The Metaverse, an emerging digital space, is expected to offer various services mirroring the real world. Wireless communications for mobile Metaverse users should be tailored to meet the following user characteristics: 1) emphasizing application-specific utility instead of simply the transmission rate, 2) concerned with energy efficiency due to the limited device battery and energy-intensiveness of some applications, and 3) caring about security as the applications may involve sensitive personal data. To this end, this paper incorporates application-specific utility, energy efficiency, and physical-layer security (PLS) into the studied optimization in a wireless network for the Metaverse. Specifically, after introducing utility-energy efficiency (UEE) to represent each Metaverse user's application-specific objective under PLS, we formulate an optimization to maximize the network's weighted sum-UEE by deciding users' transmission powers and communication bandwidths. The formulated problem belongs to the sum-of-ratios optimization, for which prior studies have demonstrated its difficulty. Nevertheless, our proposed algorithm 1) obtains the global optimum for the optimization problem, via a transform to parametric convex optimization problems, 2) applies to any utility function which is concave, increasing, and twice differentiable, and 3) achieves a linear time complexity in the number of users (the optimal complexity in the order sense). Simulations confirm the superiority of our algorithm over other approaches. We envision that our technique for solving the challenging sum-of-ratios optimization can be applied to other optimization problems in wireless networks and mobile computing.


翻译:元宇宙作为一个新兴数字空间,有望提供与现实世界镜像的各类服务。面向移动元宇宙用户的无线通信需针对以下用户特征进行定制:1)强调应用特定效用而非单纯传输速率,2)因设备电池容量有限且部分应用能耗密集而关注能效,3)由于应用可能涉及敏感个人数据而重视安全性。为此,本文在面向元宇宙的无线网络优化中整合了应用特定效用、能效与物理层安全(PLS)三个维度。具体而言,在引入效用能效(UEE)表征各元宇宙用户在PLS下的应用特定目标后,我们构建了通过决策用户传输功率与通信带宽来最大化网络加权UEE和的优化问题。该问题属于和式比优化范畴,现有研究已证明其求解难度。尽管如此,本文提出的算法:1)通过转化为参数凸优化问题获得原优化问题的全局最优解,2)适用于所有凹函数、单调递增且二阶可微的效用函数,3)在用户数量上实现线性时间复杂度(渐进最优复杂度)。仿真实验验证了本算法相较其他方法的优越性。我们预期,所提出的和式比优化求解技术可推广应用于无线网络与移动计算领域的其他优化问题。

0
下载
关闭预览

相关内容

Explanation:无线网。 Publisher:Springer。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/journals/winet/
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
【元宇宙】“The State Of The Metaverse”26页报告
专知会员服务
45+阅读 · 2022年5月25日
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21日
Into the Metaverse,93页ppt介绍元宇宙概念、应用、趋势
专知会员服务
49+阅读 · 2022年2月19日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月28日
Arxiv
31+阅读 · 2022年2月15日
VIP会员
最新内容
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
11+阅读 · 今天4:12
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
2+阅读 · 今天4:09
《自动机器学习在军事数据耕耘法中的应用》
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:02
为何指挥所生存能力要求范式转变
专知会员服务
2+阅读 · 今天3:54
打造“新蛛网”模式与高科技动员
专知会员服务
2+阅读 · 今天3:33
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
2+阅读 · 今天3:23
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
6+阅读 · 6月9日
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
8+阅读 · 6月9日
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
6+阅读 · 6月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员