The Performance Analysis of Spectrum Sharing between UAV enabled Wireless Mesh Networks and Ground Networks

要約

無人航空機 (UAV) には広いカバー範囲と柔軟性という利点があり、これを災害管理に応用して救助者や被災者に無線サービスを提供することができます。
UAV が空中メッシュ ネットワークを形成すると、見通し内 (LoS) 空対空 (A2A) 通信の伝送距離が長くなり、複数の UAV のカバー範囲が広がります。
ただし、空中メッシュ ネットワークでは複数のホップ伝送が行われるため、UAV の容量は制限されます。
この論文では、UAV ネットワークの容量を向上させるために、UAV 対応ワイヤレス メッシュ ネットワークと地上ネットワークの間のスペクトル共有について研究します。
垂直範囲 {\Delta}h 内の UAV の分布に対する 2 次元 (2D) および 3 次元 (3D) の均一ポアソン点過程 (PPP) モデリングを考慮し、確率幾何学を適用して UAV の高さの影響を分析します。
、UAVの送信電力、UAVの密度と垂直範囲など、地上ネットワークユーザーとUAVネットワークユーザーのカバレージ確率。
また、指向性アンテナとのスペクトル共有による性能向上も検証されています。
送信容量を最大化するという目的関数により、UAV の最適な高度が得られます。
この論文は、UAV 対応ワイヤレス メッシュ ネットワークのスペクトル共有に関する理論的なガイドラインを提供します。これは、UAV 対応ワイヤレス メッシュ ネットワークのスペクトル共有メカニズムの研究に重要な価値をもたらす可能性があります。

要約(オリジナル)

Unmanned aerial vehicle (UAV) has the advantages of large coverage and flexibility, which could be applied in disaster management to provide wireless services to the rescuers and victims. When UAVs forms an aerial mesh network, line-of-sight (LoS) air-to-air (A2A) communications have long transmission distance, which extends the coverage of multiple UAVs. However, the capacity of UAV is constrained due to the multiple hop transmissions in aerial mesh networks. In this paper, spectrum sharing between UAV enabled wireless mesh networks and ground networks is studied to improve the capacity of UAV networks. Considering two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) homogeneous Poisson point process (PPP) modeling for the distribution of UAVs within a vertical range {\Delta}h, stochastic geometry is applied to analyze the impact of the height of UAVs, the transmit power of UAVs, the density of UAVs and the vertical range, etc., on the coverage probability of ground network user and UAV network user. Besides, performance improvement of spectrum sharing with directional antenna is verified. With the object function of maximizing the transmission capacity, the optimal altitude of UAVs is obtained. This paper provides a theoretical guideline for the spectrum sharing of UAV enabled wireless mesh networks, which may contribute significant value to the study of spectrum sharing mechanisms for UAV enabled wireless mesh networks.

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