基于 WPT 辅助无蜂窝大规模 MIMO 系统的无人机通信
信息论
2021-04-26 v1 信号处理
math.IT
摘要
无蜂窝（CF）大规模多输入多输出（MIMO）是为无人机（UAV）通信提供均匀良好性能的一种有前景的解决方案。在本文中，我们提出基于无线能量传输（WPT）辅助的 CF 大规模 MIMO 系统的无人机通信，其中来自下行链路 WPT 的收集能量（HE）用于支持上行链路数据与导频传输。我们推导了考虑无人机硬件损伤的新型闭式下行链路 HE 与上行链路频谱效率（SE）表达式。还考虑了当前小小区（SC）与蜂窝大规模 MIMO 使能的 WPT 系统下的无人机通信以作比较。重要的是，结果表明 CF 大规模 MIMO 实现的 95% 可能上行链路 SE 分别是 SC 与蜂窝大规模 MIMO 的 2 倍与 5 倍。此外，大规模衰落解码接收机协作可降低地面用户的干扰。而且，最大 SE 可通过改变时间分割因子实现。我们证明，最大 SE 的最优时间分割因子由天线数量、无人机高度与硬件质量因子决定。此外，我们提出三种无人机轨迹设计方案以提升 SE。有趣的是，角度搜索方案优于 AP 搜索与直线路径方案。最后，给出仿真结果以验证我们表达式的准确性。
引用
@article{arxiv.2104.11513,
title = {UAV Communications with WPT-aided Cell-Free Massive MIMO Systems},
author = {Jiakang Zheng and Jiayi Zhang and Bo Ai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.11513},
year = {2021}
}
备注
32 pages, 10 figures, Accepted in IEEE Journal on Selected Areas in Communications