무인 항공기 기반 셀룰러 네트워크의 동향 연구: UAV 채널 모델링과 UAV 궤적 최적화

Abstract

UAV(Unmanned aerial vehicles)는 현재 많은 분야에서 관심을 받고 있으며 독특한 장점 덕분에 기존 무선 네트워크를 보조하기 위한 대안으로서 떠오르고 있다. UAV의 가장 큰 장점은 3차원 공간의 높은 자유도(Degree of freedom, DoF)를 적극적으로 활용할 수 있다는 점이다. 구체적으로, 3차원 공간에서 UAV의 높은 고도는 LoS(Line of sight)가 지배적인 환경을 형성하므로 무선 네트워크에 넓은 커버리지(Coverage)를 제공한다. 또한, 고정적인 배치나 한정적인 이동만이 가능한 기존 기지국이나 릴레이(Relay)와 달리 UAV는 수평이나 수직의 이동이 자유롭다. UAV의 3차원 공간 위에서 자유로운 궤적은 기존 셀룰러 네트워크의 성능을 위해 최적화되어 셀룰러 네트워크에 큰 이득을 제공한다. 본 논문에서는 위의 이점들을 살려 UAV를 기존 무선 네트워크와 결합하기 위한 연구들, 즉 UAV 채널 모델링과 UAV 궤적 최적화를 살펴보도록 한다. 첫 번째로, UAV 채널 모델링을 크게 대규모 페이딩(Large scale fading)과 소규모 페이딩(Small scale fading) 채널로 나누어 정리하고 세부적인 부분들로 현재 UAV 채널에 관한 연구 동향을 파악하도록 한다. 두 번째로, UAV의 3D에서 높은 자유도를 활용하기 위한 UAV 궤적 최적화 문제를 일반적인 수식으로 나타내본다. 더불어, UAV 궤적 최적화에 관한 최신 연구들로 일반적인 수식에 대한 구체적인 이해를 돕고 동시에 전반적인 연구 동향을 살펴본다. 마지막으로 UAV 기반 셀룰러 네트워크의 중요한 연구 주제들을 살펴보는 것으로 후속적으로 이루어질 연구를 논의하며 UAV 기반 네트워크의 잠재력을 짚어보며 마무리한다.