无人机超越5G：三维无线蜂窝网络的基础
信息论
2018-11-05 v2 math.IT
摘要
本文提出了一种集成无人机基站（drone-BS）与蜂窝连接无人机用户（drone-UEs）的三维（3D）蜂窝网络新概念。针对这一新型3D蜂窝架构，提出了一种用于 drone-BS 的网络规划框架以及面向 drone-UEs 的时延最小小区关联框架。在网络规划方面，提出了一种基于截角八面体形状的 drone-BS 可处理部署方法，能以最少数量的 drone-BS 确保给定空间的全覆盖。此外，为刻画此类3D无线网络中的频率规划，推导了可行整数频率复用因子的解析表达式。随后，开发了一种最优3D小区关联方案，使 drone-UEs 的时延（考虑传输、计算和回传承导延迟）最小化。为此，首先使用核密度估计方法估计 drone-UEs 的空间分布，并通过交叉验证方法获得估计器参数。然后，根据 drone-UEs 的空间分布与 drone-BS 的位置，利用最优传输理论工具推导了 drone-UEs 的时延最小3D小区关联。仿真结果表明，与采用信干噪比（SINR）准则的经典小区关联方法相比，所提方法降低了 drone-UEs 的时延。具体而言，与基于 SINR 的关联相比，所提方法使平均时延降低多达46%。结果还表明，所提时延最优小区关联提高了无人机3D无线蜂窝网络的频谱效率。
引用
@article{arxiv.1805.06532,
title = {Beyond 5G with UAVs: Foundations of a 3D Wireless Cellular Network},
author = {Mohammad Mozaffari and Ali Taleb Zadeh Kasgari and Walid Saad and Mehdi Bennis and Merouane Debbah},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.06532},
year = {2018}
}
备注
Accepted in IEEE Transactions on Wireless Communications