海上无线通信跨层协同资源分配：QoS感知功率调控与知识增强业务调度

来源：电子与信息学报杂志2025年第10期北京时间：

作者：张治霖, 毛忠阳, 陆发平, 潘耀宗, 刘锡国, 康家方, 攸阳, 金音

单位：1.海军航空大学 烟台 2640012.山东省海空信息感知与处理技术重点实验室 烟台 2640013.中国人民解放军91001部队 北京 1000004.中国人民解放军92524部队 宁波 315000

摘要：海上无线通信网络面临动态拓扑漂移、大尺度信道衰落与跨层资源竞争等多重挑战，使得传统单层资源分配优化方法难以维持有限网络资源下的高质量通信和多种类业务需求之间的平衡，导致业务服务质量(QoS)下降，业务保障失衡。为此，该文提出跨层协同联合资源分配框架，通过物理层功率控制与网络层业务调度的跨层闭环优化，实现系统吞吐量与QoS保障的均衡提升。首先，从物理层信道容量与传输层传输控制协议(TCP)吞吐量的耦合机理出发，构建跨层无线网络传输模型；其次，在经典注水框架中引入信噪比与QoS双水位调节机制，提出服务质量感知的双阈值注水算法，以可控的吞吐量损失换取高需求业务Qos的提升；进一步，在孪生深度强化学习架构中设计出双通道特征解耦与冲突消解的策略优化滤波器，实现节点-业务动态匹配的在线决策。仿真表明，所提框架在对照实验中使QoS平均评分提升9.51%，关键业务完成量增加1.3%，同时维持系统吞吐量下降幅度不超过10%。

关键词：海事无线通信网络, 功率分配, 业务分配, 深度强化学习, 孪生神经网络

基金资助：山东省自然科学基金(ZR2023MD045)