毫米波全双工无人机中继：联合定位、波束成形与功率控制
信号处理
2020-04-24 v1
摘要
本文采用全双工无人机(FD-UAV)中继来提升毫米波(mmWave)网络的通信容量。在源节点(SN)、目的节点(DN)和FD-UAV中继上装备大型天线阵列，以克服毫米波信道的高路径损耗并帮助抑制FD-UAV中继处的自干扰。具体地，我们构建了最大化SN到DN可达速率的问题，其中联合优化无人机位置、模拟波束成形和功率控制。由于该问题高度非凸且涉及高维、高度耦合的变量向量，我们首先在视距(LoS)环境和理想波束成形假设下，以闭合形式得到用于最大化可达速率近似上界的FD-UAV中继条件最优位置；随后，将无人机部署于最接近条件最优位置且能为两条空对地链路提供LoS路径的位置。接着，我们提出一种交替干扰抑制(AIS)算法用于波束成形向量与功率控制变量的联合设计。在每次迭代中，优化波束成形向量以最大化目标信号的波束成形增益并依次降低干扰，其中最优功率控制变量以闭合形式获得。我们的仿真结果证实了所提定位、波束成形与功率控制方法相较于三种基准方案的优越性。此外，我们的结果表明所提解非常接近毫米波FD-UAV系统的性能上界。
引用
@article{arxiv.2004.11070,
title = {Millimeter-Wave Full-Duplex UAV Relay: Joint Positioning, Beamforming, and Power Control},
author = {Lipeng Zhu and Jun Zhang and Zhenyu Xiao and Xianbin Cao and Xiang-Gen Xia and Robert Schober},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.11070},
year = {2020}
}
备注
This paper has been accepted by IEEE Journal on Selected Areas in Communications, special issue on Multiple Antenna Technologies for Beyond 5G