面向高能效IRS辅助UAV-NOMA通信的资源分配与三维轨迹设计
信息论
2022-06-14 v1 信号处理
math.IT
摘要
本文引入智能反射面(IRS)来辅助基于非正交多址(NOMA)的无人机(UAV)通信系统以服务多个地面用户。我们旨在通过联合设计资源分配策略、无人机的三维(3D)轨迹以及IRS的相位控制,最小化平均系统总能耗。该设计被表述为一个非凸优化问题,考虑了最大可容忍中断概率约束和个体最小数据速率要求。为规避由于无人机到用户链路中依赖于高度的非视距莱斯衰落导致的设计难题,我们采用深度神经网络(DNN)方法精确近似相应的有效信道增益,这有助于通过将表述的问题划分为两个子问题并交替求解,开发一种低复杂度次优迭代算法。数值结果表明,所提算法能在少量迭代内收敛到有效解,并揭示了一些有趣的见解:(1) IRS通过回收耗散的无线电信号来提高系统可达数据速率并降低无人机飞行功耗,从而实现高度灵活的无人机3D轨迹设计;(2) IRS通过反射链路中的无源波束成形提供丰富的阵列增益,可大幅降低保障所需服务质量(QoS)所需的通信功率;(3) 优化无人机轨迹高度可有效利用中断保障的有效信道增益,节省所需总通信功率,实现高能效无人机通信。
引用
@article{arxiv.2206.05872,
title = {Resource Allocation and 3D Trajectory Design for Power-Efficient IRS-Assisted UAV-NOMA Communications},
author = {Yuanxin Cai and Zhiqiang Wei and Shaokang Hu and Chang Liu and Derrick Wing Kwan Ng and Jinhong Yuan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.05872},
year = {2022}
}