悬停波动下的 UAV 安装 IRS (UMI): 3D 图案特征化与性能分析
信号处理
2025-11-04 v3
摘要
本文研究无人机 (UAV) 安装的智能反射面 (IRS)，以利用该技术为未来通信网络（如 6G）提供优势。关键优势包括增强的频谱和能源效率、扩大的网络覆盖范围以及灵活的部署。在应用 UAV 安装 IRS (UMI) 技术时，主要挑战之一是悬停 UAV 的随机波动。本文聚焦于此挑战，探索受水平和垂直角度影响的被动/主动 IRS 能力，考虑 IRS 的三维 (3D) 辐射图案。在考虑 UAV 的随机角度振动的前提下，研究 UAV 波动与 IRS 图案之间的关系。推导了使用线性近似并将其划分为多个扇区的 IRS 图案可处理且闭形式分布函数。此外，利用中心极限定理 (CLT) 和 Gamma 近似，获得了损失概率 (OP) 的闭式表达式。通过蒙特卡罗仿真验证了理论表达式。研究结果表明，悬停 UAV 的随机波动对 UMI 系统性能有显著影响。为避免因 UAV 不稳定导致链路中断，IRS 应使用较少的元件，即使这会降低指向性。因此，与陆地 IRS 不同，增加空中 IRS 系统的元件数并不一定会提高性能，因为 UAV 的波动。数值结果表明，通过选择最佳数量的 IRS 元件并使用主动元件，可最小化 OP。
引用
@article{arxiv.2504.16613,
title = {UAV-Mounted IRS (UMI) in the Presence of Hovering Fluctuations: 3D Pattern Characterization and Performance Analysis},
author = {Mohammad Javad Zakavi and Mahtab Mirmohseni and Farid Ashtiani and Masoumeh Nasiri-Kenari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.16613},
year = {2025}
}
备注
14 pages, 7 figures