面向无人机的蜂窝连接：网络建模、性能分析与设计准则
网络与互联网体系结构
2019-04-30 v1 性能
摘要
空中用户设备（UE）在各种应用中的日益广泛使用，要求这些设备与地面站之间具备无处不在且可靠的连接，以实现安全管控与数据交换。在规划空中 UE 部署时，亟需解决的关键问题是：蜂窝网络是否适合提供此类连接，以及空中 UE 的引入会如何影响整体网络效率。本文深入分析了同时服务无人机（UAV）与地面用户的蜂窝网络在下行链路中的用户级与网络级性能。结果表明，UAV 因其高度所享有的有利传播条件往往适得其反，因为来自邻近地面基站的共信道干扰增大并未被信号强度的提升所补偿。与城市地区地面用户相比，我们的分析显示飞行在 100 米高度的 UAV 吞吐量可下降 10 倍，覆盖从 76% 跌至 30%。受这些发现启发，我们提出了基于 UAV 与网络的解决方案，以实现 UAV 与蜂窝网络的恰当融合。具体而言，我们表明 UAV 天线的最优下倾可使覆盖与吞吐量分别从 23% 提升至 89%、从 3.5 b/s/Hz 提升至 5.8 b/s/Hz，优于地面 UE。此外，我们的发现揭示，依 UAV 高度不同，其性能随网络密度的扩展可优于地面用户。最后，结果显示网络致密化与微蜂窝的使用会限制 UAV 性能。尽管在中等小区数量下 UAV 使用有潜力提升蜂窝网络的面积频谱效率（ASE），但其可能阻碍未来超致密网络的发展。
引用
@article{arxiv.1804.08121,
title = {Cellular Connectivity for UAVs: Network Modeling, Performance Analysis and Design Guidelines},
author = {Mohammad Mahdi Azari and Fernando Rosas and Sofie Pollin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.08121},
year = {2019}
}
备注
Related Works: 1) arXiv:1710.11404 2) arXiv:1710.03103 3) arXiv:1708.06598