In the coming smart ocean era, reliable and efficient communications are crucial for promoting a variety of maritime activities. Current maritime communication networks (MCNs) mainly rely on marine satellites and on-shore base stations (BSs). The former generally provides limited transmission rate, while the latter lacks wide-area coverage capability. Due to these facts, the state-of-the-art MCN falls far behind terrestrial fifth-generation (5G) networks. To fill up the gap in the coming sixth-generation (6G) era, we explore the benefit of deployable BSs for maritime coverage enhancement. Both unmanned aerial vehicles (UAVs) and mobile vessels are used to configure deployable BSs. This leads to a hierarchical satellite-UAV-terrestrial network on the ocean. We address the joint link scheduling and rate adaptation problem for this hybrid network, to minimize the total energy consumption with quality of service (QoS) guarantees. Different from previous studies, we use only the large-scale channel state information (CSI), which is location-dependent and thus can be predicted through the position information of each UAV/vessel based on its specific trajectory/shipping lane. The problem is shown to be an NP-hard mixed integer nonlinear programming problem with a group of hidden non-linear equality constraints. We solve it suboptimally by using Min-Max transformation and iterative problem relaxation, leading to a process-oriented joint link scheduling and rate adaptation scheme. As observed by simulations, the scheme can provide agile on-demand coverage for all users with much reduced system overhead and a polynomial computation complexity. Moreover, it can achieve a prominent performance close to the optimal solution.


翻译:在即将到来的智能海洋时代,可靠和高效的通信对于促进各种海洋活动至关重要,当前的海上通信网络(MCN)主要依赖海洋卫星和陆上基地站(BS),前者一般提供有限的传输率,而后者则缺乏广域覆盖能力。由于这些事实,最先进的MCN远远落后于地面第五代(5G)网络。为了填补即将到来的第六代(6G)时代的缺口,我们探索利用可部署的BS系统加强海上覆盖面的好处。使用无人驾驶航空飞行器(UCN)和移动船只来配置可部署的BS系统。这导致海洋卫星-UAV-地基站网络的等级性传输率有限,而后者又缺乏广域覆盖。我们处理混合网络的联合连接和调整问题,以将能源总消耗量与服务质量保障(QOS)网络的保证程度降到最低。与以往的研究不同,我们只使用大型频道状态信息(CSI),这种信息以地点为依托,因此可以通过每架式/舰船的定位信息来配置可部署可部署的明显BS。这导致海上轨道/航程的轨道和航程的轨道上的系统的深度转换。我们发现一个不甚深层次平平平平平的系统,问题。我们通过一个不走向平平平平平平平的平的平平平的平的平的平的平的平的进度,问题显示的平平平平平的平的平的平的平的进度,问题显示的平。

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