中文引用格式： 薄云鵬，亢抗，潘桂新，等. 一種基于PPO算法的低空基站優(yōu)化模型[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2025，51(7)：60-64.
英文引用格式： Bo Yunpeng，Kang Kang，Pan Guixin，et al. A low-altitude base station optimization model based on PPO algorithm[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(7)：60-64.
引言
近年來，隨著低空經(jīng)濟的發(fā)展，無人機的數(shù)量和應(yīng)用急劇增加，無人機的通信需求也隨之快速擴張[1]。而傳統(tǒng)的基于地面站的無人機通信方式受地面站性能和所用的非授權(quán)頻段的限制，存在易受干擾、通信范圍受限、安全性差等問題，難以滿足新應(yīng)用場景的需求，因此，人們認為利用蓬勃發(fā)展的5G及以上蜂窩網(wǎng)絡(luò)支持無人機通信是最有前途和成本效益的方法[2-6]。
然而，現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)以服務(wù)地面用戶為主[7]，據(jù)此開展的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化也主要面向地面目標(biāo)，并且由于天線自身存在零位、旁瓣等問題，低空場景中信號覆蓋不全、鄰區(qū)關(guān)系雜亂、切換頻繁、信號干擾嚴重等現(xiàn)象極為突出，使得目前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)難以滿足無人機低空通信的需要[2, 5, 8]。因此，亟需通過建立專門的低空網(wǎng)絡(luò)來開展對低空無人機應(yīng)用場景的通信服務(wù)。
當(dāng)前的低空通信組網(wǎng)方案主要有同站空地同頻組網(wǎng)、同站空地異頻組網(wǎng)、異站空地同頻組網(wǎng)、異站空地異頻組網(wǎng)等[2, 9]，其中，同站組網(wǎng)方案通過在地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)站址上對現(xiàn)有設(shè)備進行調(diào)整優(yōu)化或新增少量AAU設(shè)備等方式實現(xiàn)低空網(wǎng)絡(luò)的建立，具有成本低、建設(shè)方便等優(yōu)點。對于具體的低空網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案，已有很多關(guān)于低空基站的選址[10]以及對天線的仰角[11-12]的調(diào)整方面的研究，然而上述研究往往只聚焦于站址或仰角等單一配置的調(diào)整，對于實際應(yīng)用中通過優(yōu)化已有地面基站建立低空網(wǎng)絡(luò)過程中的對合適基站進行選擇以及對高度、天線角度、設(shè)備選型等多方面配置策略的聯(lián)合設(shè)計而言，其實用價值有限，需要設(shè)計一種多要素聯(lián)合的低空基站優(yōu)化方法，實現(xiàn)低成本、高效率的低空網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。
傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的基站規(guī)劃方法往往根據(jù)經(jīng)驗?zāi)Ｐ凸烙嬓盘柕膫鞑ィ延醒芯孔C實，城市環(huán)境內(nèi)的復(fù)雜建筑物的遮擋和反射會極大地改變空對地信道特性[13-15]，因此統(tǒng)計性信道模型往往難以準確描述信道特征。而射線追蹤技術(shù)可通過計算無線電波與場景之間的電磁相互作用，模擬真實的信號傳播過程，具有更高的靈活性[15]。然而射線追蹤作為一種確定性傳播工具，其所需計算量往往遠大于統(tǒng)計性模型，因而在應(yīng)用時需采取實時計算等措施降低計算量，提升效率。
強化學(xué)習(xí)是一種通過智能體與環(huán)境的交互來積累信息、改進策略的機器學(xué)習(xí)方法，該方法通過環(huán)境對智能體動作的反饋來進行智能體的訓(xùn)練與學(xué)習(xí)，具有無需提前獲取先驗信息的優(yōu)點。對低空基站優(yōu)化問題而言，使用強化學(xué)習(xí)方法可免于提前進行各基站不同優(yōu)化方案的覆蓋效果的繁雜計算，提升優(yōu)化速度，降低計算量與時間成本。
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作者信息：
薄云鵬1，2，亢抗3，潘桂新3，汪敏1
（1.中國科學(xué)院云南天文臺，云南 昆明 650200；
2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；
3.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司廣東省分公司，廣東 廣州 510700）
