Channel knowledge map (CKM) has recently emerged to facilitate the placement and trajectory optimization for unmanned aerial vehicle (UAV) communications. This paper investigates a CKM-assisted multi-UAV wireless network, by focusing on the construction and utilization of CKMs for multi-UAV placement optimization. First, we consider the CKM construction problem when data measurements for only a limited number of points are available. Towards this end, we exploit a data-driven interpolation technique to construct CKMs to characterize the signal propagation environments. Next, we study the multi-UAV placement optimization problem by utilizing the constructed CKMs, in which the multiple UAVs aim to optimize their placement locations to maximize the weighted sum rate with their respectively associated ground base stations (GBSs). However, the rate function based on the CKMs is generally non-differentiable. To tackle this issue, we propose a novel iterative algorithm based on derivative-free optimization, in which a series of quadratic functions are iteratively constructed to approximate the objective function under a set of interpolation conditions, and accordingly, the UAVs' placement locations are updated by maximizing the approximate function subject to a trust region constraint. Finally, numerical results are presented to validate the proposed design achieves near-optimal performance, but with much lower implementation complexity.


翻译:为了便于无人驾驶飞行器(无人驾驶飞行器)通信的定位和轨道优化,最近出现了频道知识图(CKM),以方便无人驾驶飞行器(无人驾驶飞行器)通信的定位和轨迹优化。本文调查了CKM协助的多无人驾驶飞行器无线网络,重点是建造和利用CKM,以优化多无人驾驶飞行器的定位;首先,当数据测量仅能达到有限点时,我们考虑CKM的构建问题。为此,我们利用数据驱动的内插技术来构建CKM,以描述信号传播环境的特征。接着,我们利用建造的CKMS研究多无人驾驶飞行器的多无人驾驶飞行器优化配置问题,其中多个无人驾驶飞行器力求优化其定位位置,以优化其与各自相关的地面基地站(GBS)的加权总和率最大化。然而,基于CKMM的费率功能一般是无差别的。为了解决这一问题,我们提议以无衍生物优化为基础的新迭接算算法,其中一系列四方函数是迭代构建的,以近似在一套内测算条件下的客观功能,因此,无人驾驶飞行器的放置地点正在更新,以便最终实现最低的量化设计结果。

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