[发明专利]环境知识库辅助下在线无线信道获取优化方法

说明书

本发明公开了一种环境知识库辅助下在线无线信道获取优化方法。包括：在信道环境变化时，从新的信道环境中萃取知识，从而构建新的环境知识库；采用人工智能等算法设计信道反馈的优化方法；将接收到的码字同环境知识库一起，输入到信道反馈优化模块，输出所需的高精度信道信息。本发明在信道获取的工作过程中，不引入额外通信开销的前提下，实现了提高反馈准确度的功能，减小了信道环境变化对信道获取的影响。

技术领域

本发明涉及一种环境知识库辅助下在线无线信道获取优化方法，属于通信技术领域。

背景技术

随着移动设备的快速发展和数据流量的爆炸性增长，对于无线通信的需求也在日益增长。其中，大规模多输入多输出(Massive Multiple-Input Multiple-Output，MassiveMIMO)是5G的关键技术，并将在6G中起到重要作用，它极大的提高了频谱效率，改善了覆盖范围和功耗，降低了终端复杂度。而发射机获得的信道状态信息(Channel StateInformation)的质量，决定了MIMO的增益大小。而CSI的获取依赖于信道估计，这一过程会带来很大的训练开销。而在频分双工(Frequency-Division Duplexing,FDD)系统中，由于上下行信道不具有互易性，用户需要将估计到的CSI反馈回基站，这一反馈过程占用了大量的上行资源。因此，如何将CSI高效地反馈到基站(Base Station,BS)成为了MIMO中的一个重要问题。

在1G到5G中，CSI的获取都是由矢量量化、压缩感知等传统算法实现。这些算法已经由严格的数学证明出在普适场景下有性能下界。然而在下一代移动通信中，对信道环境的感知与利用是一个重要的议题。由于在实际系统中，基站部署后其周围环境会在一段时间内相对保持固定。因此，有效利用环境信息可以在一定程度上改善CSI的获取。

然而，利用环境信息来改善CSI获取存在以下问题。一方面，环境知识库的使用，需要经历一个数据搜集、知识提取、知识分发的三步过程，这一过程需要花费一定的时间；另一方面，一旦环境改变，知识库就需要重新建立或调整，而重新经历一个上述的三步过程，势必会影响通信系统的正常运行。因此，在面对环境改变等因素影响时，如何在不影响通信系统工作的情况下，调整环境知识库，对于借助环境知识库的CSI获取具有重要的意义。

发明内容

发明目的：本发明提出一种环境知识库辅助下在线无线信道获取优化方法，在不同的信道环境中，调整环境知识库，在不增加额外通信开销的前提下，降低信道环境变化带来的性能损失。

技术方案：本发明所述的一种环境知识库辅助下在线无线信道获取优化方法，包括以下步骤：

(1)在信道环境变化时，从新的环境信息中提取知识，从而构建新的环境知识库；

(2)采用人工智能等算法设计信道反馈的优化方法；

(3)将接收到的码字同环境知识库一起，输入到(2)中设计的信道反馈优化模块，输出所需的高精度信道信息。

所述步骤(1)所述的知识库含有多模态的环境知识，不局限于人为设计的特征；所述的信道环境变化，不局限于自然环境中的环境变化，包含任意两个不相同的环境之间的切换。

所述步骤(2)所述的人工智能等算法主要包括神经网络架构和参数。

所述基于人工智能的算法采用端到端的学习方式，训练改善模块参数,使代价函数最小，代价函数描述如下：

其中，T为训练集样本数，‖·‖₂为欧几里得范数，获得的重建信道，改善模块调整后的信道，s_i为基站接收到的码字，为附加编码器对再次编码后的码字。

与现有技术相比，本发明的有益效果：在信道获取的工作过程中，不引入额外通信开销的前提下，实现提高反馈的准确度，减小了信道环境变化对信道获取的影响。