无人机使能的双用户广播信道容量表征
摘要
尽管先前的工作已在多种设置下利用无人机的移动性来提升无线通信性能,但无人机使能/辅助的多用户通信系统的基本容量极限尚未被表征。为填补这一空白,我们在本文中考虑一种无人机使能的双用户广播信道(BC),其中一架以恒定高度飞行的无人机被部署来向地面上两个不同固定位置的用户发送独立信息。我们的目标是在给定的无人机飞行时长内,通过联合优化无人机轨迹以及随时间的发射功率/速率分配,在无人机最大速度和最大发射功率约束下,表征这种新型广播信道的容量域。首先,为获得本质性见解,我们分别考虑无人机飞行时长/速度渐近很大/很小的两种特殊情况。对于前者,表明简单的悬停-飞行-悬停(HFH)无人机轨迹结合基于时分多址(TDMA)的正交多用户传输可达到容量;而在后者中,无人机应悬停在更靠近具有较大可达速率用户的固定位置,且一般而言需要基于叠加编码(SC)的非正交传输并在较近用户的接收机处进行干扰消除。接下来,我们考虑具有有限无人机速度和飞行时长的普遍情况。我们表明最优无人机轨迹应遵循一种广义 HFH 结构,即无人机以最大速度在两个用户线段上方的一对初始和最终位置各自悬停一定时间并单向飞行于其间,且一般而言需要叠加编码。
引用
@article{arxiv.1801.00443,
title = {Capacity Characterization of UAV-Enabled Two-User Broadcast Channel},
author = {Qingqing Wu and Jie Xu and Rui Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.00443},
year = {2018}
}
备注
[ UAV-Enabled Aerial Base Station (BS) III ] Submitted to IEEE JSAC. This is the third of a series of three works (trilogy) that focus on UAV-enabled aerial BS for wireless networks.The other two works are "Common Throughput Maximization in UAV-Enabled Multiuser OFDMA Systems with Delay Consideration" and "Joint Trajectory and Communication Design for Multi-UAV Enabled Wireless Networks"