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专利号: 2021107144278
申请人: 陕西尚品信息科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2025-02-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种应用于无线通信系统的信息传输方法,其特征在于,包括:发送端通过编码器对待传输信息进行压缩,得到压缩信息;其中,所述待传输信息是具有数据稀疏性的信息矩阵;

发送端对所述压缩信息进行量化;

发送端发送量化后的压缩信息,以使接收端接收量化后的压缩信息;

接收端通过与所述编码器匹配的解码器对收到的压缩信息进行恢复,得到重建的信息;

其中,所述编码器和所述解码器均为神经网络;所述解码器中包含有残差网络,所述残差网络包括依次连接的5个信息重建模块以及一个加法模块;每个所述信息重建模块包括依次连接的第一卷积子模块、全连接子模块以及第二卷积子模块;所述第一卷积子模块和所述第二卷积子模块中的卷积单元均采用swish函数作为激活函数;所述全连接子模块中包含有至少两个相邻连接的全连接层;所述加法模块用于将所述残差网络的输入和最后一个信息重建模块的输出相加,以重建信息;

其中,所述编码器和所述解码器是按照下述方式训练获得的:获取一样本信息;

将所述样本信息输入至编码网络,以使所述编码网络输出压缩样本信息;

通过模拟的无线信道将所述压缩样本信息传送至解码网络的输入端,以使所述解码网络输出重建的样本信息;所述模拟的无线信道利用matlab软件来仿真实现;

根据重建的样本信息和原始获取的样本信息计算均方误差;

若所述均方误差不小于阈值,基于Adam优化算法调整所述编码网络和所述解码网络的网络参数,获取下一样本信息继续训练;

若所述均方误差小于阈值,结束训练,将当前的编码网络作为所述编码器,并将当前的解码网络作为所述解码器;

所述编码器包括:

第一卷积单元,用于从所述待传输信息中提取二维的第一信息特征;

第二卷积单元,用于从所述第一信息特征中提取二维的第二信息特征;

第一Reshape层,用于将所述第二信息特征变换为一维的第二信息特征;

第一全连接层,用于将所述一维的第二信息特征压缩为长度更短的所述压缩信息;

其中,所述编码器的压缩率根据所述第一全连接层的神经元个数确定;所述第一卷积单元和所述第二卷积单元的卷积核大小不低于5*5;所述压缩率等于64;

所述解码器包括:

第二全连接层,用于将所述解码器收到的压缩信息解压缩为与所述一维的第二信息特征等长的第三信息特征;

第二Reshape层,用于将所述第三信息特征转换为二维的第三信息特征;

所述残差网络,用于从所述二维的第三信息特征中恢复出重建信息所需的第四信息特征;

第三卷积单元,用于从所述第四信息特征中提取所述重建的信息;

其中,所述残差网络中的所述第一卷积子模块和所述第二卷积子模块中均包含有卷积核大小不低于5*5的卷积单元;

所述第一卷积子模块,包括依次连接的第四卷积单元和第五卷积单元;其中,所述第四卷积单元的卷积核大小为7*7,所述第五卷积单元的卷积核大小为5*5;

所述全连接子模块,包括依次连接的第三Reshape层、第三全连接层、第四全连接层以及第四Reshape层;其中,所述第四全连接层的神经元个数是所述第四全连接层的神经元个数的4倍;

所述第二卷积子模块,包括卷积核大小为3*3的第六卷积单元;

其中,所述第四卷积单元、所述第五卷积单元以及所述第六卷积单元均采用swish函数作为激活函数。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述无线通信系统包括:多天线的FDD基站以及与所述FDD基站通信的终端设备;所述待传输信息为所述终端设备待回传给所述FDD基站的下行信道信息;所述发送端为所述终端设备,所述接收端为所述FDD基站;

在所述终端设备通过编码器对所述下行信道信息进行压缩之前,所述方法还包括:所述终端设备根据所述FDD基站发来的信号估计空间频率域的下行信道矩阵;

所述终端设备对空间频率域的下行信道矩阵进行二维离散傅里叶变换,得到时延角度域的下行信道矩阵;

所述终端设备提取所述时延角度域的下行信道矩阵中前N所述终端设备按列拼接所述信道实部矩阵和所述信道虚部矩阵,得到所述下行信道信息。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,发送端对所述压缩信息进行量化,包括:发送端对所述压缩信息进行μ律量化。

