空地一体化网络服务连续性保障的低功耗通信与控制联合优化方法

来源：电子与信息学报杂志2024年第5期北京时间：

作者：蔡自伟, 盛敏, 刘俊宇, 赵晨曦, 李建东

单位：1.西安电子科技大学空天地一体化综合业务网全国重点实验室 西安 7100712.鹏城实验室 深圳 518055

摘要：空地一体化网络(AGIN)充分利用了空中基站(ABSs)灵活部署的特点，为热点地区提供了按需覆盖与高质量服务。然而，空中基站的高动态性使得网络的服务连续性难以保障。而且，空中基站能量受限，提升服务连续性和降低功耗通常又对应不同的飞行动作，因此，低功耗的服务连续性保障尤为困难。针对上述问题，该文基于联邦深度强化学习(FDRL)提出了一种面向低功耗服务连续性保障的通信与控制联合优化方法。所提方法通过联合优化空中基站的移动控制、用户关联和功率分配来保障网络服务的连续性。针对空中基站的高动态性，通过在所提方法中设计了环境状态经验池来利用信道的时空相关性，并在奖励函数中引入速率方差来保障网络服务连续性。考虑到不同飞行动作的功耗差异，所提方法通过优化空中基站的飞行动作来降低网络功耗。仿真结果说明，该文所提算法在满足用户速率需求和速率方差需求的前提下，能够减小网络功耗，并且所提联邦深度强化学习的性能接近中心式强化学习的性能。

关键词：空地一体化网络, 服务连续性保障, 低功耗通信与控制联合优化

基金资助：国家重点研发计划(2022YFB2902300)，国家自然科学基金(62121001, 62341111, 62171344)，陕西省重点产业创新链项目(2022ZDLGY05-01, 2022ZDLGY05-06)，鹏城实验室重点项目(PCL2021A15)