利用上倾天线与干扰协调保障蜂窝连接无人机可靠连通
信号处理
2021-12-22 v2
摘要
为在未来大规模部署中集成无人驾驶航空器（UAV），一种新型无线通信范式——即蜂窝连接无人机——近期引起关注。然而，视距主导的空对地信道以及蜂窝地面基站（GBS）的天线方向图，给蜂窝连接无人机通信带来严重干扰问题。特别是，下倾天线的复杂方向图与地面反射（GR）导致天空中的无人机出现覆盖空洞与斑片状覆盖，从而造成底层蜂窝网络连通不可靠。为克服这些挑战，本文提出一种新型蜂窝架构，在现有面向地面用户设备（GUE）的下倾天线之外，增设一组朝向天空的同信道天线以支持无人机。为建模源自下倾天线的 GR，我们提出一种考虑天线辐射方向图与配置的路径损耗模型。接着，我们通过调节上倾（UT）天线的上倾角度，建立最大化无人机最小信干比（SIR）的优化问题。由于该问题为 NP-hard，我们提出基于遗传算法（GA）的启发式方法优化这些天线的 UT 角度。获得最优 UT 角度后，我们集成 3GPP Release-10 规定的增强小区间干扰协调（eICIC）以降低下倾天线带来的干扰。基于六边形小区布局的仿真结果表明，所提干扰缓解方法相比基线方法可保障无人机更高的最小 SIR，同时对 GUE 的 SIR 影响极小。
引用
@article{arxiv.2108.05090,
title = {Ensuring Reliable Connectivity to Cellular-Connected UAVs with Up-tilted Antennas and Interference Coordination},
author = {Md Moin Uddin Chowdhury and Ismail Guvenc and Walid Saad and Arupjyoti Bhuyan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.05090},
year = {2021}
}
备注
Accepted for publication in ITU Journal on Future and Evolving Technologies, Volume 2 (2021), Issue 2, Pages 165-185