4.一种应用于无线通信系统的信息传输装置,其特征在于,包括:发射装置和接收装置;其中,所述发射装置,包括:

编码器,用于对待传输信息进行压缩,得到压缩信息;

量化器,用于对所述压缩信息进行μ律量化;

发射器,用于发送量化后的压缩信息;

所述接收装置,包括:

接收器,用于接收所述量化后的压缩信息;

解码器,用于对所述接收器收到的压缩信息进行恢复,得到重建的信息;所述解码器与所述编码器匹配;

其中,所述编码器和所述解码器均为神经网络;所述解码器中包含有残差网络,所述残差网络包括依次连接的5个信息重建模块以及一加法模块;每个所述信息重建模块包括依次连接的第一卷积子模块、全连接子模块以及第二卷积子模块;所述第一卷积子模块和所述第二卷积子模块中的卷积单元均采用swish函数作为激活函数;所述加法模块用于将所述残差网络的输入和最后一个信息重建模块的输出相加,以重建信息;

其中,所述编码器和所述解码器是按照下述方式训练获得的;

获取一样本信息;

将所述样本信息输入至编码网络,以使所述编码网络输出压缩样本信息;

通过模拟的无线信道将所述压缩样本信息传送至解码网络的输入端,以使所述解码网络输出重建的样本信息;所述模拟的无线信道利用matlab软件来仿真实现;

根据重建的样本信息和原始获取的样本信息计算均方误差;

若所述均方误差不小于阈值,基于Adam优化算法调整所述编码网络和所述解码网络的网络参数,获取下一样本信息继续训练;

若所述均方误差小于阈值,结束训练,将当前的编码网络作为所述编码器,并将当前的解码网络作为所述解码器;

所述编码器包括:

第一卷积单元,用于从所述待传输信息中提取二维的第一信息特征;

第二卷积单元,用于从所述第一信息特征中提取二维的第二信息特征;

第一Reshape层,用于将所述第二信息特征变换为一维的第二信息特征;

第一全连接层,用于将所述一维的第二信息特征压缩为长度更短的所述压缩信息;

其中,所述编码器的压缩率根据所述第一全连接层的神经元个数确定;所述第一卷积单元和所述第二卷积单元的卷积核大小不低于5*5;所述压缩率等于64;

所述解码器包括:

第二全连接层,用于将所述解码器收到的压缩信息解压缩为与所述一维的第二信息特征等长的第三信息特征;

第二Reshape层,用于将所述第三信息特征转换为二维的第三信息特征;

所述残差网络,用于从所述二维的第三信息特征中恢复出重建信息所需的第四信息特征;

第三卷积单元,用于从所述第四信息特征中提取所述重建的信息;

其中,所述残差网络中的所述第一卷积子模块和所述第二卷积子模块中均包含有卷积核大小不低于5*5的卷积单元;

所述第一卷积子模块,包括依次连接的第四卷积单元和第五卷积单元;其中,所述第四卷积单元的卷积核大小为7*7,所述第五卷积单元的卷积核大小为5*5;

所述全连接子模块,包括依次连接的第三Reshape层、第三全连接层、第四全连接层以及第四Reshape层;其中,所述第四全连接层的神经元个数是所述第四全连接层的神经元个数的4倍;

所述第二卷积子模块,包括卷积核大小为3*3的第六卷积单元;

其中,所述第四卷积单元、所述第五卷积单元以及所述第六卷积单元均采用swish函数作为激活函数。

5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述无线通信系统包括:多天线的FDD基站以及与所述FDD基站通信的终端设备;所述发射装置为应用于所述终端设备中的装置,所述接收装置为应用于所述FDD基站中的装置;所述待传输信息为所述终端设备待回传给所述FDD基站的下行信道信息;

所述终端设备还包括:下行信道信息获取模块;

所述下行信道信息获取模块,用于:

根据所述FDD基站发来的信号估计空间频率域的下行信道矩阵;

对空间频率域的下行信道矩阵进行二维离散傅里叶变换,得到时延角度域的下行信道矩阵;

提取所述时延角度域的下行信道矩阵的前N

按列拼接所述信道实部矩阵和所述信道虚部矩阵,得到所述下行信道信息。