基于深度学习的频效和能效最大化的波束成形

来源 :华中师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shelley79
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着无线通信技术的发展,移动通信网络产生的数据和能耗迅速增长,用户对提高传输速率和降低系统能耗提出了更高的要求。波束成形采用多天线技术,多天线技术具有改善信号质量、扩大系统容量、提高能量效率等优点,本文主要研究了多基站MISO下行干扰信道中频谱效率和能量效率最大化的波束成形。本文针对基站传输功率限制下的系统频谱效率最大化和能量效率最大化进行研究。这两个问题均为非凸优化问题,很难得到问题的全局最优解。传统方法一般将非凸优化问题转化为凸优化问题,通过迭代算法来逼近最优解。但是迭代算法存在计算复杂度高的缺点,因此寻求复杂度低的波束成形方法是一项具有重要意义的工作。近年来,深度学习作为人工智能领域的一个重要分支得到了快速发展。深度学习通过离线训练神经网络,然后利用训练好的神经网络对目标进行在线预测,减少了在线计算复杂度。本文主要研究了利用深度学习算法设计频谱效率和能量效率最大化的波束成形。首先,本文提出基于深度学习的频谱效率最大化波束成形算法。一般地,直接使用卷积神经网络估计波束成形向量,网络输出的维度会随着发射天线数量的增加而显著增加,导致神经网络的训练变得困难。因此,本文提出了低复杂度的深度学习算法。该算法主要分为两步,第一步用深度学习求得波束成形向量结构中的参数,第二步利用网络预测输出的参数,结合二分法得到最优波束成形向量。该算法同时考虑了性能和计算延迟,并可以实时学习最优波束成形。最后,通过与基准算法对比,仿真结果证明该算法不仅能够保证容量性能的有效性,同时降低了计算复杂度。然后,本文在频谱效率最大化系统模型的基础上考虑功耗问题,提出了一种基于深度学习的能量效率最大化的波束成形算法。算法中的网络结构采用卷积神经网络,为了降低网络的输出维度,减少训练复杂度,选择波束成形向量最优解中的部分标量参数作为输出数据集,将网络预测的输出值经过在线计算得到最优波束解。最后对基于深度学习的最优波束向量解进行了数值仿真,通过与基准算法对比,证明了其性能的有效性,以及低时延性。
其他文献
近年来,大气中CO2、O3等温室气体浓度升高而导致的全球气候变化是人类共同关注的最为重要的全球环境问题之一。湿地生态系统对气候变化较为敏感,气候变化会影响湿地水文、生
泊江海子煤矿位于我国内蒙古自治区内的鄂尔多斯市境内的泊江海子镇。由于这种大型煤矿的服务期限较长,因此为了保证其结构的安全性和长期稳定性,有必要对其围岩的流变特性进
智能飞行人机共驾是指将机舱中副驾驶位替换为机器人协助驾驶员操作,本文以处理智能飞行人机共驾中的与视觉相关的问题为目标,包括使用深度相机来进行单张RGBD图像的重建以及
柔性应变传感器是指采用柔性材料制成的传感器,具有良好的柔韧性、延展性、甚至可折叠性,而且结构形式灵活多样,可根据测量条件的要求任意布置,能够非常方便地对复杂的被测量
在重金属污染日趋严重的情况下,适用于各种现场检测的便携式重金属检测系统显得尤为重要。本论文在课题组前面多年的研究的基础上,参考CMCVs-HM便携式重金属检测仪器的经验,
图像显著性检测的目的是找到自然图像中最吸引人注意力的目标,为后续的图像处理提供便利,已经广泛应用于视觉跟踪、图像检索、语义分割等多个场景中。现有的图像显著性检测方
塔北隆起哈拉哈塘凹陷的东河塘组一直都被认为是寻找岩性地层圈闭油气藏的有利地区,东河砂岩段顶部也表现出明显的储层纵向非均质性,为寻找岩性圈闭提供了可能。因此迫切需要
近年来,随着人工智能的快速发展,自主移动机器人相关技术受到了广泛关注。研究移动机器人在未知环境中的定位方法,对提高其小型化、自主化、智能化具有重要意义。其中视觉传
内蒙古明水和大苏吉地区位于塔里木—华北板块(Ⅰ级)温都尔庙—西拉木伦古生代增生褶皱带(Ⅱ级)内,该区为华北大陆板块边缘增生带。研究该区的基础地质特征,分析其控矿地质条
海洋生物入侵已成为世界海洋生态环境面临的四大威胁之一,船舶压载水为外来生物入侵提供了途径和载体。为防止压载水中外来生物入侵,提高压载水的风险防控,国际海事组织(IMO)