何尔利,纪澎善,贾向东,2,牛春雨

(1.西北师范大学 计算机科学与工程学院,兰州 730070; 2.南京邮电大学 江苏省无线通信重点实验室,南京 210003)

0 概述

毫米波(millimeter-Wave,mmWave)通信具有丰富的频谱资源,是5G通信中的关键技术之一,而无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)协助的无线通信可以达到更高的系统容量、更长的通信距离以及更大的覆盖范围,是5G技术的另一个重要应用领域[1-2]。无人机具有高机动性、灵活性和易于部署的特点,已被广泛应用于各种场景,如作为空中基站为地面用户提供服务、在紧急情况下提供网络覆盖等[3-4]。结合无人机的毫米波通信网络可以实现高数据传输速率,可提供更加灵活的网络覆盖。然而,毫米波通信中存在严重的路径损耗,为了弥补这一不足,需要通过天线阵列形成窄带定向波束和较高天线阵列增益来补偿损耗[5]。

当无人机被作为空中用户设备时,上行链路传输需要更高的宽带才能上传采集到的数据信息[6]。为了更好地支持无人机上行链路通信并获得更高的功率增益,需要通过天线阵列和窄带波束相互导向[7],自适应地调整天线辐射模式,形成针对无人机的特定天线波束,以增强信号接收能力。因此,研究人员提出在BS和UAV两端的角域中搜索波束最佳方向的问题。

为解决波束追踪及对准问题,研究人员针对自适应波束成形及信道估计方案做了大量研究。文献[8-9]提出多阶段自适应毫米波信道估计方法,在发射端和接收端实现了高天线增益。文献[10]提出一种以用户为中心的分布式毫米波蜂窝小区基站与波束的自适应选择算法,以保证用户服务质量,但该算法只适用于静态节点。……