[發(fā)明專利]一種基于機器學(xué)習(xí)調(diào)整LT碼編碼長度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810357660.3
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN109039531B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 卓永寧;曾柯;頡正日
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04B17/391;H04B17/373;H04B17/364;G06N20/00
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 鄒裕蓉

1.一種基于機器學(xué)習(xí)調(diào)整LT碼編碼長度的方法，其特征在于，所述方法包括：

建立信道預(yù)測模型；根據(jù)之前儲存的信息確定模型的參數(shù)，來預(yù)測下一次信道的狀況；根據(jù)信道狀況確定碼長確定式的參數(shù)，并確定LT碼的碼長；編碼發(fā)送數(shù)據(jù)；接收模塊接收到完整的數(shù)據(jù)后向發(fā)射模塊反饋確認(rèn)消息RS；發(fā)送模塊接收到RS后記錄傳輸時延和對應(yīng)的LT碼長度；之后不斷發(fā)送并記錄下在不同LT碼長度和衛(wèi)星位于不同軌道處傳輸數(shù)據(jù)的時延；在記錄大量數(shù)據(jù)后采用機器學(xué)習(xí)的方法預(yù)測下一次發(fā)送時的信道狀況，來動態(tài)調(diào)整LT碼編碼長度進(jìn)行發(fā)送，在積累數(shù)據(jù)時利用合適的代價函數(shù)不斷修改建立模型的參數(shù)，在不斷預(yù)測的過程中完善模型，達(dá)到越來越準(zhǔn)確的效果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通信的環(huán)境為衛(wèi)星通信。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)所用的編碼方式為LT碼。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述傳輸時延利用機器學(xué)習(xí)的方法動態(tài)確定。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)射模塊接收到接收模塊反饋的確認(rèn)消息后將這些信息儲存起來為下一次發(fā)射作參考。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，預(yù)測下一次發(fā)送時的信道狀況的方法是，動態(tài)確定傳輸時延，建立模型State_n＝K_trans×τ_{trans_n}+K_track×τ_{track_n}；

其中State_n為預(yù)測的本次傳輸對信道的預(yù)估情況，τ_{trans_n}為根據(jù)以往的傳輸消息預(yù)測出的信道狀況時延因子，τ_{track_n}為根據(jù)通信雙方距離所計算的鏈路時延因子，K_trans為鏈路狀況時延對整體傳輸時延的影響系數(shù)，K_track為軌道預(yù)測時延對整體傳輸時延的影響系數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，確定模型的參數(shù)。據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，確定模型的參數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，通過預(yù)測傳輸時延來確定LT碼的編碼長度。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，通過預(yù)測出的State_n確定LT碼編碼長度；

碼長預(yù)測模型為

其中State_n為預(yù)測的本次傳輸對信道的預(yù)估情況，l為LT碼的長度，K_base為基準(zhǔn)系數(shù)，l_base為基準(zhǔn)碼長。

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，機器學(xué)習(xí)的運算為多項式回歸運算。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，采用代價函數(shù)利用接收模塊反饋過來的時延和預(yù)測的時延對建立的模型的參數(shù)進(jìn)行修改。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，采用的代價函數(shù)為

J(θ)為代價函數(shù)，θ為擬合參數(shù)，θ_j為擬合出的θ中第j個參數(shù)值，n為j取值的最大值，y⁽ⁱ⁾為第前i次實際傳輸?shù)男诺啦▌訁?shù)，h_θ(x⁽ⁱ⁾)為之前擬合的函數(shù)，m為i取值的最大值，λ為懲罰因子。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，修正模型參數(shù)的方法為梯度下降。

14.一種基于機器學(xué)習(xí)的確定LT碼長度的系統(tǒng)，其特征在于，包括發(fā)射裝置和接收裝置，其中：

發(fā)射裝置包括：數(shù)據(jù)分析模塊，用于為下一次發(fā)射的分段長度提供參考；分段編碼模塊，用于為要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行分段和編譯成LT碼；發(fā)射數(shù)據(jù)和接收反饋信息模塊，用于發(fā)射數(shù)據(jù)和接收反饋信息；數(shù)據(jù)儲存裝置，用于儲存接收模塊反饋的信息；

接收裝置包括：數(shù)據(jù)接收和發(fā)射反饋信息模塊，用于接收數(shù)據(jù)和發(fā)送反饋信息；LT碼譯碼裝置，用于回復(fù)發(fā)射數(shù)據(jù)；反饋信息生成裝置，用于生成反饋信息，反饋信息包括有無完整接收信息和衛(wèi)星目前的軌道信息；

其中，數(shù)據(jù)分析模塊中通過信道狀態(tài)預(yù)測模型和碼長預(yù)測模型為下一次發(fā)射的分段長度提供參考；

信道狀態(tài)預(yù)測模型為：

State_n＝K_trans×τ_{trans_n}+K_track×τ_{track_n}；

其中State_n為預(yù)測的本次傳輸對信道的預(yù)估情況，τ_{trans_n}為根據(jù)以往的傳輸消息預(yù)測出的信道狀況時延因子，τ_{track_n}為根據(jù)通信雙方距離所計算的鏈路時延因子，K_trans為鏈路狀況時延對整體傳輸時延的影響系數(shù)，K_track為軌道預(yù)測時延對整體傳輸時延的影響系數(shù)；

碼長預(yù)測模型來通過預(yù)測出的State_n確定LT碼編碼長度；

碼長預(yù)測模型為

其中l(wèi)為LT碼的長度，K_base為基準(zhǔn)系數(shù)，l_base為基準(zhǔn)碼長。