面向物联网的能效UAV挂载式RIS：混合能量收集与DRL方法
信息论
2025-10-28 v2 math.IT
摘要
许多未来物联网(IoT)应用预计将高度依赖于基于无人机(UAV)的可重构智能表面(RIS)辅助通信。然而，这些系统的续航受限于 onboard 能量的限制，需要频繁充电或更换电池。这导致持续运行受阻，在灾难场景下可能难以实现。为此，我们探索了一种双能量收集(EH)框架，集成了时隙开关(TS)、功率分离(PS)和元素分离(ES)EH协议用于射频能量收集，同时将太阳能作为可再生能源。首先，提出了所述系统架构和EH运行协议，引入混合ES-TS-PS EH策略以延长UAV挂载式RIS的续航。随后，概述了关键应用场景和相关设计挑战。随后，引入基于深度强化学习的框架，通过联合优化UAV轨迹、RIS相位移移和EH策略来最大化EH效率。该框架考虑双EH、硬件缺陷以及信道状态信息的不完美，以反映实际部署条件。该优化问题被建模为马尔可夫决策过程(MDP)，并使用增强型深度确定性策略梯度算法求解，集成了裁剪双Q学习和softmax-based Q值估计，以提高稳定性和效率。结果表明，与所考虑的基线方法相比，该方法在性能上具有显著优势。最后，提出了可能的挑战和开放研究方向，突显了能效UAV挂载式RIS网络为IoT系统所具有的变革性潜力。
引用
@article{arxiv.2504.15043,
title = {Energy-Efficient UAV-Mounted RIS for IoT: A Hybrid Energy Harvesting and DRL Approach},
author = {Mahmoud M. Salim and Khaled M. Rabie and Ali H. Muqaibel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.15043},
year = {2025}
}