نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

استقرار بهینه پهپادها بمنظور بهبود عملکرد شبکه در محیط شهری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مخابرات، دانشکده برق و کامپیوتر، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران
2 دانشگاه کاشان، کاشان، ایران
چکیده
در سال‌های اخیر با افزایش کاربرد پرنده‌های هدایت‌پذیر از راه دور (پهپاد)، ایستگاه‌های پایه مبتنی بر پهپاد، جهت برقراری ارتباطات سریع و مقرون به صرفه با توجه به پرهزینه و وقت‌گیر بودن ساخت ایستگاه‌های پایه زمینی، به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته‌اند. این پژوهش به بررسی استقرار پهپادها به عنوان ایستگاه‌های هوا-پایه یا نقاط دسترسی می‌پردازد که در شرایط افزایش تقاضای شبکه و حفره‌های پوشش‌دهی در زیرساخت‌های موجود زمینی، ارائه خدمات بی‌سیم به کاربران، و بهبود کارایی شبکه در محیط‌ شهری را برعهده دارد. از این‌رو، سه هدف طراحی حداقل تعداد پهپاد، موقعیت بهینه استقرار و تخصیص بهینه توان ارسال پهپاد مورد بررسی قرار می‌گیرد. برای تحقق این اهداف، روش بهینه‌سازی ازدحام ذرات مبتنی بر نسبت سیگنال به نویز به علاوه تداخل (SINR) پیشنهاد شده است؛ و با بهره‌برداری از فرم بسته تخصیص بهینه توان و SINR حاصل، روش مبتنی بر PSO پیشنهادی، دستیابی به مکان پهپاد را به‌صورت نسل به نسل بهینه می‌کند. در ادامه، روش مقدار دهی اولیه مبتنی بر خوشه بندی k-means برای بهبود عملکرد روش پیشنهادی، و روشی جهت کاهش توان ارسال کل پهپادها بیان شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان‌می‌دهد که با به‌دست آمدن ارتفاع بهینه پهپادها، 38% بهبود در SINR دریافتی کاربران نسبت به ارتفاع‌ اولیه خواهیم داشت.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Optimal deployment of UAVs for improving network performance in the urban environment

نویسندگان English

Mohammad Reza Zoghi 1
alireza khalili 2
1 The Faculty of Electrical and Computer Engineering, university of kashan, kashan, iran
2 university of kashan, kashan, iran
چکیده English

In recent years with the increasing use of unmanned aerial vehicles, UAV-based stations are widely used for establishing fast and cost-effective communications, considering the high cost and time-consuming nature of building ground-based stations. The study examines how air base stations or access points are used in cases of increased network demand and covering holes in existing ground infrastructure to provide wireless services to users to improve network performance in urban environments. Thus, the three design goals are the minimum number of UAVs, optimal position of deployment and Optimal allocation of UAV transmission power are investigated. To these goals, a method of particle swarm optimization based on signal-to-noise ratio plus interference (SINR) has been proposed. Also, by exploiting the shape of the optimal power allocation package and the resulting SINR, the proposed PSO-based method optimizes the acquisition of the UAV location generation by generation. Furthermore, a K-means clustering initial method has been presented to improve the performance of the proposed particle swarm optimization algorithm compared to the initialization algorithm and power reduction method to further reduce the total transmission power. The simulation results show that with the optimal UAVs height, improvement of 38% will be achieved by signal-to-interference plus noise ratio received by users.

کلیدواژه‌ها English

optimal UAV deployment
signal-to-noise ratio plus interference
urban environment
Transmission power efficiency
particle swarm optimization