[發明專利]一種語用通信方法及系統

有效

• 申請號: 202210631432.7
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN115186797B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 郭天昊;孟穎岫;楊禹志;韓兆榮;石嘉;李汶龍;錢宇華
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: G06N3/045
• 分類號: G06N3/045;G06N3/042;G06N3/084;G06N3/063;H04L9/40
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明公開了一種語用通信方法及系統，涉及通信技術領域。包括：訓練好的發送方智能體根據語用意圖，得到待傳輸的消息，并將待傳輸的消息通過神經網絡輸出層傳輸到訓練好的接收方智能體；訓練好的接收方智能體通過神經網絡輸入層接收待傳輸的消息，并對待傳輸的消息進行譯碼，得到譯碼后的消息；訓練好的接收方智能體通過全連接的權重矩陣接收譯碼后的消息并理解消息的意圖，結合訓練好的接收方智能體自身信息，做出行為決策。本發明適用于信令信道受限，且硬件條件受限的分布式協同系統；解決分布式系統由于硬件算力限制，安全性不高的問題。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別是指一種語用通信方法及系統。

背景技術

1948年香農奠基經典信息論之后，通信的發展已經逐步逼近理論極限，如果無法在理論上突破經典信息論，通信學科的發展將受到阻礙。香農和Weaver將通信分成三個層次：1.傳比特；2.“達意”；3.通信之后，通信主體行為發生改變，從而“達效”。限于當時的條件，香農不考慮信息的涵義，只對概率信息熵度量；不分析通信主體，將信源作為通信系統的外部輸入。然而，建立在概率信息基礎上的通信系統，信源編碼逼近了信源熵/率失真函數；信道編碼已經逼近信道容量。

作為6G移動通信的重要候選技術，語義通信認為突破經典通信系統的關鍵在于傳遞更高層次的信息。現有通信系統的目標是傳輸信號，衡量指標為誤碼率。語義通信只要求語義信息的匹配，而不要求編譯碼序列的無差錯匹配，衡量指標多樣，比如自然語言信息的句子相似度，誤詞率和圖像信息的失真度。語義通信放松了差錯要求，其本質是用更高層次的語義信息提取和壓縮了比特信息，當傳送相同的比特時，增加了冗余。因此，語義通信有望突破理論極限，實現通信學科的進一步發展。

回歸通信的真正目的，不光要“達意”，也要“達效”，做到目標導向，因此要進行語用通信的研究。實現語用通信最直接的方式，是在接收語義的基礎上添加功能，實現語用。通信的輕量化是語用通信的根本動機，是其能運用于分布式場景輕量化設備的前提。

現有的語義通信研究中，在發送端，信源產生的信息首先送入語義提取模塊，產生語義表征序列，接著送入語義信源編碼器，對語義特征壓縮編碼，然后送入信道編碼器，產生信道編碼序列，送入傳輸信道。在接收端，信道輸出信號首先送入信道譯碼模塊，輸出的譯碼序列再送入語義信源譯碼器，得到的語義表征序列再送入語義恢復與重建模塊，最終得到信源數據送入信宿。信源依舊是系統的外部輸入，由通信主體產生，通信系統只在虛線框內，由于沒有考慮信源的產生，只能做到語義層的編解碼。因此，如何在帶寬受限，信道條件差的分布式場景下進行通信，是現有技術亟待解決的問題。

發明內容

本發明針對現有技術如何設計出適用于信令信道受限，且硬件條件受限的分布式協同系統通信的方法以及分布式系統由于硬件算力限制，安全性不高的問題，提出了本發明。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一方面，本發明提供了一種語用通信方法，該方法由語用通信系統實現，語用通信系統包括系統包括訓練好的發送方智能體以及訓練好的接收方智能體；方法包括：

S1、訓練好的發送方智能體根據語用意圖，得到待傳輸的消息，并將待傳輸的消息通過神經網絡輸出層傳輸到訓練好的接收方智能體。

S2、訓練好的接收方智能體通過神經網絡輸入層接收待傳輸的消息，并對待傳輸的消息進行譯碼，得到譯碼后的消息。

S3、訓練好的接收方智能體通過全連接的權重矩陣接收譯碼后的消息并理解消息的意圖，結合訓練好的接收方智能體自身信息，做出行為決策。

可選地，發送方智能體以及接收方智能體的訓練過程包括：

S11、發送方智能體根據語用意圖產生神經沖動，神經沖動經過神經網絡輸出層輸出，產生待傳遞的消息。