具有无线回程无人机的三维两跳蜂窝网络：建模与基本原理
信息论
2021-11-30 v2 math.IT
摘要
在本文中，我们刻画了一种三维（3D）两跳蜂窝网络的性能，其中地面基站（BS）与无人机（UAV）共存以服务一组地面用户设备（UE）。具体而言，UE 或通过接入链路直接连接其服务的地面 BS，或先连接其服务的 UAV，再由 UAV 以无线方式回程至地面 BS（联合接入与回程）。我们针对 BS 与 UAV 采用由第三代合作伙伴计划（3GPP）开发的实际模型，考虑现实的天线辐射方向图。我们对空地传输采用概率信道模型，该模型同时包含视距（LoS）与非视距（NLoS）链路。假设最大功率关联策略，我们在放大转发（AF）与解码转发（DF）中继协议下研究网络性能。利用随机几何工具，我们分析了三维设定下到原点最近（且服务）的 UAV 的距离与天顶角的联合分布。进一步，我们识别并深入研究了关键数学构造，将其作为刻画接收信干噪比（SINR）分布的基本模块。利用这些结果，我们获得了 AF 与 DF 中继协议下覆盖概率的精确数学表达式。此外，考虑到因 BS 端下倾天线导致回程链路可能相当微弱，我们提出并分析了在 BS 增设仅用于回程的定向上倾天线。仿真进一步证明了配备定向天线与无线回程 UAV 的优越性。
引用
@article{arxiv.2105.07055,
title = {3D Two-Hop Cellular Networks with Wireless Backhauled UAVs: Modeling and Fundamentals},
author = {Morteza Banagar and Harpreet S. Dhillon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.07055},
year = {2021}
}