采用定向天线的蜂窝赋能无人机网络的阻塞概率与空间吞吐量表征
信息论
2017-10-31 v1 math.IT
摘要
过去几年中，无人机(UAV)在民用应用中的使用急剧增加，这要求无人机与其地面客户端间具备高性能通信，尤其在密集部署时。为实现此目标，可利用蜂窝基站(BS)以经济高效的方式同时支持海量无人机通信，提供一种崭新且有前景的方案。然而，不同于地面通信信道，无人机到基站的信道通常由视距(LoS)链路主导，这加剧了同信道干扰并使现有蜂窝网络中的空间频率复用失效。本文考虑在每架无人机上使用定向天线，将来自/发往其他无人机用户的干扰限制于有限区域内，从而提升频谱的空间复用。在此模型下，若无人机天线主瓣内找不到任何基站，或发现主瓣内所有基站同时被其他无人机的主瓣覆盖而遭受强同信道干扰，则该无人机用户可能暂时被阻断通信。假设无人机与地面基站位置分别服从独立的齐次泊松点过程(HPPP)，我们首先解析推导出无人机阻塞概率的闭式上界，进而刻画了蜂窝赋能无人机通信网络可 Achievable 的平均空间吞吐量，其关于基站/无人机密度以及无人机飞行高度与天线波束宽度等关键参数。仿真结果验证了所推导界在实际中紧致，并进一步表明根据不同基站/无人机密度自适应调整无人机高度和/或波束宽度可显著降低阻塞概率从而提升网络空间吞吐量。
引用
@article{arxiv.1710.10389,
title = {Blocking Probability and Spatial Throughput Characterization for Cellular-Enabled UAV Network with Directional Antenna},
author = {Jiangbin Lyu and Rui Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.10389},
year = {2017}
}
备注
6 pages, 5 figures, submitted for possible publication