무인 항공기를 이용한 무선 중계 통신: 성능 및 최적화

이 논문에서는 무인 항공기(UAV)를 지상 기반 단말기와 네트워크 기지국 간의 중계로 사용하는 통신 시스템을 조사합니다. 우리는 UAV의 방향 각도를 조절하여 지상-중계 링크 성능을 최적화하는 알고리즘을 개발합니다. 링크 성능을 정량화하기 위해, 우리는 지상 노드와 중계 간의 링크에 대한 에르고딕 정규화 전송률(ENTR)을 정의하고, 채널 상관 행렬의 고유값으로 표현된 닫힌 형식의 식을 유도합니다. 우리는 ENTR이 UAV의 방향에 따라 달라지는 오프셋을 가진 사인파로 근사될 수 있음을 보여줍니다. 이 관찰을 사용하여, 우리는 개별 링크의 비율이 특정 임계값을 초과하도록 유지하면서 업링크 네트워크 데이터 속도를 극대화하는 UAV의 방향에 대한 닫힌 형식의 식을 개발합니다. 현재 UAV 중계 할당이 최소 링크 요구 사항을 충족할 수 없는 경우, 우리는 네트워크에 새로운 UAV 중계를 추가할 때 배치 및 방향 제어 문제를 조사하고, 네트워크의 토폴로지가 진화함에 따라 노드 및 중계 할당을 업데이트하는 스마트 핸드오프 알고리즘을 제안합니다.