基于图卷积网络的无线定位算法研究

来源 :西安电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hedanjiaotong
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,人们对基于位置的服务的需求也日益增加,通过无线定位技术可以方便开展基于位置的服务,因此,对无线定位技术的研究是非常重要的。近年来深度学习已经在各个领域得到广泛的应用,其中图卷积网络的出现解决了非欧式空间的结构难以被处理的难题,由于移动通信网络是一种天然的图结构(非结构化),可以通过图卷积网络对移动通信中的问题进行数据分析和处理,因此,本文将图卷积网络应用到移动通信网络场景来实现对目标用户位置的推断,主要工作如下:首先,本文介绍了常见的定位方法,这些方法通常需要目标用户和3个以上基站进行交互才能对用户的位置进行估计。本文设计了一种新颖的无线定位方法,基于MAC(Media Access Control)层和物理层数据,利用各基站侧的已知信息和用户上报给基站的信息,并且结合基站资源调度的过程和结果,通过图卷积网络模型对其进行端到端学习,完成对目标用户位置的推断。其次,本文阐述了如何将移动通信网络构建为图结构数据,具体方法是将用户和服务基站之间的信号链路信息映射为节点,将不同基站覆盖范围内的用户之间的同频干扰映射为节点的边。接着介绍了本文设计的图神经网络模型,将其命名为GCNWL(Graph Convolutional Network Wireless Locating)模型,由图卷积层和全连接层组成,第一层图卷积的输入是经过数据处理后的图数据,具体表现为图数据对应的特征矩阵和邻接矩阵,最后一层图卷积的输出在经过维度转换后作为全连接层的输入,最终全连接层将输出所有目标用户的位置向量,向量的维度是用户数量,向量中的元素是各用户和其服务基站之间的相对角度。由于用户和服务基站之间的距离很容易测得,若能得知相对角度,便可计算出用户具体位置。最后,本文基于图注意力机制设计了一种图注意力模型GAM(Graph Attention Model),可以对关注节点赋予较大的权重,节点之间的权重系数反映的是用户间同频干扰的强度大小,因为同频干扰的强度与用户位置分布有一定关系。GAM模型与传统的图卷积网络的区别在于图卷积网络执行卷积过程时使用的是具有邻接信息的拉普拉斯矩阵,而在GAM模型中使用的是由拉普拉斯矩阵和注意力矩阵计算得到的关注矩阵;并且,节点之间的关注权重不会随图神经网络的层数变化而变化,这也是与一般图注意力机制的区别;最后将GCNWL模型中的GCN(Graph Convolutional Network)层替换为GAM,并且在GAM的输入中增加了注意力矩阵,可以获得中心节点与不同相邻节点之间关系的差异,进而提高定位性能。
其他文献
现代社会的数据越来越庞大,对能够有效处理数据,进行数据压缩,减小存储空间的工具的需求变高。而张量的TT分解无疑是一个强大的数据压缩工具,它不仅在理论上被证明了该方法高效处理高维数组的可行性,还提供了确切可行的算法。但它的缺点也很明显,TT分解的计算量随着张量的阶数呈指数增长。本文主要是探究新的TT分解算法,希望能够提供新的思路,使其能在一定程度上减少一些计算代价。本文主要完成了两项工作:一是基于块
人体内生物小分子氨基酸含量失衡导致众多疾病的发生,故对其含量检测意义重大。生物传感器检测氨基酸作为一种新兴方法已成为研究热点,但酶-底物、抗体-抗原等传感器由于识别元件对测试条件要求较高而限制其应用。分子印迹聚合物(MIP)作为一种人造仿生材料不但具备特异性识别能力,而且其对于测试环境适应性更强,故常用于构建电化学生物传感器。基于此,本文构建了两种分子印迹电化学生物传感器用于检测生物样品(人血清和
