深度强化学习在通信与网络中的应用:一项综述

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"这篇论文是IEEE通信调查与教程在2019年第四季度第二十一卷第四期上发表的一篇综述,由Nguyen Cong Luong、Dinh Thai Hoang等多位IEEE会员和会士共同撰写。文章主要探讨了深度强化学习在通信和网络中的应用,并进行了全面的文献回顾。随着物联网(IoT)和无人驾驶飞行器(UAV)网络等现代网络变得更加去中心化和自主,网络实体需要在当地作出决策以优化网络性能,而面对网络环境的不确定性,强化学习成为一种有效的工具。然而,在复杂和大规模网络中,传统的强化学习方法可能遇到挑战。" 本文首先介绍了强化学习的基本概念,它是一种通过试错学习来优化决策策略的方法,适用于环境动态变化且结果难以预测的情境。在通信和网络领域,强化学习已被证明在资源分配、路由选择、功率控制等方面有显著效果。然而,当网络规模扩大,状态和动作空间也随之增加,传统强化学习的效率和有效性会受到影响。 接着,论文深入讨论了深度强化学习(DRL)的引入,它是强化学习与深度学习的结合,能够处理高维度的状态和动作空间。DRL通过深度神经网络来近似策略函数或价值函数,允许智能体在复杂环境中学习和决策。在通信网络中,DRL可以用于动态频谱接入、自组织网络管理、无线资源管理等多个方面,表现出强大的适应性和自适应优化能力。 文章进一步分析了DRL在实际通信系统中的挑战,如延迟问题、模型不确定性、以及训练数据的稀缺性。为了克服这些挑战,作者们提到了几种可能的解决方案,包括使用经验回放、近似策略迭代、以及将模型学习与策略学习相结合的混合方法。 此外,论文还总结了当前研究中的热点和趋势,包括联合学习、连续动作空间的探索、以及对抗性环境下的决策制定。最后,对未来的研究方向提出了展望,包括如何进一步提高DRL的收敛速度和稳定性,以及如何更好地结合物理层特性来设计更高效的通信系统。 这篇综述为读者提供了一个全面了解深度强化学习在通信和网络领域应用的窗口,对于研究人员和工程师来说,是理解这一前沿技术及其潜力的重要参考资料。