[发明专利]一种面向无人机辅助蜂窝网络的宏站用户分流方法

说明书

为解决B5G/6G网络面对的更高覆盖、更大容量需求，针对现有地面蜂窝网络难以保障边缘用户性能的缺点，本发明实施例提供一种面向无人机辅助蜂窝网络的宏站用户分流方案，从而为边缘用户提供动态覆盖。受益于无人机基站大概率视距链路带来的高信道增益，以及可控移动性带来的灵活部署特性，本方案中一个或多个无人机以地面宏基站为中心，以顺时针或逆时针的方向做圆周运动，利用视距链路和天线增益为宏小区用户提供高数据传输速率。通过调整无人机的运动轨迹半径、飞行高度、飞行速度、发射功率等参数，动态调整无人机覆盖范围，从而实现网络性能最大化。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及未来第五代移动通信(Beyond 5thGeneration，B5G)和第六代移动通信(6th Generation，6G)中，无人机辅助蜂窝网络的宏站用户分流方法。

背景技术

B5G/6G网络将面对用户需求的巨大挑战，这些挑战包括更高的覆盖、更大的容量、更高的频谱效率、更低的开销等。在现有的地面蜂窝网络中，位于地面宏小区边缘的用户到基站距离较远，接收信号强度弱，现有地面蜂窝网络难以保障边缘用户的覆盖、容量性能。

受益于无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)基站大概率视距(Line-of-Sight，LoS)链路带来的高信道增益，以及可控移动性带来的灵活部署特性，UAV通信成为未来B5G/6G网络覆盖、容量增强的重要候选技术，为补盲、补热场景提供解决方案。利用UAV的LoS链路分流地面基站的用户数据，满足地面小区边缘用户提供高速率的服务需求；利用UAV的高动态移动性，实现更广的UAV覆盖范围，并保障边缘用户服务的公平性。

在UAV辅助蜂窝网络中，利用UAV对宏站用户分流方案仍然面临着以下挑战：1)UAV部署参数设计，UAV的部署高度、飞行速度以及移动轨迹的设计，均会影响网络容量的大小；2)UAV的无线回程链路，由于UAV的高动态移动性，UAV基站的回程只能使用非理想的无线回程链路，如何将移动UAV基站回传至核心网需要进一步设计；3)高动态移动性UAV导致用户频繁切换问题，UAV的移动性使得用户在UAV和地面宏基站之间来回切换，无法保证UAV服务连续性。

针对上述挑战，本方案提出的一种面对UAV辅助蜂窝网络的宏站用户分流方法，该方法中，UAV以地面宏站为中心做圆周运动，为宏小区边缘用户提供覆盖和容量，在地面宏站具有有线理想回程链路的情况下，UAV的回程由地面宏站传送至核心网，并采用控制面/用户面分离的架构，宏站负责用户的控制平面，UAV负责用户的数据传输，从而降低切换信令的开销。

发明内容

本发明提出了一种面向UAV辅助蜂窝网络的宏站用户分流方法，通过UAV的大概率的LoS链路和高动态移动性，为地面宏基站分流用户数据流量，减轻地面宏基站的传输压力，并为宏小区边缘用户提供更高覆盖和更大容量。

本发明提出了一种面向UAV辅助蜂窝网络的宏站用户分流方法，UAV利用其高动态移动性，以圆周运动方式为宏小区边缘用户提供服务，该方法包括：

UAV辅助蜂窝网络中，一个或多个UAV基站分布在地面宏小区边缘，以宏基站为中心，做顺时针或逆时针方向的周期性圆周运动，为宏小区边缘的低容量用户提供高动态大容量分流。

较佳的，该方法还包括：

UAV的飞行速度不能超过UAV最大飞行速度V_max的限制；

UAV飞行高度需要满足最大飞行高度H_max和最小飞行高度H_min的限制；

UAV之间存在最小飞行间距d_min的限制。

UAV辅助蜂窝网络中，可以存在多个UAV基站为用户提供服务，从而减轻地面基站传输数据压力。因此，UAV基站的个数由宏基站覆盖范围内用户数量决定，即