一种智能通信架构及方法技术

本发明专利技术属于无线通信技术领域，公开了一种智能通信架构及方法，在通信前设置通信要求和决策准则，当智能感知模块接收到动态环境信息时，使用搜索决策单元进行知识库搜索，如果知识库中存在与环境信息相同的样本，可直接使用已有样本配置通信链路参数，存在或者知识库过于庞大时，使用智能决策单元进行决策，得到决策结果后配置参数，通过智能通信模块进行通信；同时依据得到通信性能反馈，若反馈结果不符合通信要求，则使用决策修正单元，进行重新决策，直到反馈符合通信要求，将本次决策结果以样本的形式存入知识库。本发明专利技术复杂电磁通信环境中，通过不断提高系统的学习能力方式更好的应对电磁环境信息的变化，真正做到适应环境、智能通信。智能通信。智能通信。

【技术实现步骤摘要】
一种智能通信架构及方法


[0001]本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种智能通信架构及方法。

技术介绍

[0002]当前随着智能手机和其他智能移动终端数量爆炸式增长，物联网(Internet of Things，Io T)、虚拟现实(Virtual Reality，VR)，增强现实(Augmented Reality，AR)等新兴技术大量涌入，移动业务数据量呈指数化增加，无线通信技术进入高速发展时期。然而，随着无线通信的发展，传统的通信理论在复杂通信环境中处理大数据并达到超高速通信的需求上遇到了障碍，同时由于电磁设备的多元化，突发干扰增加，不断复杂化的背景噪声也对无线通信的可靠性适应性提出了新的需求。智能通信被认为是无线通信未来的主要研究方向之一，其基本思想是将智能元素嵌入到移动通信系统中，使无线通信系统具备智能决策的能力，大幅度提升无线通信系统的性能。认知无线电系统是一种智能无线通信系统，在感知通信环境的基础上进行自我学习，通过调整通信系统的参数配置方案以适应当前通信环境，以满足无线通信的需求。但是当前大多数认知无线电研究都集中在基于策略的认知上，当面临新的信道状况无法做出准确的判断和调整。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的在于提供一种智能通信架构及方法，以解决上述的技术问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的一种智能通信架构及方法的具体技术方案如下：
[0005]一种智能通信架构，包括通信要求模块、决策准则模块，决策空间模块、知识库模块、智能感知模块、通信资源决策模块、智能通信方案模块和样本更新模块，
[0006]所述通信要求模块和决策准则模块以及决策空间模块在复杂电磁环境中进行通信前设置；
[0007]所述智能感知模块包括搜索决策单元、智能决策单元和决策修正单元；所述搜索决策单元用于进行知识库搜索，当知识库中存在与动态环境信息相同的样本，可直接使用已有样本配置通信资源决策模块参数，并通过智能通信方案模块进行通信；所述智能决策单元用于知识库中不存在与动态环境信息相同样本或者知识库过于庞大时，进行智能决策，得到决策结果后配置参数，通过智能通信方案模块进行通信；所述决策修正单元用于得到智能通信方案模块的智能通信性能反馈时修正，若反馈结果不符合通信要求，则使用决策修正单元，进行重新决策，直到反馈符合通信要求，同时本次决策结果以样本的形式存入知识库；
[0008]所述通信资源决策模块包括系统参数决策和频谱资源决策；智能通信方案模块依据资源决策结果进行通信。
[0009]进一步的，所述系统参数决策结果包括调制方式、编码速率、子载波数目，所述频谱资源决策结果包括频谱感知结果，如频谱空穴、干扰信号的分析和判定。
[0010]本专利技术还公开了一种智能通信方法，包括如下步骤：
[0011]步骤1：在通信前设置通信要求、决策准则和决策空间；
[0012]步骤2：设置知识库的数据保存格式；
[0013]步骤3：当系统收到动态环境信息时，首先在知识库中匹配对应的环境信息，寻找是否有相同样本可供直接采用其决策结果；
[0014]步骤4：当知识库中不存在与动态环境信息相同样本或者知识库过于庞大时，智能感知模块中的智能决策单元进行智能决策；
[0015]步骤5：在完成资源决策结果后，通信资源决策模块的参数包括系统参数决策结果和频谱资源决策结果两部分；
[0016]步骤6：依据通信资源决策模块的资源决策结果，智能通信方案模块进行通信；
[0017]步骤7：在完成智能通信后，进行通信结果的修正。
[0018]进一步地，步骤1所述决策准则是最小功率消耗准则，所述通信要求主要是指误码率要求，在不同通信应用场景中，通信要求并不完全一致，如追求可靠通信要求系统获得更低的误码率，多媒体通信模式下要求在最小化误码率的同时系统最大化传输速率。
[0019]进一步地，步骤2所述知识库中有着一系列具有优异性能或者符合性能要求的样本，每个样本中包括动态环境信息、通信要求、决策结果；所述决策结果记录采用该执行样本后得到的系统效用值，系统效用值一般是指实际无线环境的反馈信息，可以是一个具体数值，也可以用成功或失败来表示。
[0020]进一步地，步骤3所述动态环境信息包括用户通信时所包括的调制方式、发射频率、占用带宽、发射功率、信道类型、信噪比的通信信息,用于智能感知模块进行感知；当系统收到动态环境信息时，首先在知识库中匹配对应的环境信息，寻找是否有相同样本可供直接采用其决策结果；采用基于距离的方法计算相似度度量，即根据构成案例的某些目标计算出案例间的距离，通过相似性度量评价得到最相似的案例，计算方式如下：
