Unmanned aerial vehicle (UAV)-assisted communication becomes a promising technique to realize the beyond fifth generation (5G) wireless networks, due to the high mobility and maneuverability of UAVs which can adapt to heterogeneous requirements of different applications. However, the movement of UAVs impose challenge for accurate beam alignment between the UAV and the ground user equipment (UE). In this letter, we propose a deep learning-based location-aware predictive beamforming scheme to track the beam for UAV communications in a dynamic scenario. Specifically, a long short-term memory (LSTM)-based recurrent neural network (LRNet) is designed for UAV location prediction. Based on the predicted location, a predicted angle between the UAV and the UE can be determined for effective and fast beam alignment in the next time slot, which enables reliable communications between the UAV and the UE. Simulation results demonstrate that the proposed scheme can achieve a satisfactory UAV-to-UE communication rate, which is close to the upper bound of communication rate obtained by the perfect genie-aided alignment scheme.


翻译:无人驾驶航空飞行器(无人驾驶飞行器)辅助通信成为实现第五代(5G)无线网络之后的无线网络的一个大有希望的技术,因为无人驾驶飞行器的机动性和可操作性很强,能够适应不同应用的不同要求;然而,无人驾驶飞行器的移动对无人驾驶飞行器与地面用户设备之间的准确波束对齐提出了挑战。在本信中,我们提议采用基于深学习的定位预测波束系统,以在动态情况下跟踪无人驾驶飞行器通信的波束。具体地说,为无人驾驶飞行器的位置预测设计了一个长期短期内存(LLEM)经常性神经网络(LRNet),根据预测位置,无人驾驶飞行器与地面用户的预测角度可以在下一个时段确定有效和快速波束对齐,从而使无人驾驶飞行器与地面用户设备之间能够进行可靠的通信。模拟结果表明,拟议方案能够实现令人满意的无人驾驶飞行器对UE的通信速率,这接近精准基因辅助调整计划获得的通信率的上限。

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