Vertical Cavity Surface Emitting Lasers (VCSELs) have demonstrated suitability for data transmission in indoor optical wireless communication (OWC) systems due to the high modulation bandwidth and low manufacturing cost of these sources. Specifically, resource allocation is one of the major challenges that can affect the performance of multi-user optical wireless systems. In this paper, an optimisation problem is formulated to optimally assign each user to an optical access point (AP) composed of multiple VCSELs within a VCSEL array at a certain time to maximise the signal to interference plus noise ratio (SINR). In this context, a mixed-integer linear programming (MILP) model is introduced to solve this optimisation problem. Despite the optimality of the MILP model, it is considered impractical due to its high complexity, high memory and full system information requirements. Therefore, reinforcement Learning (RL) is considered, which recently has been widely investigated as a practical solution for various optimization problems in cellular networks due to its ability to interact with environments with no previous experience. In particular, a Q-learning (QL) algorithm is investigated to perform resource management in a steerable VCSEL-based OWC systems. The results demonstrate the ability of the QL algorithm to achieve optimal solutions close to the MILP model. Moreover, the adoption of beam steering, using holograms implemented by exploiting liquid crystal devices, results in further enhancement in the performance of the network considered.


翻译:由于调制频带宽度高和这些源的制造成本低,垂直光学表面光学透射激光器(VCSELs)已证明适合室内光学无线通信系统的数据传输,具体地说,资源分配是可能影响多用户光学无线系统性能的主要挑战之一,在本文中,优化问题是为了在VCSEL(VCSEL)阵列内最佳地将每个用户分配到一个由多个VCSEL(VCSEL)组成的光学存取点(AP),以便在一定的时间使干扰信号和噪音比率最大化。在这方面,引入了混合整数线性编程模型来解决这一优化问题。尽管MILP模式具有最佳性,但据认为,由于高复杂性、高记忆度和全系统信息要求,这是一个不切实际的问题。 因此,对强化学习(RL)问题进行了广泛研究,作为移动电话网络中各种最优化问题的实际解决办法,因为其有能力与以往没有经验的环境下进行互动。 特别是,在考虑的Q学习(Q)网上混合线性编程编程(MIL)编程(MIL)能力算算,在OL)系统上采用最佳升级(OSE-L)系统进行最佳管理结果。

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