本文在研究国内外已有的水稻直播机并结合农艺生产要求,分析水稻直播生产的影响因素,发现水稻水直播种植中水稻易倒伏,植株疏密不均匀。针对这一问题设计一种通过传感器测速并用电机自动调控穴距的控制系统,和通过风机控制水稻播深的吹种装置。并以此设计一种主动排种水稻水直播机,满足水稻的精量穴直播作业要求。通过理论分析,对关键部件进行设计和研发,并进行流体仿真分析,台架试验,田间试验验证其可行性,本文的主要研究
农产品物流是农产品流通体系建设的重要组成部分,其保证了农产品从产地到销地的流通质量与效率,推动了农村经济的发展并能够提高城镇居民的生活质量。为推动农产品流通体系的建设,各地纷纷加大了农产品物流基础设施的投入,农产品物流园区数量近年来逐渐增多。然而,这些园区在运营过程中却出现了用地供应短缺等问题,这些问题的出现正是因为在园区建设前缺乏科学的决策与规划。为规避这些问题,充分发挥农产品物流园区的效率,充
谐波齿轮传动是一种新型传动形式,相比于传统刚性齿轮传动,该传动形式具有体积小,质量轻,传动比大,传动精度高以及传动平稳等优点,在航空航天、医疗器械、机器人等高精密传动领域应用广泛。由于在谐波传动中存在单个零件的制造误差与零部件间的装配误差,其对系统的力学性能与啮合性能影响较复杂,因此,研究谐波传动的制造误差、装配误差对谐波传动啮合特性与柔轮应力的影响规律具有重要的意义。本文以无公切线双圆弧齿廓谐波
土石堤坝是我国水利工程建设的重要组成部分,其隐患问题严重威胁着工程安全,随着地球物理探测技术呈现多样性发展,综合物探技术的研究对堤坝隐患的及时发现和治理有着极为重要的意义,通过对目前常用于土石堤坝隐患探测的地球物理探测技术原理和应用特性进行梳理分析,总结了常用物探技术的局限性和适用条件;概括了综合物探技术的体系原则,阐述了基于GIS的综合物探数据分析系统;指出了目前综合物探技术发展中存在的问题和局
随着经济社会的进步,微机电系统的发展方兴未艾,对能量供应系统的也提出了更高的要求。微尺度燃烧器使用燃料作为储能介质,能量密度大,相比于锂离子电池要高出23个数量级,非常具有发展潜力。但目前微尺度燃烧尚未成熟,总的来看,微尺度燃烧主要面临的问题有:1、由于大面容比造成的热量损失;2、时间尺度的约束;3、过于狭小的通道造成的火焰不稳定。本文采用实验手段、化学反应动力学分析以及计算流体力学方法,对微尺度
卫星通信具有覆盖率高、传播距离远、组网灵活以及不受地理条件限制等优势,在航天测控、移动通信、数字广播电视等领域获得了广泛的应用。由于卫星通信信道的开放性,处于波束覆盖范围内的任意接收机均可对卫星信号进行监听,如何保障卫星通信的安全性是一个十分重要的问题。物理层安全技术利用信号设计、编码、调制等方法在物理层实现保密通信,能够兼顾无线通信的可靠性以及安全性;然而,由于信号维度的限制,传统单频信号在利用
哈密尔顿问题是结构图论中一个经典的研究课题,该问题与著名的四色问题存在着紧密联系.哈密尔顿问题在运筹学、通讯网络、社交网络、计算机科学、编码理论以及复杂性理论中都有着广泛应用.故而受到众多学者的青睐.本文主要研究图论中与哈密尔顿性质相关的一些问题,包括连通偶因子问题,哈密尔顿问题,最长圈问题以及哈密尔顿连通问题.全文共分为七章,下面分章节具体叙述本文的主要工作.第一章给出本论文的一些符号和术语,叙
近年来,教育改革不断推进,对初中物理实验教学提出了新的要求,新课程要求应充分尊重学生的主体地位。在以往初中物理实验教学中,通常是教师演示实验过程,让学生进行模仿,这不利于提升学生的学习和思考能力,也不利于学生掌握物理实验知识点。而合作学习顺应实验教学改革的潮流,能够从以往教师单纯讲解知识的方式转化为合作学习的模式,从而提升学生的团结合作能力以及对物理知识的探究能力。此外,学生在正式学习物理之前就已