핵심 개념
UAV基地局を用いたIoTネットワークにおいて、軌道計画と無線リソース管理を非反復的に最適化することで、ネットワークの総合的な公平性を最大化する。
초록
本論文では、UAV基地局を用いたIoTネットワークにおいて、軌道計画、ユーザ割当、周波数リソース割当、送信電力制御の問題を統合的に最適化する手法を提案している。従来の反復的な最適化手法では、初期の軌道選択に依存して局所最適解に陥る問題があったが、本手法ではマルコフ決定過程を用いることで、軌道計画と無線リソース管理を非反復的に最適化することができる。
具体的には以下の手順で最適化を行う:
- 無線リソース管理問題を時間ごとに分割し、各時間ステップでの最適なユーザ割当、周波数割当、送信電力を決定する。これにより、時間方向の変数の結合を解消する。
- 上記の無線リソース管理問題を解くことで得られる報酬関数を用いて、マルコフ決定過程に基づいて軌道計画を最適化する。
- 様々な軌道計画アルゴリズム(遺伝的アルゴリズム、深さ優先探索、強化学習など)を提案手法に適用可能である。
提案手法は、従来手法と比較して大幅な性能向上を示し、ほぼ大域最適解に到達することが確認された。また、提案手法は計算量も低く、実用的な範囲に収まることが示された。
통계
UAV基地局の最大速度は15 m/sである。
ユーザの要求データレートは0 ~ 10 Mbpsの範囲にある。
利用可能な周波数帯域は2、5、10 MHzの3パターンを検討している。
UAV基地局の最大送信電力は23 dBmである。
인용구
"従来の反復的な最適化手法では、初期の軌道選択に依存して局所最適解に陥る問題があった。"
"提案手法は、様々な軌道計画アルゴリズム(遺伝的アルゴリズム、深さ優先探索、強化学習など)を適用可能である。"