01、無人機(jī)輔助蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信

隨著全球蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求的增加，無人機(jī)結(jié)合蜂窩網(wǎng)絡(luò)能夠以低成本、高移動性的方式支持無人機(jī)通信，同時也為建立新的專用地面網(wǎng)絡(luò)提供了可能性。在城市中流量熱點(diǎn)密集的地區(qū)，傳統(tǒng)蜂窩基站的覆蓋范圍不能滿足需求時，無人機(jī)可依據(jù)其高靈活性與部署方便的特點(diǎn)快速對熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行覆蓋和業(yè)務(wù)分流，具有廣闊的應(yīng)用場景。

宏基站（Macro Base Station，MBS）用于提供地面區(qū)域的基本覆蓋，無人機(jī)作為空中基站（Aerial Base Station，ABS），當(dāng)熱點(diǎn)區(qū)域存在多樣或大量的服務(wù)需求時，幫助地面宏基站提供高速率的數(shù)據(jù)覆蓋。對于因UE導(dǎo)致的流量密集以及過載的區(qū)域，使用無人機(jī)蜂窩基站來緩解下行流量擁塞。

對于有無人機(jī)蜂窩基站和宏基站重疊覆蓋的區(qū)域，該區(qū)域用戶可以基于用戶優(yōu)先級、信號強(qiáng)度信息或者與基站的距離信息選擇宏基站服務(wù)或無人機(jī)機(jī)載基站部署的服務(wù)。對于ABS的部署，可以基于地面用戶的時空間分布特性確定無人機(jī)的部署位置。

02、無人機(jī)基站

與地面基站相比，無人機(jī)基站（ABS）對環(huán)境變化的適應(yīng)能力更強(qiáng)，因此也可以將無人機(jī)部署在沒有基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋的區(qū)域提供緊急通信連接。在地震、海嘯、山洪等自然災(zāi)害發(fā)生的時候，地面基站常常會被毀壞，災(zāi)害地區(qū)的通信基礎(chǔ)設(shè)施損壞不能提供通信服務(wù)，這使得救援行動的開展受到較大的阻礙。

無人機(jī)基站不受災(zāi)害地區(qū)基礎(chǔ)通信設(shè)施的限制，可以以主從無人機(jī)方式快速為災(zāi)害地區(qū)提供大范圍的可靠通信，其中主無人機(jī)是固定的空中基站可以為應(yīng)急通信控制中心提供可靠通信覆蓋，從無人機(jī)則是以主無人機(jī)為中心用圓形軌跡飛行的空中基站，為邊緣用戶提供通信覆蓋。

無人機(jī)可以分為固定翼和旋轉(zhuǎn)翼無人機(jī)，固定翼無人機(jī)能夠保持在空中的持續(xù)飛行，旋轉(zhuǎn)翼無人機(jī)可以在空中懸停。因此，主無人機(jī)選擇轉(zhuǎn)翼無人機(jī)，懸停于災(zāi)區(qū)中心位置，從無人機(jī)選擇固定翼無人機(jī)，以主無人機(jī)為中心，勻速飛行在災(zāi)區(qū)邊緣，為邊緣用戶提供服務(wù)。

03、無人機(jī)中繼

在長距離通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍跋拢捎跓o人機(jī)機(jī)載能力不足，載荷有限不易攜帶高射頻天線，因此，需要多個無人機(jī)協(xié)作才能夠較好的進(jìn)行長距離的通信數(shù)據(jù)傳輸。無人機(jī)中繼通信中，任務(wù)無人機(jī)和中繼無人機(jī)之間的信道以及中繼無人機(jī)和地面控制終端間的信道存在差異。

