[發(fā)明專利]融合混類增強(qiáng)與自編碼器的大規(guī)模MIMO性能提升方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110404637.7
• 申請(qǐng)日: 2021-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN113114314B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊綠溪;李林育;張征明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/0413
• 分類號(hào): H04B7/0413;H04B7/0426;H04W24/02;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

1.融合混類增強(qiáng)與自編碼器的大規(guī)模MIMO性能提升方法，其特征在于：包括如下步驟，

步驟1，在大規(guī)模MIMO網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景下，建立基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的功率分配模型，并獲取用戶設(shè)備的位置作為所述功率分配模型的輸入樣本，分配結(jié)果作為輸出樣本；

所述步驟1還包括，

步驟1-1，最大化大規(guī)模MIMO網(wǎng)絡(luò)中速率最差的用戶的速率，以達(dá)到所有用戶獲得相同下行速率的目的，大規(guī)模MIMO網(wǎng)絡(luò)的輸入X為:

X＝{x(k)|k＝1,......,K}

其中,x(k)表示用戶k的位置，輸出是最佳功率分配方案P，且：

P＝{ρ_j,k|k＝1,......K；j＝1,......,L}

其中，ρ_j,k是基站為用戶服務(wù)的功率，j表示第j個(gè)小區(qū)，L為小區(qū)的總數(shù)，通過(guò)解決最大最小優(yōu)化問(wèn)題獲得最優(yōu)功率分配方案；

步驟1-2，獲取大規(guī)模MIMO網(wǎng)絡(luò)功率分配數(shù)據(jù)集；在大規(guī)模MIMO通信系統(tǒng)中收集用戶設(shè)備的位置信息作為功率分配模型的輸入，通過(guò)估計(jì)用戶與其相關(guān)聯(lián)的基站之間的信道，以最大化最小的用戶速率為目標(biāo)，建立完整的MIMO網(wǎng)絡(luò)功率分配問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型，采用經(jīng)典的凸優(yōu)化算法對(duì)所建立的最大最小問(wèn)題進(jìn)行求解，將獲得的最優(yōu)功率分配方案作為標(biāo)簽，收集上述步驟產(chǎn)生的輸入和標(biāo)簽，形成功率分配數(shù)據(jù)集，用于數(shù)據(jù)增廣；

步驟2，對(duì)大規(guī)模MIMO網(wǎng)絡(luò)的功率分配模型的輸入樣本和輸出樣本運(yùn)用自編碼器進(jìn)行數(shù)據(jù)增廣，并將增廣數(shù)據(jù)集送入MIMO網(wǎng)絡(luò)的功率分配模型進(jìn)行訓(xùn)練；

所述步驟2還包括，

步驟2-1：采用基于經(jīng)典自編碼器的數(shù)據(jù)增廣方法，首先構(gòu)建用于數(shù)據(jù)增廣的自編碼器模型，設(shè)需要增廣的數(shù)據(jù)集為編碼器為解碼器為其中，κ_f和κ_g分別為編碼器和解碼器的參數(shù)，則可以通過(guò)如下?lián)p失函數(shù)J來(lái)訓(xùn)練自編碼器：

其中，x為自編碼器模型的輸入值；

當(dāng)模型的損失函數(shù)J滿足下式時(shí)停止訓(xùn)練：

c≤||g(f(x；κ_f)；κ_g)-x||²≤d

其中，c和d為超參數(shù)，取c＝0.2，d＝0.3；

完成訓(xùn)練后，使用非完美編碼器生成并使用非完美解碼器生成新數(shù)據(jù)

步驟2-2，將所述步驟1所采集的用戶設(shè)備的位置和其對(duì)應(yīng)的最優(yōu)功率分配結(jié)果分別輸入步驟2-1建立好的數(shù)據(jù)增廣器中生成增廣數(shù)據(jù)，得到的結(jié)果直接進(jìn)行拼接形成新的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，再重新送入MIMO網(wǎng)絡(luò)模型；

步驟3，構(gòu)建融合深度自編碼器與混類增強(qiáng)的數(shù)據(jù)增廣模型，進(jìn)一步改善數(shù)據(jù)增廣的性能；

所述步驟3還包括，

步驟3-1，使用混類增強(qiáng)的數(shù)據(jù)增廣方法增強(qiáng)用于功率分配的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的泛化性能，對(duì)數(shù)據(jù)的處理公式如下：

其中，x′_i′和y′_i′分別為原始訓(xùn)練樣本的輸入和標(biāo)簽，x′_i″和y′_i″分別為將x′_i′和y′_i′作為自編碼器輸入所生成的增廣數(shù)據(jù)，λ∈[0,1]；

步驟3.2，將上述數(shù)據(jù)增廣方法生成的增廣數(shù)據(jù)用于訓(xùn)練MIMO網(wǎng)絡(luò)的功率分配模型，進(jìn)一步提升功率分配模型的性能。