Millimeter wave (mmWave) communication is regarded as a key enabled technology for the future wireless communication to satisfy the requirement of Gbps transmission rate and address the problem of spectrum shortage. Directional transmission used to combat the large pathloss of mmWave communications helps to realize the device-to-device (D2D) communication in ultra-dense networks. In this paper, we consider the problem of joint beam selection and link activation across a set of communication pairs in ultra-dense D2D mmWave networks. The resulting optimization problem is formulated as an integer programming problem that is nonconvex and NP-hard problem. Consequently, the global optimal solution, even the local optimal solution, cannot be generally obtained. To overcome this challenge, we resort to design a deep learning architecture based on graphic neural network to finish the joint beam selection and link activation, called as GBLinks model, with taking into account the network topology information. We further present an unsupervised Lagrangian dual learning framework to train the parameters of GBLinks. Numerical results show that the proposed GBLinks model can converges to a stable point with the number of iterations increases, in terms of the average sum rate. It also shows that GBLinks can reach near-optimal solution through comparing with the exhaustively search in small-scale D2D mmWave networks and outperforms selfish beam selection strategy with activating all links.


翻译:mmWave) 通信被视为未来无线通信的关键辅助技术, 以满足 Gbps 传输速度的要求并解决频谱短缺问题。 用于应对毫米Wave 通信的巨大路径损失的定向传输有助于在超常网络中实现设备对设备( D2D) 通信。 在本文中, 我们考虑超常D2DmmWave 网络中一组通信配对的联合光束选择和连接激活问题。 由此产生的优化问题被表述为一个不兼容和NP- 硬性问题的完整编程问题。 因此, 无法普遍获得全球最佳链接解决方案, 甚至本地最佳解决方案。 为了克服这一挑战, 我们利用图形神经网络来设计一个深度学习架构, 完成联合光束选择和链接激活, 称为 GBLinks 模型, 同时考虑到网络表层信息。 我们进一步展示一个不超常的 Lagrangian 双向学习框架, 用于培训 GBLink 参数。 纳美化结果显示, 在接近 GBLink 格式的网络中, 高级搜索率可以稳定地显示它的平均比例。

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