無人機組網與應用：基于5G移動通信網絡

譯者序
致　謝
第1章　UAV的無線通信和組網簡介1
　1.1　UAV技術演進概述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5
　　1.3.1　UAV作為飛行的無線基站5
　　1.3.2　UAV作為無線網絡用戶終端7
　　1.3.3　UAV作為中繼8
　1.4　小結和全書概述9
第2章　UAV應用和用例10
　2.1　用于公共安全場景的UAV10
　2.2　用于信息傳播的UAV輔助地面無線網絡11
　2.3　UAV三維MIMO和毫米波通信12
　2.4　物聯(lián)網系統(tǒng)中的UAV13
　2.5　用于虛擬現(xiàn)實應用的UAV14
　2.6　在地面網絡無線回傳中的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17
第3章　空中信道建模和波形設計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41
　3.4　小尺度傳播信道效應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　包絡和功率分布47
　3.5　波形設計49
　　3.5.1　波形基礎知識49
　　3.5.2　正交頻分復用51
　　3.5.3　直接序列擴頻53
　　3.5.4　連續(xù)相位調制54
　3.6　本章小結55
第4章　性能分析和權衡56
　4.1　UAV網絡建模：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果67
　4.3　本章小結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果79
　　5.2.4　小結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設備的激活模型82
　　5.3.4　UAV BS的放置以及與帶有功控的設備進行關聯(lián)83
　　5.3.5　更新時刻分析86
　　5.3.6　具有代表性的仿真結果87
　　5.3.7　小結89
　5.4　有緩存的主動部署90
　　5.4.1　模型90
　　5.4.2　UAV BS的部署與內容緩存93
　　5.4.3　具有代表性的仿真結果95
　　5.4.4　小結97
　5.5　本章小結98
第6章　UAV網絡的無線感知路徑規(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習107
　　6.4.1　深度ESN架構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)劃的深度強化學習109
　6.5　代表性仿真結果111
　6.6　本章小結118
第7章　UAV網絡的資源管理119
　7.1　UAV輔助無線網絡在懸停時間限制下的小區(qū)關聯(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)服務的和公平的小區(qū)分區(qū)123
　　7.1.3　大量仿真和數(shù)值結果126
　　7.1.4　小結130
　7.2　三維無線蜂窩網絡的資源規(guī)劃和小區(qū)關聯(lián)130
　　7.2.1　三維蜂窩網絡的精確模型131
　　7.2.2　UAV BS蜂窩網絡的三維部署：截斷的八面體結構132
　　7.2.3　小延遲三維小區(qū)關聯(lián)134
　　7.2.4　具有代表性的仿真結果136
　　7.2.5　小結138
　7.3　UAV無線網絡中授權和非授權頻譜資源的管理138
　　7.3.1　LTE-U UAV BS網絡模型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果144
　　7.3.5　小結146
　7.4　本章小結147
第8章　UAV網絡中的協(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網絡的CoMP模型150
　　8.1.2　概率緩存位置和服務距離分布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果155
　　8.1.6　小結156
　8.2　UAV可重構天線陣列：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果166
　　8.2.5　小結168