通过基于无人机的ISAC框架结合卫星回传技术，提升空间-空中-地面网络的覆盖范围和感知能力

《IEEE Open Journal of the Communications Society》：Enhancing Coverage and Sensing in Space–Air–Ground Networks via a UAV-Assisted ISAC Framework with Satellite Backhaul

　　

摘要：

空间-空中-地面一体化网络（SAGINs）有望在下一代无线系统中支持无处不在的通信和感知功能。在本文中，我们构建了一个基于随机几何学的分析框架，用于研究由地面基站（BSs）、无人机（UAVs）和低地球轨道（LEO）卫星组成的三层一体化感知与通信（ISAC）网络。在该架构中，地面基站根据独立的均匀泊松点过程（HPPP）进行空间分布；无人机执行感知任务和上行数据传输，其水平位置同样遵循HPPP模型；LEO卫星则通过遵循独立HPPP模型的地面投影提供中继/回程支持。我们推导出了逐跳通信覆盖概率和单无人机感知检测概率的解析表达式。端到端覆盖概率被严格地表述为一个联合事件，并通过利用这三层空间过程的独立性得到了一个易于处理的乘积形式表达式。蒙特卡洛仿真验证了这些分析结果，并展示了卫星中继、无人机部署参数以及传播条件如何影响通信可靠性和感知能力。所提出的框架为设计基于SAGIN的ISAC系统提供了有用的基准级见解，并为未来关于协作感知融合的研究奠定了分析基础。