基于码本波束跟踪的共形阵列赋能无人机毫米波网络
信号处理
2024-04-09 v2 机器学习
摘要
毫米波（mmWave）通信有可能满足无人机（UAV）网络的高数据速率需求。然而，作为毫米波通信的前提，窄定向波束跟踪由于无人机的三维（3D）机动与姿态变化而极具挑战性。为应对波束跟踪困难，我们提议将共形阵列（CA）集成到每架无人机的表面，从而在高动态无人机毫米波网络中实现全空间覆盖与敏捷波束跟踪。更具体地，我们工作的关键贡献有三方面。1) 为 CA 赋能的无人机毫米波网络建立了一个新的毫米波波束跟踪框架。2) 构建了一个专用分层码本来驱动定向辐射单元（DRE）覆盖的圆柱共形阵列（CCA），其同时包含角度波束图与子阵列图以充分利用 CA 的潜力。3) 提出了一种基于码本的多用户波束跟踪方案，其中开发了高斯过程机器学习赋能的无人机位置/姿态预测，结合跟踪误差感知的自适应波束宽度控制以提升波束跟踪效率。仿真结果验证了所提基于码本的波束跟踪方案在 CA 赋能无人机毫米波网络中的有效性，并展示了在高动态场景下 CA 相对于传统平面阵列在频谱效率与中断概率方面的优势。
引用
@article{arxiv.2005.14064,
title = {Codebook-Based Beam Tracking for Conformal ArrayEnabled UAV MmWave Networks},
author = {Jinglin Zhang and Wenjun Xu and Hui Gao and Miao Pan and Zhu Han and Ping Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.14064},
year = {2024}
}