Use of aerial base stations (ABSs) is a promising approach to enhance the agility and flexibility of future wireless networks. ABSs can improve the coverage and/or capacity of a network by moving supply towards demand. Deploying ABSs in a network presents several challenges such as finding an efficient 3D-placement of ABSs that takes network objectives into account. Another challenge is the limited wireless backhaul capacity of ABSs and consequently, potentially higher latency incurred. Content caching is proposed to alleviate the backhaul congestion and decrease the latency. We consider a limited backhaul capacity for ABSs due to varying position-dependent path loss values and define two groups of users (delay-tolerant and delay-sensitive) with different data rate requirements. We study the problem of jointly determining backhaul-aware 3D placement for ABSs, user-BS associations and corresponding bandwidth allocations while minimizing total downlink transmit power. Proposed iterative algorithm applies a decomposition method. First, the 3D locations of ABSs are found using semi-definite relaxation and coordinate descent methods, and then user-BS associations and bandwidth allocations are optimized. The simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm and provide insights about the impact of traffic distribution and content caching on transmit power and backhaul usage of ABSs.

中文翻译：

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具有支持缓存和回程受限的空中基站的无线网络

使用空中基站 (ABS) 是一种很有前景的方法，可以增强未来无线网络的敏捷性和灵活性。ABS 可以通过将供应转向需求来提高网络的覆盖范围和/或容量。在网络中部署 ABS 会带来一些挑战，例如找到一种将网络目标考虑在内的 ABS 的有效 3D 布局。另一个挑战是 ABS 的无线回程容量有限，因此可能会导致更高的延迟。提出内容缓存以缓解回程拥塞并减少延迟。我们考虑了 ABS 有限的回程容量，因为与位置相关的路径损耗值不同，并定义了具有不同数据速率要求的两组用户（延迟容忍和延迟敏感）。我们研究了联合确定 ABS、用户-BS 关联和相应带宽分配的回程感知 3D 位置的问题，同时最小化总下行链路传输功率。建议的迭代算法应用了一种分解方法。首先，使用半定松弛和坐标下降方法找到 ABS 的 3D 位置，然后优化用户-BS 关联和带宽分配。仿真结果证明了所提出算法的有效性，并提供了有关流量分布和内容缓存对 ABS 的传输功率和回程使用的影响的见解。使用半定松弛和坐标下降方法找到 ABS 的 3D 位置，然后优化用户-BS 关联和带宽分配。仿真结果证明了所提出算法的有效性，并提供了有关流量分布和内容缓存对 ABS 的传输功率和回程使用的影响的见解。使用半定松弛和坐标下降方法找到 ABS 的 3D 位置，然后优化用户-BS 关联和带宽分配。仿真结果证明了所提出算法的有效性，并提供了有关流量分布和内容缓存对 ABS 的传输功率和回程使用的影响的见解。