Spectrum Sharing between High Altitude Platform Network and Terrestrial Network: Modeling and Performance Analysis

要約

シームレスなグローバル カバレッジの実現は、宇宙・空・地上統合ネットワークの最終目標の 1 つであり、その一環として高高度プラットフォーム (HAP) ネットワークが広域カバレッジを提供できます。
ただし、多数の HAP を導入すると、既存の周波数帯域の深刻な輻輳が発生します。
スペクトル共有により、スペクトルの利用率が向上します。
カバレッジ パフォーマンスの向上とスペクトル共有によって引き起こされる干渉を調査する必要があります。
この目的を達成するために、この文書では、HAP ネットワークと地上ネットワーク間のスペクトル共有のパフォーマンスを分析します。
まず、ポアソン点プロセス (PPP) を曲線、曲面、多様体に一般化して、地上基地局 (BS) と HAP の分布をモデル化します。
次に,HAPネットワークと地上ネットワークのカバレッジ確率の閉形式式を微分幾何学と確率幾何学に基づいて導出した。
モンテカルロシミュレーションにより閉形式の精度を検証します。
結果は、HAP ネットワークが地上ネットワークへの干渉が少ないことを示しています。
高さが低く、適切な配置密度があるため、HAP ネットワークのカバレージ確率と伝送容量が向上します。

要約(オリジナル)

Achieving seamless global coverage is one of the ultimate goals of space-air-ground integrated network, as a part of which High Altitude Platform (HAP) network can provide wide-area coverage. However, deploying a large number of HAPs will lead to severe congestion of existing frequency bands. Spectrum sharing improves spectrum utilization. The coverage performance improvement and interference caused by spectrum sharing need to be investigated. To this end, this paper analyzes the performance of spectrum sharing between HAP network and terrestrial network. We firstly generalize the Poisson Point Process (PPP) to curves, surfaces and manifolds to model the distribution of terrestrial Base Stations (BSs) and HAPs. Then, the closed-form expressions for coverage probability of HAP network and terrestrial network are derived based on differential geometry and stochastic geometry. We verify the accuracy of closed-form expressions by Monte Carlo simulation. The results show that HAP network has less interference to terrestrial network. Low height and suitable deployment density can improve the coverage probability and transmission capacity of HAP network.

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