In wireless communication systems, efficient and adaptive resource allocation plays a crucial role in enhancing overall Quality of Service (QoS). While centralized Multi-Agent Reinforcement Learning (MARL) frameworks rely on a central coordinator for policy training and resource scheduling, they suffer from scalability issues and privacy risks. In contrast, the Distributed Training with Decentralized Execution (DTDE) paradigm enables distributed learning and decision-making, but it struggles with non-stationarity and limited inter-agent cooperation, which can severely degrade system performance. To overcome these challenges, we propose the Multi-Agent Conditional Diffusion Model Planner (MA-CDMP) for decentralized communication resource management. Built upon the Model-Based Reinforcement Learning (MBRL) paradigm, MA-CDMP employs Diffusion Models (DMs) to capture environment dynamics and plan future trajectories, while an inverse dynamics model guides action generation, thereby alleviating the sample inefficiency and slow convergence of conventional DTDE methods. Moreover, to approximate large-scale agent interactions, a Mean-Field (MF) mechanism is introduced as an assistance to the classifier in DMs. This design mitigates inter-agent non-stationarity and enhances cooperation with minimal communication overhead in distributed settings. We further theoretically establish an upper bound on the distributional approximation error introduced by the MF-based diffusion generation, guaranteeing convergence stability and reliable modeling of multi-agent stochastic dynamics. Extensive experiments demonstrate that MA-CDMP consistently outperforms existing MARL baselines in terms of average reward and QoS metrics, showcasing its scalability and practicality for real-world wireless network optimization.


翻译:在无线通信系统中,高效且自适应的资源分配对于提升整体服务质量(QoS)至关重要。尽管集中式多智能体强化学习(MARL)框架依赖中央协调器进行策略训练与资源调度,但其存在可扩展性不足和隐私风险等问题。相比之下,分布式训练与去中心化执行(DTDE)范式支持分布式学习与决策,但面临非平稳性和智能体间协作有限等挑战,这可能严重降低系统性能。为克服这些难题,本文提出用于去中心化通信资源管理的多智能体条件扩散模型规划器(MA-CDMP)。该模型基于模型强化学习(MBRL)范式构建,利用扩散模型(DMs)捕捉环境动态并规划未来轨迹,同时通过逆动力学模型指导动作生成,从而缓解传统DTDE方法的样本效率低下与收敛缓慢问题。此外,为近似大规模智能体交互,我们在DMs的分类器中引入平均场(MF)机制作为辅助。该设计在分布式环境下以最小通信开销缓解了智能体间的非平稳性并增强了协作能力。我们进一步从理论上建立了基于MF的扩散生成所引入的分布近似误差上界,保证了多智能体随机动力学建模的收敛稳定性与可靠性。大量实验表明,MA-CDMP在平均奖励与QoS指标上持续优于现有MARL基线方法,展现了其在现实无线网络优化场景中的可扩展性与实用性。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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
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
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
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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月8日
VIP会员
相关资讯
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
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
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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员