無人機(jī)之前的數(shù)據(jù)鏈路分為上行鏈路和下行鏈路。上行鏈路為遙控鏈路，即將地面控制終端的指令信息發(fā)送給無人機(jī)；下行鏈路為遙測鏈路，即將無人機(jī)上的遙測信息傳遞給地面控制站。例如，在受災(zāi)區(qū)的無人機(jī)基站距離地面控制站距離較遠(yuǎn)，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，此時可將無人機(jī)作為中繼轉(zhuǎn)接設(shè)備，設(shè)置于地面控制站和無人機(jī)基站之間，將災(zāi)區(qū)的數(shù)據(jù)信息中繼轉(zhuǎn)發(fā)到地面控制站，實(shí)現(xiàn)長距離通信數(shù)據(jù)的傳輸。無人機(jī)作為移動中繼可以根據(jù)任務(wù)部署，成本效益高，移動性好，并且比起傳統(tǒng)的固定中繼具有靈活的 3D 位置，飛行軌跡等更多的可優(yōu)化維度，可以提高通信性能。

無人機(jī)中繼通信模型

04、無人機(jī)終端

無人機(jī)可以作為新的空中用戶，從空中接入蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，這種方式下無人機(jī)作為通信終端。由于蜂窩網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)的可訪問性，使得地面飛行員能夠遠(yuǎn)程指揮和控制無人機(jī)，其操作范圍寬廣，這為無人機(jī)在未來的應(yīng)用開辟了新的領(lǐng)域。

在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計中，基站部署的選址規(guī)劃人員需到現(xiàn)場收集基站規(guī)劃數(shù)據(jù)，耗費(fèi)人力及時間較多，同時還可能受各種客觀因素影響而不能全面收集到基站數(shù)據(jù)，對于部分難點(diǎn)，站點(diǎn)天線掛高和方向角等數(shù)據(jù)沒法根據(jù)實(shí)際情況確定 ( 受客觀環(huán)境因素影響 )。通過無人機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，解除了地域環(huán)境的限制，避免了人員登高登塔作業(yè)的危險性和失誤率，全面提升了工作效率。

05、無人機(jī)在替代目前網(wǎng)優(yōu)測試和基站巡檢

(1)利用無人機(jī)實(shí)現(xiàn)對基站天線的日常巡檢

基站信號天線正常情況下有向下6°的傾斜角以保證信號的覆蓋面積和強(qiáng)度，由于各種原因元器件的松動會造成角度的變化，擬利用無人機(jī)進(jìn)行日常巡檢，減少登高作業(yè)帶來的危險。同時在監(jiān)測的過程中，可以同步檢查饋線的情況，并對各天線120°視野中的遮擋情況進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。

(2)利用無人機(jī)實(shí)現(xiàn)對基站管線的日常巡檢

擬利用無人機(jī)定時對需巡檢的管線進(jìn)行監(jiān)控巡邏，以取代現(xiàn)有的人力巡檢。

(3)利用無人機(jī)對現(xiàn)網(wǎng)無線性能測試

擬采用無人機(jī)搭載網(wǎng)絡(luò)信號測試儀器對現(xiàn)網(wǎng)的無線性能進(jìn)行測試，改變以往只能在地面進(jìn)行路測的局面，為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供全面的測試數(shù)據(jù)。

(4)利用無人機(jī)對現(xiàn)網(wǎng)擬建站點(diǎn)的預(yù)查勘和仿真測試

無人機(jī)可以通過人工控制進(jìn)入查勘人員不便進(jìn)入的區(qū)域或高度，可以有效提高查勘的效率。在查勘的過程中可以搭載測試儀器，在不同角度、高度進(jìn)行仿真測試為最終的建設(shè)決策提供全面的數(shù)據(jù)。

(5)利用無人機(jī)對基站進(jìn)行日常安全狀況巡邏

基站由于日常無人值守，因此存在一定的財產(chǎn)隱患，可以通過無人機(jī)自動駕駛系統(tǒng)進(jìn)行基站的安全狀況巡檢并進(jìn)行影像資料的留存，定時、定點(diǎn)巡邏可以有效降低公司財產(chǎn)損失。

06、問題與挑戰(zhàn)

無人機(jī)在移動通信中有著廣泛的應(yīng)用和諸多優(yōu)點(diǎn)，但是還存在能耗的問題需要改進(jìn)。無人機(jī)由于其體積小、載重量和能量存儲有一定的限制，不能進(jìn)行長時間的遠(yuǎn)程工作，因此，對于能源補(bǔ)給和低功耗的研究仍是主要問題