論文の概要: Codebook-Based Beam Tracking for Conformal ArrayEnabled UAV MmWave Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2005.14064v2
- Date: Mon, 8 Apr 2024 07:15:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-10 21:05:06.850519
- Title: Codebook-Based Beam Tracking for Conformal ArrayEnabled UAV MmWave Networks
- Title（参考訳）: コンフォーマルアレイ型UAVMmWaveネットワークのためのコードブックに基づくビームトラッキング
- Authors: Jinglin Zhang, Wenjun Xu, Hui Gao, Miao Pan, Zhu Han, Ping Zhang,
- Abstract要約: ミリ波(mmWave)通信は無人航空機(UAV)ネットワークの高データレート要件を満たす可能性がある。
mmWave通信の前提条件として,UAVの3次元移動と姿勢変化のため,狭方向ビーム追跡は非常に困難である。
本研究では,UAVの両面にコンフォメーションアレイを組み込むことにより,高ダイナミックUAVmmWaveネットワークにおける全空間カバレッジとアジャイルビームトラッキングを実現することを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 33.52271582081627
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Millimeter wave (mmWave) communications can potentially meet the high data-rate requirements of unmanned aerial vehicle (UAV) networks. However, as the prerequisite of mmWave communications, the narrow directional beam tracking is very challenging because of the three-dimensional (3D) mobility and attitude variation of UAVs. Aiming to address the beam tracking difficulties, we propose to integrate the conformal array (CA) with the surface of each UAV, which enables the full spatial coverage and the agile beam tracking in highly dynamic UAV mmWave networks. More specifically, the key contributions of our work are three-fold. 1) A new mmWave beam tracking framework is established for the CA-enabled UAV mmWave network. 2) A specialized hierarchical codebook is constructed to drive the directional radiating element (DRE)-covered cylindrical conformal array (CCA), which contains both the angular beam pattern and the subarray pattern to fully utilize the potential of the CA. 3) A codebook-based multiuser beam tracking scheme is proposed, where the Gaussian process machine learning enabled UAV position/attitude predication is developed to improve the beam tracking efficiency in conjunction with the tracking-error aware adaptive beamwidth control. Simulation results validate the effectiveness of the proposed codebook-based beam tracking scheme in the CA-enabled UAV mmWave network, and demonstrate the advantages of CA over the conventional planner array in terms of spectrum efficiency and outage probability in the highly dynamic scenarios.
- Abstract（参考訳）: ミリ波(mmWave)通信は無人航空機(UAV)ネットワークの高データレート要件を満たす可能性がある。
しかし,mmWave通信の前提条件として,UAVの3次元移動と姿勢変化のため,狭方向ビーム追跡は非常に困難である。
ビームトラッキングの難しさに対処するため,高ダイナミックUAVmmWaveネットワークにおける全空間カバレッジとアジャイルビームトラッキングを実現するために,各UAVの表面に共形アレイ(CA)を統合することを提案する。
より具体的に言うと、私たちの仕事の重要な貢献は3倍です。
1)CA対応UAVmmWaveネットワークのための新しいmmWaveビームトラッキングフレームワークを構築した。
2) 角ビームパターンとサブアレイパターンの両方を含む指向性放射素子(DRE)被覆円筒形状アレー(CCA)を駆動してCAのポテンシャルを完全に活用するために、特殊な階層コードブックを構築する。
3) コードブックに基づくマルチユーザビームトラッキング方式を提案し, ガウスプロセス機械学習によりUAV位置/姿勢の予測が可能となり, トラッキングエラーを意識したアダプティブビーム幅制御とともに, ビームトラッキング効率の向上が図られた。
シミュレーションの結果、CA対応UAV mmWaveネットワークにおけるコードブックに基づくビームトラッキング方式の有効性を検証し、高ダイナミックシナリオにおけるスペクトル効率と停止確率の観点から、従来のプランナーアレイよりもCAの利点を実証した。
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