論文の概要: Graph Reinforcement Learning for Radio Resource Allocation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.03906v2
• Date: Sat, 23 Sep 2023 14:23:13 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-27 05:14:15.408811
• Title: Graph Reinforcement Learning for Radio Resource Allocation
• Title（参考訳）: 無線リソース割り当てのためのグラフ強化学習
• Authors: Jianyu Zhao and Chenyang Yang
• Abstract要約: 我々は,無線通信における多くの問題に固有の2種類のリレーショナル先行性を活用するために,グラフ強化学習を利用する。 グラフ強化学習フレームワークを体系的に設計するために,まず状態行列を状態グラフに変換する方法を提案する。 次に,所望の置換特性を満たすグラフニューラルネットワークの汎用手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.290246410488727
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Deep reinforcement learning (DRL) for resource allocation has been investigated extensively owing to its ability of handling model-free and end-to-end problems. Yet the high training complexity of DRL hinders its practical use in dynamic wireless systems. To reduce the training cost, we resort to graph reinforcement learning for exploiting two kinds of relational priors inherent in many problems in wireless communications: topology information and permutation properties. To design graph reinforcement learning framework systematically for harnessing the two priors, we first conceive a method to transform state matrix into state graph, and then propose a general method for graph neural networks to satisfy desirable permutation properties. To demonstrate how to apply the proposed methods, we take deep deterministic policy gradient (DDPG) as an example for optimizing two representative resource allocation problems. One is predictive power allocation that minimizes the energy consumed for ensuring the quality-ofservice of each user that requests video streaming. The other is link scheduling that maximizes the sum-rate for device-to-device communications. Simulation results show that the graph DDPG algorithm converges much faster and needs much lower space complexity than existing DDPG algorithms to achieve the same learning performance.
• Abstract（参考訳）: 資源配分のための深層強化学習 (DRL) は, モデルフリーとエンドツーエンドの問題に対処できるため, 広く研究されている。 しかし、DRLの高度トレーニングの複雑さは、ダイナミック無線システムにおける実用性を妨げている。 トレーニングコストを削減すべく,無線通信における多くの問題に固有の2種類の関係性,つまりトポロジ情報と置換特性を利用するグラフ強化学習を利用する。 グラフ強化学習フレームワークを体系的に設計することにより,まず状態行列を状態グラフに変換する手法を考え,その後,所望の置換特性を満たすグラフニューラルネットワークの一般的な手法を提案する。 提案手法の適用方法を示すために,2つの代表的な資源配分問題を最適化する例として,Deep Deterministic Policy gradient (DDPG) を用いる。 1つは、ビデオストリーミングを要求する各ユーザのサービス品質を保証するために消費されるエネルギーを最小化する予測電力割り当てである。 もう1つは、デバイス間通信の総和レートを最大化するリンクスケジューリングである。 シミュレーションの結果,グラフDDPGアルゴリズムは既存のDDPGアルゴリズムよりもはるかに高速に収束し,同じ学習性能を実現するためには,空間の複雑さがはるかに低いことがわかった。

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