[00105567]无人机小型蜂窝网络系统设计与优化控制关键技术研究

　　该项目为国家自然科学基金资助面上项目（项目批准号：61771064）。

　　由于无人机具有体积小、可移动性强以及部署灵活等特点，部署无人机基站组成小型蜂窝网络能够充分利用三维空间，为连接受限地区提供临时的通信覆盖并有效改善地面移动用户的服务范围和质量，使其成为传统地面蜂窝网络的有益补充。然而，由于无人机基站相对

　　于传统地面基站的独特性，无人机小型蜂窝网络在系统设计和控制上仍然面临着诸多挑战。该项目预期目标是充分利用无线环境信息与蜂窝网络状态信息，结合发送功率控制，提

　　出无人机基站的路径规划算法，同时提出将无线信息与能量传输技术应用于无人机小型蜂窝网络的可行方案（如无线信息与能量传输协议）并进行相应的参数优化。该项目从无人机路径规划、无线能量传输、系统资源分配等多个方面深入研究系统设计与优化控制技术。

　　在资源分配与无人机路径规划方面：提出了无人机基站的折线飞行轨迹，并研究了无人机的功率控制和轨迹设计的联合优化以最大化所有地面用户的总容量；研究了基于能量与信息协同传输技术的无人机协作通信场景下的无人机移动轨迹优化，针对时间共享和功率分离两种能量与信息协同传输方案进行了分别设计；针对无人机周期充电场景，研究了无人机充电时间分配、发射功率、飞行轨迹的联合优化最大化下行传输公平性；应用基于确定性策略梯度的强化学习技术，在无人机缺少用户方信息（如位置，发射功率及信道参数）的情况下， 研究了智能轨迹设计算法。

　　在无线信息与能量传输技术应用于无人机小型蜂窝网络的可行方案方面：针对时间共享 和功率分离两种能量与信息协同传输方案，研究了无人机协作通信场景下的无人机能量采集、发射功率控制与移动轨迹的联合优化方法；研究 le 无人机辅助蜂窝网络中通过无线充电方式驱动的无人机基站的资源分配与部署的联合优化问题，针对时分多址和频分多址两种资源 分配方式进行了理论推导与分析。