[發(fā)明專利]一種基于標簽設(shè)計的機器學(xué)習時間同步方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110368165.4
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113112028B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 卿朝進;唐書海;饒川貴;楊娜;張岷濤;蔡曦
• 申請（專利權(quán)）人: 西華大學(xué)
• 主分類號: G06N20/00
• 分類號: G06N20/00;G06N3/04;G06N3/08;H04W56/00
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 羅軍

1.一種基于標簽設(shè)計的機器學(xué)習時間同步方法，其特征在于：包括：

S1根據(jù)時間同步偏移值集合和統(tǒng)計信道模型，生成信道沖激響應(yīng)長度集合和接收信號集合；

S2根據(jù)所述信道沖激響應(yīng)長度集合，構(gòu)造標注數(shù)據(jù)集合；

S3根據(jù)所述時間同步偏移值集合和所述標注數(shù)據(jù)集合，形成標簽數(shù)據(jù)集合；

S4根據(jù)所述標簽數(shù)據(jù)集合及所述接收信號集合，訓(xùn)練時間同步網(wǎng)絡(luò)，獲得網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；

S5將完成訓(xùn)練后的所述時間同步網(wǎng)絡(luò)進行在線運行，通過輸入的接收信號得到對應(yīng)的時間同步偏移估計值；

其中，所述時間同步網(wǎng)絡(luò)為ELM網(wǎng)絡(luò)；

且，步驟S1中，所述信道沖激響應(yīng)長度集合通過以下過程生成：

S11根據(jù)在0到最大時間同步偏移值之間的均勻分布隨機生成多個時間同步偏移值樣本；

S12根據(jù)統(tǒng)計信道模型，生成與所述時間同步偏移值樣本的數(shù)量相等的多個信道沖激響應(yīng)長度，并由其組成所述信道沖激響應(yīng)長度集合；

所述接收信號集合通過以下過程生成：

S13根據(jù)發(fā)射信號，所述時間同步偏移值樣本及所述統(tǒng)計信道模型，通過信號傳輸模型獲得與訓(xùn)練樣本數(shù)量相等的多個接收信號，并由其組成所述接收信號集合；

其中，所述信號傳輸模型如下：

y_i＝f(θ_i,L_i,x)；

其中，y_i表示所述接收信號，θ_i表示根據(jù)0到最大時間同步偏移值θ_max之間的均勻分布U(0,θ_max)隨機生成的元素個數(shù)為N_t的時間同步偏移值集合中的第i個時間同步偏移值，L_i表示根據(jù)統(tǒng)計信道模型生成的元素個數(shù)為N_t的信道沖激響應(yīng)長度集合中的第i個響應(yīng)長度，x表示所述發(fā)射信號，f(·)表示卷積函數(shù)；

所述步驟S2中，所述標注數(shù)據(jù)集合通過以下模型獲得：

其中，D表示所述標注數(shù)據(jù)集合、D_i表示其中第i個標注數(shù)據(jù)，L_i表示所述信道沖激響應(yīng)長度、max{L_i}表示其組成的信道沖激響應(yīng)長度集合L中的最大值，K表示所述標注數(shù)據(jù)集合的長度、其值根據(jù)工程經(jīng)驗設(shè)置，a和b分別表示放縮因子和平移截距、根據(jù)工程經(jīng)驗和實際需要設(shè)置，exp(·)表示基底為自然常數(shù)的指數(shù)函數(shù)，n表示下標索引；

所述步驟S3中，所述標簽數(shù)據(jù)集合通過以下模型獲得：

其中，T_i表示所述標簽數(shù)據(jù)集合T中的第i個標簽數(shù)據(jù)，M表示為最大可能的時間同步偏移值的搜索范圍、其值根據(jù)工程經(jīng)驗設(shè)置；

所述步驟S4包括：

S41構(gòu)造包括一個輸入層、一個隱藏層及一個輸出層的ELM網(wǎng)絡(luò)，作為所述時間同步網(wǎng)絡(luò)，其中，所述輸入層的神經(jīng)元個數(shù)為N，所述隱藏層的神經(jīng)元個數(shù)為所述輸出層的神經(jīng)元個數(shù)為M；

S42通過均值為0、方差為1的復(fù)數(shù)高斯正態(tài)分布隨機生成所述時間同步網(wǎng)絡(luò)中隱藏層的輸入權(quán)值矩陣和其偏倚向量并對偏倚向量b進行擴展，得到偏倚矩陣其中，表示維復(fù)數(shù)集合；N表示所述接收信號的長度；表示隱藏層節(jié)點數(shù)；

S43通過以下模型得到所述時間同步網(wǎng)絡(luò)輸出層的輸出權(quán)值矩陣β，如下：

其中，σ(·)表示tanh激活函數(shù)，表示Moore-Penrose偽逆運算，y表示接收信號集合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間同步方法，其特征在于：所述統(tǒng)計信道模型選自Rayleigh衰落信道模型，Nakagami衰落信道模型或Rice衰落信道模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間同步方法，其特征在于：所述發(fā)射信號為BPSK調(diào)制信號、QPSK調(diào)制信號或m-QAM調(diào)制信號。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間同步方法，其特征在于：所述步驟S5包括：

S51在線接收長度為N的接收信號

S52將所述接收信號y_online輸入到已訓(xùn)練好的所述時間同步網(wǎng)絡(luò)模型中，得到輸出向量O＝[O₁,O₂,…,O_n,…,O_M]^T，如下：

O＝β·σ(W·y_online+b)，

其中，O_n表示網(wǎng)絡(luò)輸出層的第n個神經(jīng)元節(jié)點的輸出；

S53根據(jù)所述輸出向量O，通過尋找其平方最大的位置索引，根據(jù)以下模型得到時間同步偏移估計值