数字孪生赋能的 5G 空域走廊现场特定无线电资源管理-计算机科学-数字孪生-无人机-波束管理.pdfVIP

数字孪生赋能的5G空域走廊现场特定无线电

资源管理

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PulokTarafder,ImtiazAhmed,DandaB.Rawat,Md.ZohebHassan,andKamrulHasan

†HowardUniversity,Washington,DC,USA,††UniversityofLaval,QuebecCity,QC,Canada,

†††TennesseeStateUniversity,Nashville,TN,USA

Emails:pulok.tarafder@,imtiaz.ahmed@,danda.rawat@,

md-zoheb.hassan@gel.ulaval.ca,mhasan1@.

摘要—基站（BS）关联和多小区无人机走廊网络中的波束选策略。这些参数可以在虚拟环境中进行压力测试，从

本择面临独特的挑战，这主要是由于无人机的高度、移动性和三维而减少传统基于现场试验部署周期中固有的成本、时

译运动。这些因素导致频繁的切换和复杂的波束对准问题，尤其是间和风险。

在密集基站部署和信号条件变化的环境中。为了解决这些问题，

中本文提出了一种用于无人机走廊通信的通道双胞胎（CT）使能无人驾驶飞行器（UAV），以下简称无人机，由于其

1资源分配框架，其中CT构成了更广泛的数字双胞胎（DT）环境灵活性、自主性和广泛适用于各类民用和商业任务，一

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6中的无线电通道组件。CT提供了高保真信道状态信息（CSI），直吸引着学术界的持续关注[6]。轻型机身、推进系统

6这推动了一个两阶段优化过程。在第一阶段，选择每个基站处和机载处理方面的必威体育精装版进展已经将这种多功能性扩展

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4的阵列级波束成形权重以最大化天线增益。在第二阶段，框架到无线网络领域，使得从四旋翼飞行器到气球和太阳

0联合优化无人机-BS-波束关联到离散走廊航点以最大化端到端

.能飞艇的平台都能够作为空中通信节点发挥作用[7]。

7吞吐量。仿真结果证实了CT驱动策略在各种操作场景中相对

0于基线方法实现了显著的吞吐量增益，验证了将精确数字双胞此外，无人机正在迅速成为各种应用领域的多用途平

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2胎信道模型与跨层资源优化相结合的有效性。台，包括有哪些信誉好的足球投注网站与救援、监控以及用作蜂窝连接的空中接

:IndexTerms—数字孪生，无人机，波束管理入点，并且在电子商务中实现最后一公里配送[8]。作

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iI.介绍为商业包裹运输的成本效益和环境可持续解决方案而

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r

a数字孪生（DT）技术迅速成为数据驱动的无线网被认可，它们日益普及凸显了对研究结构化空域路径

络研究的基础，这得益于最近在人工智能（AI）和机器（通常称为无人机走廊）的迫切需求，以确保安全、可

学习（ML）[1]方面取得的突破。通过创建高保真的、扩展和高效的无人机操作。

物理感知的传播环境副本，DT平台使研究人员能够在在此新兴范式中，DT环境对于研究无人机走廊和

可控的虚拟空间中模拟端到端系统行为，获得接近现三维空域的独特传播、移动性和能量约束至关重要。通

实世界的性能指标，并逐步完善下一代（NextG）通信过提供物理一致的信道实现和准确的波束管理反馈，

算法。这些虚拟网络可以与实际网络的实时测量保持DT能够在实际飞行测试之前严格评估吞吐量最大化和

紧密同步，提供特定地点的信道实现和网络参数，同时链路自适应策略。在[9]中，一个优化框架定义了一个