Diseño de Trayectoria 3D Conjunta y Optimización de Recursos para Redes de Comunicación Aérea Híbridas FSO/RF Asistidas por Múltiples UAV-Relé
Autores: Zhang, Xiwen; Wang, Yuan; Zhao, Shanghong; Hu, Hang; Li, Jianjia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Diseño de Trayectoria 3D Conjunta y Optimización de Recursos para Redes de Comunicación Aérea Híbridas FSO/RF Asistidas por Múltiples UAV-Relé
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículo aéreo no tripulado
Comunicación óptica en espacio libre
Relevos de UAV
Red de retroceso
Esquema de optimización
Evitación de colisiones entre múltiples UAV
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La utilización de relés de vehículos aéreos no tripulados (UAV) ha mejorado significativamente la disponibilidad y fiabilidad de los enlaces de comunicación óptica en espacio libre (FSO) dentro de las redes de retroceso de comunicación aérea. Este artículo propone una red de retroceso dual FSO/RF que emplea múltiples relés UAV e investiga un esquema de optimización conjunta para trayectorias tridimensionales (3D) y asignación de recursos de múltiples UAV. En este esquema, se maximiza el rendimiento de la red optimizando conjuntamente tres variables: la asociación entre los UAV y las estaciones terrestres (GS), la asignación de potencia y las trayectorias de los UAV. Además, para mejorar la aplicabilidad ingenieril de esta investigación, incorporamos sistemáticamente restricciones prácticas multidimensionales, incluyendo el movimiento del AWACS, la dinámica de la plataforma, la causalidad de la información, la interferencia de canal co-canal, la influencia de las variaciones climáticas y la evitación de colisiones entre múltiples UAV. Además, para abordar este desafiante problema de optimización no convexa de enteros mixtos, se desarrolla un algoritmo iterativo. Este algoritmo integra los principios del descenso de coordenadas por bloques con la aproximación convexa sucesiva, optimizando alternativamente los tres bloques de variables dentro de cada ciclo iterativo. Las simulaciones numéricas confirman que el esquema propuesto logra una mejora sustancial en el rendimiento en la red de retroceso híbrida FSO/RF asistida por múltiples UAV en comparación con otros esquemas de referencia.
Descripción
La utilización de relés de vehículos aéreos no tripulados (UAV) ha mejorado significativamente la disponibilidad y fiabilidad de los enlaces de comunicación óptica en espacio libre (FSO) dentro de las redes de retroceso de comunicación aérea. Este artículo propone una red de retroceso dual FSO/RF que emplea múltiples relés UAV e investiga un esquema de optimización conjunta para trayectorias tridimensionales (3D) y asignación de recursos de múltiples UAV. En este esquema, se maximiza el rendimiento de la red optimizando conjuntamente tres variables: la asociación entre los UAV y las estaciones terrestres (GS), la asignación de potencia y las trayectorias de los UAV. Además, para mejorar la aplicabilidad ingenieril de esta investigación, incorporamos sistemáticamente restricciones prácticas multidimensionales, incluyendo el movimiento del AWACS, la dinámica de la plataforma, la causalidad de la información, la interferencia de canal co-canal, la influencia de las variaciones climáticas y la evitación de colisiones entre múltiples UAV. Además, para abordar este desafiante problema de optimización no convexa de enteros mixtos, se desarrolla un algoritmo iterativo. Este algoritmo integra los principios del descenso de coordenadas por bloques con la aproximación convexa sucesiva, optimizando alternativamente los tres bloques de variables dentro de cada ciclo iterativo. Las simulaciones numéricas confirman que el esquema propuesto logra una mejora sustancial en el rendimiento en la red de retroceso híbrida FSO/RF asistida por múltiples UAV en comparación con otros esquemas de referencia.