01、無人機輔助蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信

隨著全球蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求的增加，無人機結(jié)合蜂窩網(wǎng)絡(luò)能夠以低成本、高移動性的方式支持無人機通信，同時也為建立新的專用地面網(wǎng)絡(luò)提供了可能性。在城市中流量熱點密集的地區(qū)，傳統(tǒng)蜂窩基站的覆蓋范圍不能滿足需求時，無人機可依據(jù)其高靈活性與部署方便的特點快速對熱點區(qū)域進行覆蓋和業(yè)務(wù)分流，具有廣闊的應(yīng)用場景。

宏基站（Macro Base Station，MBS）用于提供地面區(qū)域的基本覆蓋，無人機作為空中基站（Aerial Base Station，ABS），當(dāng)熱點區(qū)域存在多樣或大量的服務(wù)需求時，幫助地面宏基站提供高速率的數(shù)據(jù)覆蓋。對于因UE導(dǎo)致的流量密集以及過載的區(qū)域，使用無人機蜂窩基站來緩解下行流量擁塞。

對于有無人機蜂窩基站和宏基站重疊覆蓋的區(qū)域，該區(qū)域用戶可以基于用戶優(yōu)先級、信號強度信息或者與基站的距離信息選擇宏基站服務(wù)或無人機機載基站部署的服務(wù)。對于ABS的部署，可以基于地面用戶的時空間分布特性確定無人機的部署位置。

02、無人機基站

與地面基站相比，無人機基站（ABS）對環(huán)境變化的適應(yīng)能力更強，因此也可以將無人機部署在沒有基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋的區(qū)域提供緊急通信連接。在地震、海嘯、山洪等自然災(zāi)害發(fā)生的時候，地面基站常常會被毀壞，災(zāi)害地區(qū)的通信基礎(chǔ)設(shè)施損壞不能提供通信服務(wù)，這使得救援行動的開展受到較大的阻礙。

無人機基站不受災(zāi)害地區(qū)基礎(chǔ)通信設(shè)施的限制，可以以主從無人機方式快速為災(zāi)害地區(qū)提供大范圍的可靠通信，其中主無人機是固定的空中基站可以為應(yīng)急通信控制中心提供可靠通信覆蓋，從無人機則是以主無人機為中心用圓形軌跡飛行的空中基站，為邊緣用戶提供通信覆蓋。

無人機可以分為固定翼和旋轉(zhuǎn)翼無人機，固定翼無人機能夠保持在空中的持續(xù)飛行，旋轉(zhuǎn)翼無人機可以在空中懸停。因此，主無人機選擇轉(zhuǎn)翼無人機，懸停于災(zāi)區(qū)中心位置，從無人機選擇固定翼無人機，以主無人機為中心，勻速飛行在災(zāi)區(qū)邊緣，為邊緣用戶提供服務(wù)。

03、無人機中繼

在長距離通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍跋?，由于無人機機載能力不足，載荷有限不易攜帶高射頻天線，因此，需要多個無人機協(xié)作才能夠較好的進行長距離的通信數(shù)據(jù)傳輸。無人機中繼通信中，任務(wù)無人機和中繼無人機之間的信道以及中繼無人機和地面控制終端間的信道存在差異。

無人機之前的數(shù)據(jù)鏈路分為上行鏈路和下行鏈路。上行鏈路為遙控鏈路，即將地面控制終端的指令信息發(fā)送給無人機；下行鏈路為遙測鏈路，即將無人機上的遙測信息傳遞給地面控制站。例如，在受災(zāi)區(qū)的無人機基站距離地面控制站距離較遠(yuǎn)，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，此時可將無人機作為中繼轉(zhuǎn)接設(shè)備，設(shè)置于地面控制站和無人機基站之間，將災(zāi)區(qū)的數(shù)據(jù)信息中繼轉(zhuǎn)發(fā)到地面控制站，實現(xiàn)長距離通信數(shù)據(jù)的傳輸。無人機作為移動中繼可以根據(jù)任務(wù)部署，成本效益高，移動性好，并且比起傳統(tǒng)的固定中繼具有靈活的 3D 位置，飛行軌跡等更多的可優(yōu)化維度，可以提高通信性能。

無人機中繼通信模型

04、無人機終端

無人機可以作為新的空中用戶，從空中接入蜂窩網(wǎng)絡(luò)進行通信，這種方式下無人機作為通信終端。由于蜂窩網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)的可訪問性，使得地面飛行員能夠遠(yuǎn)程指揮和控制無人機，其操作范圍寬廣，這為無人機在未來的應(yīng)用開辟了新的領(lǐng)域。

在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計中，基站部署的選址規(guī)劃人員需到現(xiàn)場收集基站規(guī)劃數(shù)據(jù)，耗費人力及時間較多，同時還可能受各種客觀因素影響而不能全面收集到基站數(shù)據(jù)，對于部分難點，站點天線掛高和方向角等數(shù)據(jù)沒法根據(jù)實際情況確定 ( 受客觀環(huán)境因素影響 )。通過無人機進行數(shù)據(jù)采集，解除了地域環(huán)境的限制，避免了人員登高登塔作業(yè)的危險性和失誤率，全面提升了工作效率。

05、無人機在替代目前網(wǎng)優(yōu)測試和基站巡檢

(1)利用無人機實現(xiàn)對基站天線的日常巡檢

基站信號天線正常情況下有向下6°的傾斜角以保證信號的覆蓋面積和強度，由于各種原因元器件的松動會造成角度的變化，擬利用無人機進行日常巡檢，減少登高作業(yè)帶來的危險。同時在監(jiān)測的過程中，可以同步檢查饋線的情況，并對各天線120°視野中的遮擋情況進行數(shù)據(jù)更新。

(2)利用無人機實現(xiàn)對基站管線的日常巡檢

擬利用無人機定時對需巡檢的管線進行監(jiān)控巡邏，以取代現(xiàn)有的人力巡檢。

(3)利用無人機對現(xiàn)網(wǎng)無線性能測試

擬采用無人機搭載網(wǎng)絡(luò)信號測試儀器對現(xiàn)網(wǎng)的無線性能進行測試，改變以往只能在地面進行路測的局面，為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供全面的測試數(shù)據(jù)。

(4)利用無人機對現(xiàn)網(wǎng)擬建站點的預(yù)查勘和仿真測試

無人機可以通過人工控制進入查勘人員不便進入的區(qū)域或高度，可以有效提高查勘的效率。在查勘的過程中可以搭載測試儀器，在不同角度、高度進行仿真測試為最終的建設(shè)決策提供全面的數(shù)據(jù)。

(5)利用無人機對基站進行日常安全狀況巡邏

基站由于日常無人值守，因此存在一定的財產(chǎn)隱患，可以通過無人機自動駕駛系統(tǒng)進行基站的安全狀況巡檢并進行影像資料的留存，定時、定點巡邏可以有效降低公司財產(chǎn)損失。

06、問題與挑戰(zhàn)

無人機在移動通信中有著廣泛的應(yīng)用和諸多優(yōu)點，但是還存在能耗的問題需要改進。無人機由于其體積小、載重量和能量存儲有一定的限制，不能進行長時間的遠(yuǎn)程工作，因此，對于能源補給和低功耗的研究仍是主要問題