Simultaneously transmitting and reflecting reconfigurable intelligent surfaces (STAR-RISs) is a promising passive device that contributes to a full-space coverage via transmitting and reflecting the incident signal simultaneously. As a new paradigm in wireless communications, how to analyze the coverage and capacity performance of STAR-RISs becomes essential but challenging. To solve the coverage and capacity optimization (CCO) problem in STAR-RIS assisted networks, a multi-objective proximal policy optimization (MO-PPO) algorithm is proposed to handle long-term benefits than conventional optimization algorithms. To strike a balance between each objective, the MO-PPO algorithm provides a set of optimal solutions to form a Pareto front (PF), where any solution on the PF is regarded as an optimal result. Moreover, in order to improve the performance of the MO-PPO algorithm, two update strategies, i.e., action-value-based update strategy (AVUS) and loss function-based update strategy (LFUS), are investigated. For the AVUS, the improved point is to integrate the action values of both coverage and capacity and then update the loss function. For the LFUS, the improved point is only to assign dynamic weights for both loss functions of coverage and capacity, while the weights are calculated by a min-norm solver at every update. The numerical results demonstrated that the investigated update strategies outperform the fixed weights MO optimization algorithms in different cases, which includes a different number of sample grids, the number of STAR-RISs, the number of elements in the STAR-RISs, and the size of STAR-RISs. Additionally, the STAR-RIS assisted networks achieve better performance than conventional wireless networks without STAR-RISs. Moreover, with the same bandwidth, millimeter wave is able to provide higher capacity than sub-6 GHz, but at a cost of smaller coverage.


翻译:同时透射和反射可重构智能表面(STAR-RISs)是一种有前途的无源器件,通过同时透射和反射入射信号实现全空间覆盖。作为无线通信中的新范式,如何分析STAR-RISs的覆盖和容量性能变得至关重要但充满挑战。为解决STAR-RIS辅助网络中的覆盖与容量优化(CCO)问题,提出了一种多目标近端策略优化(MO-PPO)算法,以处理传统优化算法难以应对的长期收益问题。为平衡各目标,MO-PPO算法提供一组最优解形成帕累托前沿(PF),其中PF上的任一解均视为最优结果。此外,为提升MO-PPO算法性能,研究了两种更新策略,即基于动作值的更新策略(AVUS)和基于损失函数的更新策略(LFUS)。AVUS的改进点在于整合覆盖与容量的动作值后更新损失函数;LFUS的改进点则仅对覆盖和容量的损失函数分配动态权重,每次更新时通过最小范数求解器计算权重。数值结果表明,所研究的更新策略在不同场景(包括不同采样网格数、STAR-RIS数量、STAR-RIS单元数及STAR-RIS尺寸)下均优于固定权重的多目标优化算法。此外,STAR-RIS辅助网络相较于无STAR-RIS的传统无线网络实现了更优性能。同时,在相同带宽下,毫米波能够提供比sub-6 GHz更高的容量,但以牺牲覆盖范围为代价。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月14日
VIP会员
最新内容
从采集到决策:美军视角下的战术情报范式重构
专知会员服务
4+阅读 · 今天2:42
《履带式无人地面战车技术发展现状》
专知会员服务
2+阅读 · 今天1:46
《无人机脆弱性利用:网络空间力量的新域》
专知会员服务
2+阅读 · 8月1日
美空军如何将人工智能从战场部署至后方机关
专知会员服务
11+阅读 · 7月31日
《史诗怒火行动:多域前瞻评估》49页报告
专知会员服务
8+阅读 · 7月31日
《英国防部:未来空战系统数字化战略》33页
专知会员服务
5+阅读 · 7月31日
《面向自主飞行网络的智能体人工智能架构》
专知会员服务
8+阅读 · 7月31日
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员