蜂窝上行链路中的多波束无人机通信：协作干扰消除与和速率最大化

将无人机（UAV）作为新空中用户集成到蜂窝网络中，是满足其在众多应用中日益增长通信需求的一种有前景的方案。由于无人机高度较高，无人机与地面基站（GBS）之间的信道以强视距（LoS）链路为主，因此在上行/下行中可能对 GBS 产生严重干扰，这使得共存地面与空中用户的干扰管理成为更难解决的问题。本文研究多天线无人机到其信号覆盖区域内一组 GBS 的上行通信。在这些 GBS 中，我们将可用 GBS 定义为在无人机分配的资源块（RB）上未服务任何地面用户的基站，将占用 GBS 定义为其余在同一 RB 中正服务其各自关联地面用户的基站。我们提出一种用于多波束无人机上行通信的新型协作干扰消除策略，旨在消除每个占用 GBS 处的同信道干扰，同时最大化到可用 GBS 的和速率。具体而言，多天线无人机向选定的可用 GBS 发送多个数据流，这些 GBS 转而将其已解码的数据流转发至其回程连接的占用 GBS 以进行干扰消除。为获得有用见解，首先刻画了在高信噪比（SNR） regime 下多波束无人机通信在和速率最大化上可达成的最大自由度（DoF），约束条件为所有占用 GBS 在无人机上行传输中不受任何干扰的严格限制。随后，基于 DoF 最优设计，在给定每个占用 GBS 最大允许干扰功率约束下，最大化有限 SNR 下的可达和速率。