We study the problem of managing handoffs (HOs) in user-centric cell-free massive MIMO (UC-mMIMO) networks. Motivated by the importance of controlling the number of HOs and by the correlation between efficient HO decisions and the temporal evolution of the channel conditions, we formulate a partially observable Markov decision process (POMDP) with the state space representing the discrete versions of the large-scale fading and the action space representing the association decisions of the user with the access points (APs). We develop a novel algorithm that employs this model to derive a HO policy for a mobile user based on current and future rewards. To alleviate the high complexity of our POMDP, we follow a divide-and-conquer approach by breaking down the POMDP formulation into sub-problems, each solved separately. Then, the policy and the candidate pool of APs for the sub-problem that produced the best total expected reward are used to perform HOs within a specific time horizon. We then introduce modifications to our algorithm to decrease the number of HOs. The results show that half of the number of HOs in the UC-mMIMO networks can be eliminated. Namely, our novel solution can control the number of HOs while maintaining a rate guarantee, where a 47%-70% reduction of the cumulative number of HOs is observed in networks with a density of 125 APs per km2. Most importantly, our results show that a POMDP-based HO scheme is promising to control HOs.


翻译:本文研究了以用户为中心的无蜂窝大规模MIMO(UC-mMIMO)网络中的切换管理问题。鉴于控制切换次数的重要性以及高效切换决策与信道条件时变演化之间的关联,我们构建了一个部分可观测马尔可夫决策过程(POMDP)模型,其状态空间表示大尺度衰落的离散版本,动作空间表示用户与接入点(AP)的关联决策。我们提出了一种新颖算法,利用该模型基于当前和未来收益为移动用户推导切换策略。为降低POMDP的高复杂度,我们采用分治策略将POMDP问题分解为若干子问题分别求解。随后,选取产生最优期望总收益的子问题对应的策略及候选AP集合,在特定时间范围内执行切换操作。我们进一步对算法进行改进以减少切换次数。结果表明,UC-mMIMO网络中可消除半数切换操作:具体而言,在AP密度为125个/平方公里的网络中,累计切换次数减少47%-70%,我们的创新方案能在保证速率的前提下有效控制切换次数。最重要的是,研究证明基于POMDP的切换方案在切换控制方面具有显著潜力。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年4月26日
Transformers in Medical Image Analysis: A Review
Arxiv
40+阅读 · 2022年2月24日
Deep Learning in Video Multi-Object Tracking: A Survey
Arxiv
58+阅读 · 2019年7月31日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
专知会员服务
0+阅读 · 今天7:28
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
7+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
俄乌战场地面机器人如何改写战争规则
专知会员服务
9+阅读 · 6月14日
相关VIP内容
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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员