기대 스펙트럼 효율을 고려한 UAV 궤적·스케줄링 최적화

본 논문은 UAV‑assisted 무선통신 시스템에서 미션 완료 시간을 최소화하면서 모든 지상 사용자(Ground Node, GN)에 대해 최소 기대 스펙트럼 효율(minimum expected spectral efficiency, SE) 요구를 만족시키는 공동 최적화 문제를 다룬다. 기존 연구들은 기대 SE를 채널 이득의 평균값으로 대체해 평균‑채널 기반 근사를 사용했으며, 이는 Jensen 부등식에 의해 실제 기대 SE를 과대평가하고, 최적화 결과가 제약을 위반하거나 과도히 보수적인 설계로 이어지는 문제점을 가지고 있었다. 이를 극복하기 위해 저자는 채널 이득의 확률분포를 직접 고려한 구적법(quadrature) 기반 기대 SE 근사를 제안한다. 구체적으로, LoS 확률과 비LoS 페이딩을 포함한 복합 채널 모델의 누적분포함수(CDF)를 일정 구간으로 이산화하고, 각 구간에서 실제 SE를 계산한 뒤 가중합을 수행한다. 이 과정은 기대 SE의 보수적 하한을 제공하며, 기대 SE를 정확히 평가하면서도 최적화에 사용할 수 있는 유한합 형태로 변환한다. 시스템 모델은 3차원 공간에서 이동하는 단일 UAV와 K개의 고정된 GN으로 구성된다. UAV는 시간 슬롯 t∈{1,…,T} 동안 위치 q