In this paper, we investigate the problem of distributed transmission control for unmanned aerial vehicles (UAVs) operating in unlicensed spectrum bands. We develop a rigorous interference-aware queuing analysis framework that jointly considers two inter-dependent factors: (i) limited-size queues with delay-constrained packet arrival, and (ii) in-band interference introduced by other ground/aerial users. We aim to optimize the expected throughput by jointly analyzing these factors. In the queuing analysis, we explore two packet loss probabilities including, buffer overflow model and time threshold model. For interference analysis, we investigate the outage probability and packet losses due to low signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR). We introduce two algorithms namely, Interference-Aware Transmission Control (IA-TC), and Interference-Aware Distributed Transmission Control (IA-DTC). These algorithms maximize the expected throughput by adjusting transmission policies to balance the trade-offs between packet drop from queues vs. transmission errors due to low SINRs. We implement the proposed algorithms and demonstrate that the optimal transmission policy under various scenarios is found.


翻译:本文研究了在非授权频段运行的无人机分布式传输控制问题。我们建立了一个严格的干扰感知排队分析框架,联合考虑两个相互依赖的因素:(i) 具有时延约束分组到达的有限容量队列,以及(ii) 其他地面/空中用户引入的同频干扰。通过联合分析这些因素,我们旨在优化期望吞吐量。在排队分析中,我们探讨了两种分组丢失概率模型,包括缓冲区溢出模型和时间阈值模型。针对干扰分析,我们研究了由低信干噪比导致的 outage 概率和分组丢失问题。我们提出了两种算法:干扰感知传输控制(IA-TC)和干扰感知分布式传输控制(IA-DTC)。这些算法通过调整传输策略来平衡队列丢包与低SINR传输错误之间的权衡,从而最大化期望吞吐量。我们实现了所提出的算法,并证明在不同场景下均能找到最优传输策略。

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