In this paper, a novel framework is proposed to enable air-to-ground channel modeling over millimeter wave (mmWave) frequencies in an unmanned aerial vehicle (UAV) wireless network. First, an effective channel estimation approach is developed to collect mmWave channel information allowing each UAV to train a local channel model via a generative adversarial network (GAN). Next, in order to share the channel information between UAVs in a privacy-preserving manner, a cooperative framework, based on a distributed GAN architecture, is developed to enable each UAV to learn the mmWave channel distribution from the entire dataset in a fully distributed approach. The necessary and sufficient conditions for the optimal network structure that maximizes the learning rate for information sharing in the distributed network are derived. Simulation results show that the learning rate of the proposed GAN approach will increase by sharing more generated channel samples at each learning iteration, but decrease given more UAVs in the network. The results also show that the proposed GAN method yields a higher learning accuracy, compared with a standalone GAN, and improves the average rate for UAV downlink communications by over 10%, compared with a baseline real-time channel estimation scheme.


翻译:本文提出一个新的框架,以便在无人驾驶航空器(无人驾驶航空器)无线网络中建立对地频道对毫米波(毫米瓦夫)频率进行建模的空对地频道模型。首先,制定有效的频道估计方法,收集毫米自动频道信息,使每个无人驾驶航空器能够通过基因对抗网络(GAN)对本地频道模型进行培训。 其次,为了以隐私保护方式在无人驾驶航空器之间共享频道信息,根据分布式GAN结构开发了一个合作框架,使每个无人驾驶航空器能够从完全分布式的全数据集中学习毫米自动频道分布。为最佳网络结构创造必要和充分的条件,使分布式网络共享信息学习率最大化。模拟结果表明,拟议的全球航空频道方法的学习率将通过在每次学习中分享更多产生的频道样本而减少网络中的无人驾驶航空器。结果还表明,与独立的GAN相比,拟议的GAN方法可以产生更高的学习准确度,并将UAVAN下行链通信的平均率提高10 %以上,与实际基线频道相比较。

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