流体アンテナ支援MECネットワークにおける合同チャネル推定と計算オフローディング
なぜ重要か: 企業や社会への影響が見込まれ、一般メディアにも波及する可能性があります。
arXiv:2509.19340v1発表タイプ:クロス
要旨:無線通信における流体アンテナ(FA)の台頭により、ポート位置を動的に調整できる能力が空間多様性とスペクトル効率に大きなメリットをもたらし、特にモバイルエッジコンピューティング(MEC)システムにおいて価値が高い。そこで、システム遅延を最小化するためのFA支援MECオフローディングフレームワークを提案する。このフレームワークは、動的ポート構成によるチャネル推定の複雑さと、同時最適化問題の本質的な非凸性という2つの大きな課題に直面する。まず、情報関連性をセンシングプロセスに統合し、FAチャネルの主要な特徴を効果的に捉えるInformation Bottleneck Metric-enhanced Channel Compressed Sensing (IBM-CCS)を提案する。次に、FAポート選択、ビームフォーミング、電力制御、リソース割り当てを含むFA支援MECシステムにおける非凸かつ高次元の最適化問題に対処するため、階層構造がユーザー側と基地局側の最適化タスクを効果的に分離し調整するゲーム理論支援Hierarchical Twin-Dueling Multi-agent Algorithm (HiTDMA)に基づくオフローディング方式を提案する。特に、ゲーム理論は電力制御変数の次元を効果的に削減し、深層強化学習(DRL)エージェントによる最適化効率の向上を実現する。数値結果は、提案方式がシステム遅延を大幅に削減し、オフローディング性能を向上させ、ベンチマークを上回ることを確認している。さらに、IBM-CCSチャネル推定は、様々なポート密度において優れた精度と堅牢性を示し、不完全なCSI下での効率的な通信に貢献する。
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Title (EN): Joint Channel Estimation and Computation Offloading in Fluid Antenna-assisted MEC Networks
arXiv:2509.19340v1 Announce Type: cross
Abstract: With the emergence of fluid antenna (FA) in wireless communications, the capability to dynamically adjust port positions offers substantial benefits in spatial diversity and spectrum efficiency, which are particularly valuable for mobile edge computing (MEC) systems. Therefore, we propose an FA-assisted MEC offloading framework to minimize system delay. This framework faces two severe challenges, which are the complexity of channel estimation due to dynamic port configuration and the inherent non-convexity of the joint optimization problem. Firstly, we propose Information Bottleneck Metric-enhanced Channel Compressed Sensing (IBM-CCS), which advances FA channel estimation by integrating information relevance into the sensing process and capturing key features of FA channels effectively. Secondly, to address the non-convex and high-dimensional optimization problem in FA-assisted MEC systems, which includes FA port selection, beamforming, power control, and resource allocation, we propose a game theory-assisted Hierarchical Twin-Dueling Multi-agent Algorithm (HiTDMA) based offloading scheme, where the hierarchical structure effectively decouples and coordinates the optimization tasks between the user side and the base station side. Crucially, the game theory effectively reduces the dimensionality of power control variables, allowing deep reinforcement learning (DRL) agents to achieve improved optimization efficiency. Numerical results confirm that the proposed scheme significantly reduces system delay and enhances offloading performance, outperforming benchmarks. Additionally, the IBM-CCS channel estimation demonstrates superior accuracy and robustness under varying port densities, contributing to efficient communication under imperfect CSI.
Published: 2025-09-24 19:00 UTC