1.3 基于無人機(jī)的無線通信

無人機(jī)可以作為空中用戶設(shè)備和空中基站，如圖1.1所示。例如，使用無人機(jī)為那些車輛難以到達(dá)地區(qū)提供空中監(jiān)視是一種更具成本優(yōu)勢的解決方案。在這種情況下，配備攝像頭和傳感器的無人機(jī)可以收集地面上特定目標(biāo)的視頻、實(shí)時(shí)圖像信息以及傳感器數(shù)據(jù)。無人機(jī)通過現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施與地面用戶協(xié)調(diào)，在達(dá)到預(yù)期服務(wù)質(zhì)量要求的同時(shí)，以一定的可靠性、吞吐量和延遲來傳輸所收集的信息。圖1.1中的第一種情況（左側(cè)）要求空中用戶設(shè)備和至少一個(gè)地面基站有較好的連接。然而，當(dāng)存在空中干擾的用戶設(shè)備時(shí)，預(yù)計(jì)性能會下降。此外，還必須研究空中用戶設(shè)備、地面用戶設(shè)備和蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施之間的共存問題。

圖1.1 無人機(jī)可以作為空中用戶設(shè)備和空中基站

無人機(jī)具有移動性，可以在未來的無線網(wǎng)絡(luò)中作為空中基站進(jìn)行部署。在這種情況下，無人機(jī)可以根據(jù)不同需求動態(tài)地提供額外容量。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商可以利用無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)的這一優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，擴(kuò)大覆蓋面積，或在緊急情況下實(shí)現(xiàn)快速部署。此外，由于無人機(jī)和地面用戶之間的有利傳播條件，定位服務(wù)的精度可以得到提高。圖1.1中的第二種情況（右側(cè)）需要在空中基站與所有地面用戶設(shè)備之間建立更好的聯(lián)系。與固定基站相比，空中基站能夠調(diào)整飛行高度實(shí)現(xiàn)良好的視線傳播。這種情況下的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是空中基站的最優(yōu)部署，即在當(dāng)前情況下實(shí)現(xiàn)最大的覆蓋范圍，并獲得更高的數(shù)據(jù)吞吐量。