論文の概要: Fairness-Driven Optimization of RIS-Augmented 5G Networks for Seamless
3D UAV Connectivity Using DRL Algorithms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.09420v1
- Date: Tue, 14 Nov 2023 06:43:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-15 14:23:35.546134
- Title: Fairness-Driven Optimization of RIS-Augmented 5G Networks for Seamless
3D UAV Connectivity Using DRL Algorithms
- Title（参考訳）: DRLアルゴリズムを用いたシームレス3次元UAV接続のためのRIS強化5Gネットワークのフェアネス駆動最適化
- Authors: Yu Tian, Ahmed Alhammadi, Jiguang He, Aymen Fakhreddine, Faouzi Bader
- Abstract要約: 我々は、再構成可能なインテリジェントサーフェス(RIS)を用いた大規模マルチインプットマルチアウトプットシステムにおけるジョイントアクティブビームフォーミングとパッシブビームフォーミングの問題点について検討する。
この問題に対処する2つの新しいアルゴリズムを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.296140341710462
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In this paper, we study the problem of joint active and passive beamforming
for reconfigurable intelligent surface (RIS)-assisted massive multiple-input
multiple-output systems towards the extension of the wireless cellular coverage
in 3D, where multiple RISs, each equipped with an array of passive elements,
are deployed to assist a base station (BS) to simultaneously serve multiple
unmanned aerial vehicles (UAVs) in the same time-frequency resource of 5G
wireless communications. With a focus on ensuring fairness among UAVs, our
objective is to maximize the minimum signal-to-interference-plus-noise ratio
(SINR) at UAVs by jointly optimizing the transmit beamforming parameters at the
BS and phase shift parameters at RISs. We propose two novel algorithms to
address this problem. The first algorithm aims to mitigate interference by
calculating the BS beamforming matrix through matrix inverse operations once
the phase shift parameters are determined. The second one is based on the
principle that one RIS element only serves one UAV and the phase shift
parameter of this RIS element is optimally designed to compensate the phase
offset caused by the propagation and fading. To obtain the optimal parameters,
we utilize one state-of-the-art reinforcement learning algorithm, deep
deterministic policy gradient, to solve these two optimization problems.
Simulation results are provided to illustrate the effectiveness of our proposed
solution and some insightful remarks are observed.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,5G 無線通信と同じ時間資源で複数の無人航空機(UAV)を同時に運用するための基地局(BS)の補助として,複数の RIS を配置した3次元の無線携帯電話網の拡張に向けた,再構成可能なインテリジェントサーフェス(RIS)を用いた大規模マルチインプットマルチアウトプットシステムにおける共同アクティブビームフォーミングと受動ビームフォーミングの問題について検討する。
本研究の目的は,UAVにおける送信ビームフォーミングパラメータとRISにおける位相シフトパラメータを協調最適化することにより,UAVにおける最小信号対干渉プラスノイズ比(SINR)を最大化することである。
この問題に対処する2つの新しいアルゴリズムを提案する。
第1のアルゴリズムは、位相シフトパラメータが決定されると、行列逆演算によりBSビームフォーミング行列を計算することにより干渉を軽減することを目的とする。
第2の要素は、1つのRIS素子が1つのUAVのみを処理し、このRIS素子の位相シフトパラメータは、伝播と消滅に起因する位相オフセットを補償するように最適に設計されている。
最適なパラメータを得るためには,最先端の強化学習アルゴリズムであるdeep deterministic policy gradientを用いて,この2つの最適化問題を解く。
提案手法の有効性を示すシミュレーション結果と,いくつかの洞察に富んだ意見が得られた。
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