Asignación conjunta de usuarios eficiente en energía, asignación de ancho de banda de retroceso y asignación de potencia en redes de UAV mmWave sin celdas
Autores: Si, Zhiwei; Jiang, Zheng; Zhang, Kaisa; Liu, Qian; Zhu, Jianchi; She, Xiaoming; Chen, Peng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Asignación conjunta de usuarios eficiente en energía, asignación de ancho de banda de retroceso y asignación de potencia en redes de UAV mmWave sin celdas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Arquitectura de red sin celdas
Vehículo aéreo no tripulado
Estaciones de plataforma de gran altitud
Banda de frecuencia de milímetro
Eficiencia energética
Requisitos de QoS
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
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En este artículo, proponemos una arquitectura de red sin celdas para una estación base (BS) de vehículo aéreo no tripulado (UAV), es decir, UBS, incorporando estaciones de plataforma de gran altitud (HAPS) como unidades de procesamiento central (CPU). El objetivo es garantizar la calidad de servicio (QoS) del equipo de usuario (UE), reducir el consumo de energía, extender el tiempo de comunicación y facilitar las operaciones de rescate. La banda de frecuencia de milímetro (mmWave) se despliega en enlaces de acceso y de retroceso para satisfacer los requisitos de QoS de UE y las altas demandas de retroceso. El marco propuesto optimiza conjuntamente la asociación de usuarios, la asignación de ancho de banda de retroceso y la asignación de potencia para maximizar la eficiencia energética mientras se cumplen los requisitos de QoS. El problema de optimización, modelado como programación fraccionaria no lineal mixta no convexa, se resuelve a través de un algoritmo iterativo de tres etapas. Esto incluye (1) optimizar la asignación de potencia basada en la transformación de Dinkelbach y un método de aproximación convexa sucesiva (SCA), (2) agrupar UBS utilizando el método lagrangiano, y (3) derivar un factor de asignación de ancho de banda en forma cerrada. El algoritmo propuesto supera significativamente a muchos algoritmos tradicionales en rendimiento mientras mantiene una baja complejidad computacional.
Descripción
En este artículo, proponemos una arquitectura de red sin celdas para una estación base (BS) de vehículo aéreo no tripulado (UAV), es decir, UBS, incorporando estaciones de plataforma de gran altitud (HAPS) como unidades de procesamiento central (CPU). El objetivo es garantizar la calidad de servicio (QoS) del equipo de usuario (UE), reducir el consumo de energía, extender el tiempo de comunicación y facilitar las operaciones de rescate. La banda de frecuencia de milímetro (mmWave) se despliega en enlaces de acceso y de retroceso para satisfacer los requisitos de QoS de UE y las altas demandas de retroceso. El marco propuesto optimiza conjuntamente la asociación de usuarios, la asignación de ancho de banda de retroceso y la asignación de potencia para maximizar la eficiencia energética mientras se cumplen los requisitos de QoS. El problema de optimización, modelado como programación fraccionaria no lineal mixta no convexa, se resuelve a través de un algoritmo iterativo de tres etapas. Esto incluye (1) optimizar la asignación de potencia basada en la transformación de Dinkelbach y un método de aproximación convexa sucesiva (SCA), (2) agrupar UBS utilizando el método lagrangiano, y (3) derivar un factor de asignación de ancho de banda en forma cerrada. El algoritmo propuesto supera significativamente a muchos algoritmos tradicionales en rendimiento mientras mantiene una baja complejidad computacional.