[0021][0022]其中分别表示目标案例与历史案例，ω
j
则表示案例属性的权重值，dis(.),gau(.),grey(.)则分别表示目标案例与历史案例之间的距离，sim(.)则表示案例之间的相似度；若存在相同环境信息，观察其系统性能值，评估是否满足本次通信要求。
[0023]进一步地，步骤4所述智能感知模块中的智能决策单元采用基于深度强化学习算法的智能决策，依据通信目标从知识库样本中随机抽取进行学习和训练，并结合系统参数决策结果和频谱资源决策结果以及通信状态反馈信息进行不断地在线学习和调整，以获得适合当前通信环境的最佳通信模式。进一步地，步骤5所述系统参数决策结果包括调制方式、编码速率、子载波数目，所述频谱资源决策结果包括频谱感知结果，所述频谱感知结果包括频谱空穴、干扰信号的分析和判定。
[0024]进一步地，步骤6所述通信是基于深度学习的无线通信系统，可选择的神经网络结构包括全连接神经网络、卷积神经网络和循环神经网络各模块方式，可优化的模块包括无
线通信系统中的调制识别、信道译码、信道估计与信号检测，或采用基于自动编码器的端到端通信系统架构。
[0025]进一步地，所述步骤7包括如下具体步骤：
[0026]智能感知模块中决策修正单元在得到智能通信性能反馈时修正；决策修正单元采用最大距离遗忘机制进行知识库样本修正，最大距离遗忘原则的假设d(x
i
,x
j
)代表样本x
i
与样本x
j
的距离，距离的大小反应样本相似程度；其步骤如下：首先在知识库中找出当前问题a的匹配样本x1；然后找出距离当前问题a和样本x1最近的两个存储样本x2,x3；最后根据式(2)决定是否将当前问题a作为一个新样本替换掉其匹配样本x1：
[0027][0028]若反馈结果不符合通信要求，则使用决策修正单元，进行重新决策，直到反馈符合通信要求，同时本次决策结果以样本的形式存入知识库。
[0029]本专利技术的一种智能通信架构及方法具有以下优点：本专利技术在复杂电磁通信环境中，通过不断提高系统的学习能力方式以更好的应对电磁环境信息的变化，真正做到了适应环境、智能通信。
附图说明
[0030]图1为本专利技术的智能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能通信架构，包括通信要求模块、决策准则模块，决策空间模块、知识库模块、智能感知模块、通信资源决策模块、智能通信方案模块和样本更新模块，其特征在于，所述通信要求模块和决策准则模块以及决策空间模块在复杂电磁环境中进行通信前设置；所述智能感知模块包括搜索决策单元、智能决策单元和决策修正单元；所述搜索决策单元用于进行知识库搜索，当知识库中存在与动态环境信息相同的样本，可直接使用已有样本配置通信资源决策模块参数，并通过智能通信方案模块进行通信；所述智能决策单元用于知识库中不存在与动态环境信息相同样本或者知识库过于庞大时，进行智能决策，得到决策结果后配置参数，通过智能通信方案模块进行通信；所述决策修正单元用于得到智能通信方案模块的智能通信性能反馈时修正，若反馈结果不符合通信要求，则使用决策修正单元，进行重新决策，直到反馈符合通信要求，同时本次决策结果以样本的形式存入知识库；所述通信资源决策模块包括系统参数决策和频谱资源决策；智能通信方案模块依据资源决策结果进行通信。2.根据权利要求1所述的智能通信架构，其特征在于，所述系统参数决策结果包括调制方式、编码速率、子载波数目，所述频谱资源决策结果包括频谱感知结果，如频谱空穴、干扰信号的分析和判定。3.一种利用权利要求1或2所述的智能通信架构进行智能通信的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：在通信前设置通信要求、决策准则和决策空间；步骤2：设置知识库的数据保存格式；步骤3：当系统收到动态环境信息时，首先在知识库中匹配对应的环境信息，寻找是否有相同样本可供直接采用其决策结果；步骤4：当知识库中不存在与动态环境信息相同样本或者知识库过于庞大时，智能感知模块中的智能决策单元进行智能决策；步骤5：在完成资源决策结果后，通信资源决策模块的参数包括系统参数决策结果和频谱资源决策结果两部分；步骤6：依据通信资源决策模块的资源决策结果，智能通信方案模块进行通信；步骤7：在完成智能通信后，进行通信结果的修正。4.根据权利要求3所述的智能通信方法，其特征在于，步骤1所述决策准则是最小功率消耗准则，所述通信要求主要是指误码率要求，在不同通信应用场景中，通信要求并不完全一致，如追求可靠通信要求系统获得更低的误码率，多媒体通信模式下要求在最小化误码率的同时系统最大化传输速率。5.根据权利要求3所述的智能通信方法，其特征在于，步骤2所述知识库中有着一系列具有优异性能或者符合性能要求的样本，每个样本中包括动态环境信息、通信要求、决策结果；所述决策结果记录采用该执行样本后得到的系统效用值，系统效用值一般是指实际无线环境的反馈信息，可以是一个具体数值，也可以用成功或失败...

【专利技术属性】
技术研发人员：许雨婷，岳克强，李文钧，王超，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：