面向地对空上行链路的无人机航向优化

本文研究一组单天线地面节点通过多址地对空无线通信链路与一架多天线无人机（UAV）进行通信的场景。无人机采用波束成形来抑制用户间干扰并实现空分多址（SDMA）。首先，我们考虑一个包含两个静态地面节点的简单场景，并解析地研究无人机航向对系统和速率的影响。随后，我们研究一个包含多个移动地面终端的更一般化场景，并开发了一种动态调整无人机航向的算法，以最大化上行信道遍历和速率的下界，同时使用卡尔曼滤波器跟踪移动地面节点的位置。通过用与各用户平均数据速率成反比的因子对其遍历速率下界进行加权，可以保证用户间的公平性。针对地面节点与无人机之间存在高 $K$ 因子信道的常见场景，我们通过渐近分析找到了该算法在低信噪比和高信噪比下的简化版本。仿真结果表明，自适应调整无人机航向以优化上行通信性能具有显著益处。仿真结果还表明，简化算法能够实现接近最优的性能。