摘要
随着无人机相关领域的快速发展，无人机作为用户的业务量激增，无人机通信备受关注。其中蜂窝连接无人机通信得到了越来越广泛的选择和考虑。然而现行的蜂窝基站配置多是为地面用户设置，相关研究优化也往往以地面用户为主导而展开，当无人机作为空中用户接入到蜂窝网中，现行的基站配置和现有的相关研究成果在用于服务无人机用户时具有一定的局限性。 比如现行蜂窝基站多采用固定倾角天线配置，这虽然有利于地面用户的通信，但在无人机通信场景中十分受限，一些灵活的波束赋形算法则因为无人机的移动性面临失配问题。再比如在基于码本的波束赋形场景中，常用的通用码本也是面向传统地面用户设计，不能很好地适配无人机用户的移动、空间特性。 为了解决以上问题，探索了在不同场景、约束下更有针对性的基站连接无人机通信波束赋形、码本设计等相关优化配置。 在能够较好获得无人机用户移动状态信息的情况下，充分利用无人机用户的独特特征，提出了一种改进的能够更好服务无人机用户的基站波束赋形算法。通过对发射天线数目、赋形角度设置的优化，实现了蜂窝连接无人机通信场景下更高的覆盖概率，更低的通信时延。在能够灵活调整波束更新周期的通信系统中，还考虑了一种利用预测信息灵活设置波束更新周期的方案。 在基于码本的波束赋形策略下，提出了更有针对性的用于无人机通信的专用码本设计方案，通过充分利用无人机用户的飞行特征，先验信息，优化码本波束指向，实现了更好地服务无人机用户。此外，在不能充分获得无人机运动状态信息的受限场景下，还提出了一种更灵活有效的变宽度波束码本设计方案以缓解通信性能的恶化，有针对性地提高了服务无人机用户的通信质量。 仿真结果表明，提出的方案策略对于提升无人机用户在飞行中的覆盖概率，降低无人机通信传输时延具有良好的效果，有效实现了在蜂窝基站连接无人机用户通信场景下对通信质量的针对性改进。
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