With the explosive growth of mobile data, the demand of high-speed railway (HSR) passengers for broadband wireless access services urgently needs the support of ultra-highspeed scenario broadband wireless communication. Millimeterwave (mmWave) can achieve high data transmission rates, but it is accompanied by high propagation loss and vulnerability to blockage. To address this issue, developments of directional antennas and unmanned aerial vehicles (UAVs) enhance the robustness of the mmWave train-ground communication system. In this paper, we propose a UAV and MRs relay assistance (UMRA) algorithm to effectively overcome link blockage, which can maximize the number of transmission flows on the premise of meeting QoS requirements and channel qualities. First, we formulate a mixed integer nonlinear programming (MINLP) problem for UAV trajectory design and transmission scheduling in the full-duplex (FD) mode. Then, in UMRA, the relay decision algorithm and transmission scheduling algorithm based on graph theory are proposed, which make a good tradeoff between computation complexity and system performance. Extensive simulation results show that a suitable UAV position will greatly improve the performance of the UMRA algorithm and make it close to the optimal solution. Compared with the other two existing benchmark schemes, with the high channel quality requirements and large-area blockage, UMRA can greatly improve the number of completed flows and system throughput.


翻译:随着移动数据的爆炸性增长,高速铁路乘客对宽带无线接入服务的需求迫切需要超高速情景宽带无线通信的支持。毫米波可以实现高数据传输率,但伴随而来的是传播损失和容易阻塞。为解决这一问题,发展双向天线和无人驾驶航空飞行器加强了毫米双向火车地面通信系统的稳健性。在本文件中,我们提议采用UAV和MRs中继协助算法,以有效克服连接阻塞,这可以在满足QOS要求和频道质量的前提下最大限度地增加传输流量。首先,我们为UAV的轨迹设计和全双向模式传输时间安排设计了一个混合的非线性编程(MINLP)问题。随后,在UMA中,根据图形理论提出了中继决策算法和传输调度算法的稳健性。广泛的模拟结果表明,适当的UAV将大大改进满足QS要求和频道质量要求的传输流量。通过现有双向系统改进现有高质量计划,并改进现有系统质量计划,从而接近现有高质量计划。

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