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Enregistrement W3136003212 · doi:10.1109/tcomm.2022.3159836

Self-Organizing mmWave MIMO Cell-Free Networks With Hybrid Beamforming: A Hierarchical DRL-Based Design

2022· article· en· W3136003212 sur OpenAlexafffund
Yasser Al-Eryani, Ekram Hossain

Notice bibliographique

RevueIEEE Transactions on Communications · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueMillimeter-Wave Propagation and Modeling
Établissements canadiensUniversity of Manitoba
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésBeamformingComputer scienceMIMOCluster analysisTelecommunications linkElectronic engineeringComputer networkEngineeringArtificial intelligenceTelecommunications

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

In a cell-free wireless network, distributed access points (APs) jointly serve all user equipments (UEs) within their coverage area by using the same time/frequency resources. In this paper, we develop a novel downlink cell-free multiple-input multiple-output (MIMO) millimeter wave (mmWave) network architecture that enables all APs and UEs to dynamically self-partition into a set of independent cell-free subnetworks in a time-slot basis. For this, we propose several network partitioning algorithms based on deep reinforcement learning (DRL). Furthermore, to mitigate interference between different cell-free subnetworks, we develop a novel hybrid analog beamsteering-digital beamforming model that zero-forces interference among cell-free subnetworks and at the same time maximizes the instantaneous sum-rate of all UEs within each subnetwork. Specifically, the hybrid beamforming model is implemented by using a novel mixed DRL-convex optimization method in which analog beamsteering between APs and UEs is conducted based on DRL while digital beamforming is modeled and solved as a convex optimization problem. The DRL models for network clustering and hybrid beamsteering are combined into a single hierarchical DRL design that enables exchange of DRL agents’ experiences during both network training and operation. We also benchmark the performance of DRL models for clustering and beamsteering in terms of network performance, convergence rate, and computational complexity. Results show a significant rate enhancement due to the proposed hybrid beamforming scheme compared to its conventional all-digital counterpart. This performance enhancement becomes more significant as the number of network partitions increases. For DRL-based network clustering, the policy gradient (PG) algorithm offers the best possible performance in terms of stability and convergence rate while the state-action-reward-state-action (SARSA) algorithm suffers from significant variance, slower convergence, and slightly inferior performance than other algorithms. For DRL-based beamsteering, the soft actor-critic (SAC) algorithm with continuous action space shows the best performance. Also, online training of the agents with varying channel state information (CSI) is observed to increase the variance of the Q-values and decrease the convergence rate, with no significant effect on the average reward. The simulation codes are available at:https://github.com/yasser-aleryani/mmWaveCellFree.git

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,007

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,026
Tête enseignante GPT0,209
Écart entre enseignants0,183 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations45
Publié2022
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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