Energy-Efficient Irregular RIS-Aided UAV-Assisted Optimization: A Deep Reinforcement Learning Approach

计算机科学 基站 人工智能 强化学习 高效能源利用 信道状态信息 资源配置 分布式计算 资源管理(计算) 频道(广播) 剪裁(形态学) 能源消耗 国家(计算机科学) 马尔可夫决策过程 能量(信号处理) 增强学习 实时计算 蜂窝网络 资源(消歧) 数学优化 最优化问题 动态规划 动作选择 非线性系统 电信线路 方案(数学) 非线性规划 计算机工程 计算复杂性理论
作者
Mahmoud M. Salim,Khaled M. Rabie,Ali H. Muqaibel
出处
期刊:IEEE Internet of Things Journal [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:12 (24): 55196-55210 被引量:3
标识
DOI:10.1109/jiot.2025.3623306
摘要

Reconfigurable intelligent surfaces (RISs) enhance unmanned aerial vehicles (UAV)-assisted communication by extending coverage, improving efficiency, and enabling adaptive beamforming. This paper investigates a multiple-input single-output system where a base station (BS) communicates with multiple single-antenna users through a UAV-assisted RIS, dynamically adapting to user mobility to maintain seamless connectivity. To extend UAV-RIS operational time, we propose a hybrid energy-harvesting resource allocation (HERA) strategy that leverages the irregular RIS ON/OFF capability while adapting to BS-RIS and RIS-user channels. The HERA strategy dynamically allocates resources by integrating non-linear radio frequency energy harvesting (EH) based on the time-switching (TS) approach and renewable energy as a complementary source. A non-convex mixed-integer nonlinear programming problem is formulated to maximize EH efficiency while satisfying quality-of-service, power, and energy constraints under channel state information and hardware impairments. The optimization jointly considers BS transmit power, RIS phase shifts, TS factor, UAV trajectory, and RIS element selection as decision variables. To solve this problem, we introduce the energy-efficient deep deterministic policy gradient (EE-DDPG) algorithm. This deep reinforcement learning (DRL)-based approach integrates action clipping and softmax-weighted Q-value estimation to mitigate estimation errors. Simulation results demonstrate that the proposed HERA method significantly improves EH efficiency, reaching up to 85.8% and 69.8% in single-user and multi-user scenarios, respectively, contributing to extended UAV operational time. Additionally, the proposed EE-DDPG model outperforms existing DRL algorithms while maintaining practical computational complexity.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
xx发布了新的文献求助10
刚刚
英勇的吐司完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
4秒前
科研通AI6.3应助liliedzh采纳,获得10
4秒前
5秒前
冷静绿旋发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
啦啦啦完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
顾矜应助小何采纳,获得10
7秒前
orixero应助lt1014采纳,获得10
7秒前
啦啦啦发布了新的文献求助10
9秒前
1028181661发布了新的文献求助20
9秒前
NexusExplorer应助犹豫大树采纳,获得10
9秒前
9秒前
xiomnf完成签到,获得积分10
10秒前
fyjlfy完成签到,获得积分10
10秒前
12秒前
12秒前
吴未完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
14秒前
hyh关闭了hyh文献求助
14秒前
xiomnf发布了新的文献求助20
14秒前
Lin完成签到,获得积分10
14秒前
青柠七号站完成签到,获得积分10
15秒前
ypl发布了新的文献求助10
16秒前
lazy发布了新的文献求助10
16秒前
科研狗应助温暖的若之采纳,获得30
16秒前
17秒前
18秒前
共享精神应助rain采纳,获得10
18秒前
小何发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
19秒前
赘婿应助Lin采纳,获得10
19秒前
江子川发布了新的文献求助20
20秒前
20秒前
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
适配Micro-LED色转换的高兼容性量子点负性光刻胶制备与工艺研究 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7315340
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8931459
关于积分的说明 18932025
捐赠科研通 6975537
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3213853
关于科研通互助平台的介绍 2381836
邀请新用户注册赠送积分活动 2192369