UB3：基于纯探索单峰多臂赌博机的毫米波系统最佳波束识别
信号处理
2023-01-10 v1 人工智能
信息论
机器学习
math.IT
摘要
毫米波（mmWave）通信具有宽频谱，可支持每秒吉比特量级的数据速率，正如 5G 系统所设想。然而，由于其对照射损耗敏感，不能用于长距离传输。为使其在 5G 网络中可用，需要将传输能量聚焦于尖锐的笔形波束。由于收发波束对之间的任何失准都会显著降低数据速率，因此尽可能对齐至关重要。为寻找最佳收发波束对，近期波束对齐（BA）技术遍历整个波束空间，可能导致较大的 BA 时延。近期工作提出自适应选择波束以最大化以接收信号强度或吞吐量为度量的累积奖励。本文中，我们开发了一种算法，利用波束接收信号强度的单峰结构，通过纯探索策略在有限时间内识别最佳波束。在固定时隙内识别最佳波束的策略比持续进行探索与利用的累积奖励最大化策略更适合无线网络协议设计。我们的算法名为最佳波束单峰赌博机（UB3），能在少数轮次内以高概率识别最佳波束。我们证明该概率的误差指数不依赖于波束数量，并通过建立单峰赌博机的下界表明事实如此。我们通过大量仿真证明 UB3 优于最先进算法。此外，我们的算法实现简单且计算复杂度更低。
引用
@article{arxiv.2301.03456,
title = {UB3: Best Beam Identification in Millimeter Wave Systems via Pure Exploration Unimodal Bandits},
author = {Debamita Ghosh and Haseen Rahman and Manjesh K. Hanawal and Nikola Zlatanov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.03456},
year = {2023}
}