xiàn)井噴式發(fā)展,無人機(jī)在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其中一個(gè)值得注意的應(yīng)用是無人機(jī)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(jī)本身具備高移動性、經(jīng)濟(jì)便攜等特點(diǎn),使得搭載基站的無人機(jī)具備快速構(gòu)建無線通信網(wǎng)絡(luò)的能力。同時(shí),相比單無人機(jī),多無人機(jī)構(gòu)成mesh網(wǎng)絡(luò),可以用更經(jīng)濟(jì)的方式為大量用戶提供通信服務(wù)。為了提升無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)容量,本文研究無人機(jī)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(jī)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(jī)空地信道。利用隨機(jī)幾何理論,分析了不同信道條件下,無人機(jī)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(jī)部署參數(shù)的函數(shù)關(guān)系,并通過蒙特卡羅仿真,驗(yàn)證了理論分析的正確性。2)利用無人機(jī)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(jī)網(wǎng)絡(luò)容量為目標(biāo)計(jì)算出無人機(jī)最佳部署密度,并仿真驗(yàn)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(jī)分布在二維平面的空地頻譜共享模型??本章提出的無人機(jī)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(jī)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(jī)空對空鏈路共享地面網(wǎng)絡(luò)的頻譜，無人機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)基站對ＤＵ的覆蓋概率及其與無人機(jī)分布參數(shù)的函數(shù)關(guān)系。??最后通過蒙特卡羅仿真來驗(yàn)證函數(shù)關(guān)系的正確性。??／Ｔ?，７??！?＼無人機(jī)通信鏈路＼?Ａｈ??賽?＼信號?Ｚ??＼Ｖ?ｈ?＼?／Ｎａｋａｇａｍｉ?７??／?地面網(wǎng)絡(luò)基站?無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)用戶?：?＼??圖２－２無人機(jī)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(jī)按照均勻泊松點(diǎn)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(shí)，也會收到無人機(jī)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(jī)的信干噪比

無分機(jī)分布的高度ｈ??圖２－３無人機(jī)分布在高度為的二維平面時(shí)ＢＳＵ的覆蓋概率??圖２－３為無人機(jī)以均勻泊松點(diǎn)過程分布在高度為的二維平面時(shí)，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(yàn)證理論推導(dǎo)??的正確性，即定理１的正確性。可以從圖２－３中看出，理論解與蒙特卡羅仿真結(jié)??果基本吻合。其中，單個(gè)點(diǎn)的蒙特卡羅仿真方法為：用Ｎａｋａｇａｍｉ－ｍ信道建模無??人機(jī)空地信道，以密度為人的均勻泊松點(diǎn)過程部署無人機(jī)ｍｅｓｈ網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)計(jì)一萬??次仿真中，典型ＢＳＵ接收機(jī)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(gè)上限，這個(gè)上限值為??ＢＳＵ在不受無人機(jī)基站干擾時(shí)的覆蓋概率，此時(shí)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(jī)部署密度（Ａ？?）時(shí)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??


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