Mitigación de interferencias habilitada por IA para vehículos aéreos autónomos en redes urbanas 5G
Autores: Warrier, Anirudh; Al-Rubaye, Saba; Inalhan, Gokhan; Tsourdos, Antonios
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Mitigación de interferencias habilitada por IA para vehículos aéreos autónomos en redes urbanas 5G
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados autónomos
Redes 5G
Mitigación de interferencias
Algoritmo de aprendizaje por refuerzo profundo
Control de potencia
Relación señal-interferencia-ruido
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
La integración de vehículos aéreos no tripulados (VANT) autónomos con redes de quinta generación (5G) presenta un desafío significativo debido a la interferencia de red. La alta altitud de los VANT y las condiciones de propagación aumentan la vulnerabilidad a la interferencia de las estaciones base 5G vecinas (gNB) en la dirección de enlace descendente. Este artículo propone un novedoso algoritmo de aprendizaje por refuerzo profundo, impulsado por IA, para abordar la interferencia a través del control de potencia. Al formular y resolver un problema de optimización de la relación señal-interferencia-ruido (SINR) utilizando el algoritmo de aprendizaje Q profundo (DQL), la interferencia se mitiga de manera efectiva y se mejora el rendimiento del enlace. La comparación de rendimiento con esquemas existentes de mitigación de interferencias, como la asignación de potencia fija (FPA), el aprendizaje Q tabular, la optimización por enjambre de partículas y la teoría de juegos, demuestra la superioridad del algoritmo DQL, donde supera al siguiente mejor método en un 41.66% y converge a una solución óptima más rápido. También se observa que, a velocidades más altas, el VANT solo experimenta una disminución del 10.52% en el rendimiento, lo que significa que el algoritmo puede funcionar de manera efectiva a altas velocidades. La solución propuesta integra de manera efectiva los VANT con las redes 5G, mitiga la interferencia y mejora el rendimiento del enlace, ofreciendo un avance significativo en este campo.
Descripción
La integración de vehículos aéreos no tripulados (VANT) autónomos con redes de quinta generación (5G) presenta un desafío significativo debido a la interferencia de red. La alta altitud de los VANT y las condiciones de propagación aumentan la vulnerabilidad a la interferencia de las estaciones base 5G vecinas (gNB) en la dirección de enlace descendente. Este artículo propone un novedoso algoritmo de aprendizaje por refuerzo profundo, impulsado por IA, para abordar la interferencia a través del control de potencia. Al formular y resolver un problema de optimización de la relación señal-interferencia-ruido (SINR) utilizando el algoritmo de aprendizaje Q profundo (DQL), la interferencia se mitiga de manera efectiva y se mejora el rendimiento del enlace. La comparación de rendimiento con esquemas existentes de mitigación de interferencias, como la asignación de potencia fija (FPA), el aprendizaje Q tabular, la optimización por enjambre de partículas y la teoría de juegos, demuestra la superioridad del algoritmo DQL, donde supera al siguiente mejor método en un 41.66% y converge a una solución óptima más rápido. También se observa que, a velocidades más altas, el VANT solo experimenta una disminución del 10.52% en el rendimiento, lo que significa que el algoritmo puede funcionar de manera efectiva a altas velocidades. La solución propuesta integra de manera efectiva los VANT con las redes 5G, mitiga la interferencia y mejora el rendimiento del enlace, ofreciendo un avance significativo en este campo.