Integrating terrestrial and non-terrestrial networks has emerged as a promising paradigm to fulfill the constantly growing demand for connectivity, low transmission delay, and quality of services (QoS). This integration brings together the strengths of the reliability of terrestrial networks, broad coverage and service continuity of non-terrestrial networks like low earth orbit satellites (LEOSats), etc. In this work, we study a data service maximization problem in space-air-ground integrated network (SAGIN) where the ground base stations (GBSs) and LEOSats cooperatively serve the coexisting aerial users (AUs) and ground users (GUs). Then, by considering the spectrum scarcity, interference, and QoS requirements of the users, we jointly optimize the user association, AU's trajectory, and power allocation. To tackle the formulated mixed-integer non-convex problem, we disintegrate it into two subproblems: 1) user association problem and 2) trajectory and power allocation problem. We formulate the user association problem as a binary integer programming problem and solve it by using the Gurobi optimizer. Meanwhile, the trajectory and power allocation problem is solved by the deep deterministic policy gradient (DDPG) method to cope with the problem's non-convexity and dynamic network environments. Then, the two subproblems are alternately solved by the proposed block coordinate descent algorithm. By comparing with the baselines in the existing literature, extensive simulations are conducted to evaluate the performance of the proposed framework.


翻译:整合地面与非地面网络已成为满足日益增长的连接需求、低传输延迟和服务质量(QoS)要求的可行范式。这种整合结合了地面网络的可靠性优势,以及低地球轨道卫星(LEOSats)等非地面网络的广域覆盖与服务连续性优势。本文研究空天地一体化网络(SAGIN)中的数据服务最大化问题,其中地面基站(GBSs)与LEOSats协同服务共存的空间用户(AUs)和地面用户(GUs)。考虑到频谱稀缺性、用户间干扰及QoS需求,我们联合优化用户关联、AU轨迹与功率分配。为处理这一混合整数非凸问题,我们将其分解为两个子问题:1) 用户关联问题;2) 轨迹与功率分配问题。我们将用户关联问题建模为二进制整数规划问题,并采用Gurobi优化器求解。同时,为应对问题的非凸性与动态网络环境,采用深度确定性策略梯度(DDPG)方法求解轨迹与功率分配问题。随后,通过提出的块坐标下降算法交替求解这两个子问题。通过与现有文献中的基线方法进行比较,开展大量仿真实验以评估所提框架的性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

Integration:Integration, the VLSI Journal。 Explanation:集成,VLSI杂志。 Publisher:Elsevier。 SIT:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/integration/
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
3+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
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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
人工智能赋能无人机:俄乌战争(万字长文)
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:56
国外海军作战管理系统与作战训练系统
专知会员服务
2+阅读 · 今天4:16
美军条令《海军陆战队规划流程(2026版)》
专知会员服务
9+阅读 · 今天3:36
《压缩式分布式交互仿真标准》120页
专知会员服务
4+阅读 · 今天3:21
《电子战数据交换模型研究报告》
专知会员服务
6+阅读 · 今天3:13
《基于Transformer的异常舰船导航识别与跟踪》80页
《低数据领域军事目标检测模型研究》
专知会员服务
6+阅读 · 今天2:37
【CMU博士论文】物理世界的视觉感知与深度理解
专知会员服务
10+阅读 · 4月22日
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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
3+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
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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员