Energy Tradeoff in Ground-to-UAV Communication via Trajectory Design

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作者
Dingcheng Yang,Qingqing Wu,Yong Zeng,Rui Zhang
出处
期刊:IEEE Transactions on Vehicular Technology [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:67 (7): 6721-6726 被引量:387
标识
DOI:10.1109/tvt.2018.2816244
摘要

Unmanned aerial vehicles (UAVs) have a great potential for improving the performance of wireless communication systems due to their high mobility. In this correspondence, we study a UAV-enabled data collection system, where a UAV is dispatched to collect a given amount of data from a ground terminal (GT) at fixed location. Intuitively, if the UAV flies closer to the GT, the uplink transmission energy of the GT required to send the target data can be more reduced. However, such UAV movement may consume more propulsion energy of the UAV, which needs to be properly controlled to save its limited on-board energy. As a result, the transmission energy reduction of the GT is generally at the cost of higher propulsion energy consumption of the UAV, which leads to a new fundamental energy tradeoff in ground-to-UAV wireless communication. To characterize this tradeoff, we consider two practical UAV trajectories, namely circular flight and straight flight. In each case, we first derive the energy consumption expressions of the UAV and GT and then find the optimal GT transmit power and UAV trajectory that achieve different Pareto optimal tradeoffs between them. Numerical results are provided to corroborate our study.

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