無人機組網(wǎng)與應(yīng)用：基于5G移動通信網(wǎng)絡(luò)

譯者序
致　謝
第1章　UAV的無線通信和組網(wǎng)簡介1
　1.1　UAV技術(shù)演進(jìn)概述1
　1.2　UAV類型和監(jiān)管條例2
　　1.2.1　UAV的分類2
　　1.2.2　UAV的監(jiān)管條例3
　1.3　UAV的無線通信和組網(wǎng)5
　　1.3.1　UAV作為飛行的無線基站5
　　1.3.2　UAV作為無線網(wǎng)絡(luò)用戶終端7
　　1.3.3　UAV作為中繼8
　1.4　小結(jié)和全書概述9
第2章　UAV應(yīng)用和用例10
　2.1　用于公共安全場景的UAV10
　2.2　用于信息傳播的UAV輔助地面無線網(wǎng)絡(luò)11
　2.3　UAV三維MIMO和毫米波通信12
　2.4　物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的UAV13
　2.5　用于虛擬現(xiàn)實應(yīng)用的UAV14
　2.6　在地面網(wǎng)絡(luò)無線回傳中的UAV15
　2.7　蜂窩連接的UAV UE15
　2.8　智慧城市中的UAV16
　2.9　本章小結(jié)17
第3章　空中信道建模和波形設(shè)計18
　3.1　無線電波傳播和建模的基本原理19
　3.2　空中無線信道的特征22
　3.3　大尺度傳播信道效應(yīng)24
　　3.3.1　自由空間路徑損耗24
　　3.3.2　射線追蹤25
　　3.3.3　對數(shù)距離路徑損耗模型30
　　3.3.4　經(jīng)驗路徑損耗模型32
　　3.3.5　陰影35
　　3.3.6　LOS概率36
　　3.3.7　大氣和天氣效應(yīng)41
　3.4　小尺度傳播信道效應(yīng)42
　　3.4.1　時間選擇性和多普勒擴展43
　　3.4.2　頻率選擇性和時延擴展44
　　3.4.3　空間選擇性和角度擴展46
　　3.4.4　包絡(luò)和功率分布47
　3.5　波形設(shè)計49
　　3.5.1　波形基礎(chǔ)知識49
　　3.5.2　正交頻分復(fù)用51
　　3.5.3　直接序列擴頻53
　　3.5.4　連續(xù)相位調(diào)制54
　3.6　本章小結(jié)55
第4章　性能分析和權(quán)衡56
　4.1　UAV網(wǎng)絡(luò)建模：挑戰(zhàn)與工具56
　4.2　UAV BS下行鏈路性能分析57
　　4.2.1　系統(tǒng)建模58
　　4.2.2　靜態(tài)UAV BS場景59
　　4.2.3　移動UAV BS場景64
　　4.2.4　具有代表性的仿真結(jié)果67
　4.3　本章小結(jié)70
第5章　UAV無線通信部署72
　5.1　UAV部署分析工具73
　5.2　優(yōu)化覆蓋的UAV BS部署75
　　5.2.1　部署模型75
　　5.2.2　部署分析76
　　5.2.3　具有代表性的仿真結(jié)果79
　　5.2.4　小結(jié)80
　5.3　用于節(jié)能上行鏈路數(shù)據(jù)收集的UAV BS部署80
　　5.3.1　系統(tǒng)建模和問題表述81
　　5.3.2　地對空信道模型81
　　5.3.3　IoT設(shè)備的激活模型82
　　5.3.4　UAV BS的放置以及與帶有功控的設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)83
　　5.3.5　更新時刻分析86
　　5.3.6　具有代表性的仿真結(jié)果87
　　5.3.7　小結(jié)89
　5.4　有緩存的主動部署90
　　5.4.1　模型90
　　5.4.2　UAV BS的部署與內(nèi)容緩存93
　　5.4.3　具有代表性的仿真結(jié)果95
　　5.4.4　小結(jié)97
　5.5　本章小結(jié)98
第6章　UAV網(wǎng)絡(luò)的無線感知路徑規(guī)劃99
　6.1　無線感知路徑規(guī)劃的需求99
　6.2　UAV UE的無線感知路徑規(guī)劃：模型與問題表述100
　6.3　UAV UE的自組織無線感知路徑規(guī)劃103
　　6.3.1　路徑規(guī)劃博弈103
　　6.3.2　UAV UE路徑規(guī)劃博弈的平衡105
　6.4　用于在線路徑規(guī)劃和資源管理的深度強化學(xué)習(xí)107
　　6.4.1　深度ESN架構(gòu)107
　　6.4.2　基于深度ESN的UAV UE更新規(guī)則108
　　6.4.3　用于無限感知路徑規(guī)劃的深度強化學(xué)習(xí)109
　6.5　代表性仿真結(jié)果111
　6.6　本章小結(jié)118
第7章　UAV網(wǎng)絡(luò)的資源管理119
　7.1　UAV輔助無線網(wǎng)絡(luò)在懸停時間限制下的小區(qū)關(guān)聯(lián)119
　　7.1.1　系統(tǒng)模型120
　　7.1.2　在懸停時間限制下化數(shù)據(jù)服務(wù)的和公平的小區(qū)分區(qū)123
　　7.1.3　大量仿真和數(shù)值結(jié)果126
　　7.1.4　小結(jié)130
　7.2　三維無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的資源規(guī)劃和小區(qū)關(guān)聯(lián)130
　　7.2.1　三維蜂窩網(wǎng)絡(luò)的精確模型131
　　7.2.2　UAV BS蜂窩網(wǎng)絡(luò)的三維部署：截斷的八面體結(jié)構(gòu)132
　　7.2.3　小延遲三維小區(qū)關(guān)聯(lián)134
　　7.2.4　具有代表性的仿真結(jié)果136
　　7.2.5　小結(jié)138
　7.3　UAV無線網(wǎng)絡(luò)中授權(quán)和非授權(quán)頻譜資源的管理138
　　7.3.1　LTE-U UAV BS網(wǎng)絡(luò)模型139
　　7.3.2　數(shù)據(jù)速率和排隊模型141
　　7.3.3　資源管理問題的定義和解決143
　　7.3.4　具有代表性的仿真結(jié)果144
　　7.3.5　小結(jié)146
　7.4　本章小結(jié)147
第8章　UAV網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)同通信148
　8.1　蜂窩連接的UAV UE無線系統(tǒng)中的CoMP傳輸149
　　8.1.1　空中UAV UE網(wǎng)絡(luò)的CoMP模型150
　　8.1.2　概率緩存位置和服務(wù)距離分布150
　　8.1.3　信道模型151
　　8.1.4　覆蓋率分析152
　　8.1.5　具有代表性的仿真結(jié)果155
　　8.1.6　小結(jié)156
　8.2　UAV可重構(gòu)天線陣列：UAV BS場景157
　　8.2.1　基于UAV的空中天線陣列：基本模型157
　　8.2.2　傳輸時間小化：優(yōu)化陣列內(nèi)UAV的位置159
　　8.2.3　控制時間小化：UAV的時間控制163
　　8.2.4　具有代表性的仿真結(jié)果166
　　8.2.5　小結(jié)168