This paper studies the problem of minimizing the age of information (AoI) in cellular vehicle-to-everything communications. To provide minimal AoI and high reliability for vehicles' safety information, NOMA is exploited. We reformulate a resource allocation problem that involves half-duplex transceiver selection, broadcast coverage optimization, power allocation, and resource block scheduling. First, to obtain the optimal solution, we formulate the problem as a mixed-integer nonlinear programming problem and then study its NP-hardness. The NP-hardness result motivates us to design simple solutions. Consequently, we model the problem as a single-agent Markov decision process to solve the problem efficiently using fingerprint deep reinforcement learning techniques such as deep-Q-network (DQN) methods. Nevertheless, applying DQN is not straightforward due to the curse of dimensionality implied by the large and mixed action space that contains discrete and continuous optimization decisions. Therefore, to solve this mixed discrete/continuous problem efficiently, simply and elegantly, we propose a decomposition technique that consists of first solving the discrete subproblem using a matching algorithm based on state-of-the-art stable roommate matching and then solving the continuous subproblem using DRL algorithm that is based on deep deterministic policy gradient DDPG. We validate our proposed method through Monte Carlo simulations where we show that the decomposed matching and DRL algorithm successfully minimizes the AoI and achieves almost 66% performance gain compared to the best benchmarks for various vehicles' speeds, transmission power, or packet sizes. Further, we prove the existence of an optimal value of broadcast coverage at which the learning algorithm provides the optimal AoI.


翻译:本文研究在移动车辆到每个车辆之间通信中信息年龄最小化(AoI)的问题。为了提供最低AoI和车辆安全信息的高度可靠性,我们开发了NOMA。我们重新定义了一个资源分配问题,它涉及半多式收发器选择、广播覆盖面优化、电力分配和资源块时间安排。首先,为了获得最佳解决方案,我们将问题发展成一个混合的内联非线性非线性编程问题,然后研究其NP-硬度问题。由于NP-硬度的比较结果促使我们设计简单的解决方案。因此,为了提供最低的AOI和车辆到每个车辆的安全信息,我们将问题模拟成一个单一的代理商Markov决定程序,以便利用深Q网络(DQ网络)方法等指纹深强化学习技术来有效解决问题。然而,应用DQN并不是直接的,因为包含离离散和连续和连续优化决定的大型混合行动空间所隐含的维度诅咒。因此,我们将问题发展成一个混合的、简单和精度问题,我们建议一个解化技术,即我们更高效、简单和优优巧地解决。我们提议一个解化技术,我们提议,我们提议一个包括首先解决离离的分解的分解的亚分解的亚分解技术,然后用以DIP分解的分解的亚分点技术,即先先先通过一个在DIP点点点的解的、先通过一个基于S级的、用SL级、先通过SL级化方法,用SL级化方法,用SL级、用S级化方法,利用一个以SL的解方法,利用一个以持续的解方法,用SL的解的方法,用S级、先先先先先先先在目前的、先先先先先先在SLL的、先先先在SLL的解的、先在DL级、先先先先先先在DL的、先在DL的解的解的解的解的解的解的、先在DL的解的、先先先先先先先先先先先先先先先先先先先先先先先先先先先先在DL的解的解的、再先先先先先先先先先先先先先先先先先

0
下载
关闭预览

相关内容

强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium7
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月15日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24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 · 2013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 · 2013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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009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 · 2022年11月28日
Arxiv
0+阅读 · 2022年11月25日
VIP会员
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
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium7
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月15日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
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 · 2013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 · 2013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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009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