다중 UAV 기반 공중 기지국 배치를 통한 사용자 커버리지 및 전력 효율 최적화

본 논문은 지상 기지국이 전혀 없는 상황, 예를 들어 농촌 지역이나 자연재해로 인한 통신 인프라 파괴 상황에서 다수의 UAV(무인항공기)를 공중 기지국으로 활용해 최대한 많은 사용자를 커버하고 전력 효율을 높이는 방법을 체계적으로 연구한다. 먼저 시스템 모델을 정의한다. 목표 지역은 한 변의 길이가 L인 정사각형이며, M개의 저이동성 사용자가 존재한다. UAV는 회전익으로 자유롭게 3차원 위치를 선택할 수 있지만, 본 연구에서는 고도 H를 고정하고 수평 평면에서 원형 커버리지를 제공한다. 사용자와 UAV 사이의 공중-지상(AtG) 채널은 LoS와 NLoS 확률을 모두 고려한 평균 경로 손실 모델을 사용하고, 특정 수신 전력 임계값 P_min을 만족하는 경우에만 사용자를 커버된 것으로 판단한다. 경로 손실 식을 통해 고정 고도 H에 대한 최적 커버 반경 R*와 최적 고도 각도 θ_opt를 도출하고, 이를 바탕으로 각 UAV의 커버 영역을 원으로 모델링한다. 다음으로 네 가지 배치 기법을 제안한다. 1. **순차적 배치와 기하학적 완화(SD‑GR)** - 비볼록 제약(두 UAV 간 겹침 방지)을 네 개의 선형 제약으로 변환해 MILP 형태로 풀어낸다. - 첫 번째 UAV는 기존 연구