[发明专利]一种基于星型生成对抗网络的信道特性迁移方法

说明书

本发明涉及了一种基于星型生成对抗网络的信道特性迁移方法，属于无线通信信号仿真生成领域。该方法首先构建具有不同信道特性域的多数据集、分别标注各域信道特性参数；设计单个生成器结合多个鉴别器的星型生成对抗网络的迁移学习架构，并对生成器和鉴别器分别设计适合无线传输信道迁移的优化目标函数；通过生成器与多个鉴别器间的博弈训练使生成器模型具备学习多域信道特征的能力，从而实现信号间无线信道传输特性的多领域转换。本发明可解决复杂无线信道多域特征迁移时传统的一对一模型训练低效且模型不易收敛的问题，其使用单一的一对多模型即可实现多域特征转换，模型灵活易训练，具有较高的实用价值。

技术领域

本发明涉及无线通信信号的仿真生成领域，尤其涉及一种基于星型生成对抗网络的信道特性迁移方法。

背景技术

信道特性迁移是信道传输质量分析等领域的基础技术，在民用领域有广泛的应用。不同场景下的信道传输质量良莠不齐，信道特性迁移技术是仿真和分析信道特性的有效手段，为改进通信系统以提高信号传输质量提供重要依据。

传统的信道特性迁移方法依赖于信道传输前后成对的输入输出样本，但是对应信道输入的输出信号样本很难获取，也导致传统的迁移方法难以满足实际应用需求。近年来逐步发展了隐式信道特性迁移方法能够避免对信道模型的显式假设，能够通过模型训练的方式迁移生成具有信道传输特征的信号，但该迁移方式使用一对一的领域转换模型，当信道特性中包含多种信道特征时，即涉及多个领域转换时，需要多次对模型进行重新训练，效率低下且模型训练不易收敛。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种基于星型生成对抗网络的信道特性迁移方法，该方法使用单一的一对多模型即可实现多域特征转换，模型灵活易训练，具有较高的应用价值。

本发明所采取的技术方案是：

一种基于星型生成对抗网络的信道特性迁移方法，包括以下步骤：

(1)对实际采集的无线通信信号进行标注，分别构建频偏训练数据集、信噪比训练数据集、衰落训练数据集；

(2)基于一对多的星型生成对抗网络构建面向一维信号的多维信道特性迁移网络，所述星型生成对抗网络包括生成器、重建器与多个鉴别器；

(3)分别设计生成器、重建器与多个鉴别器中的优化目标函数；

(4)使用步骤(1)中的训练数据集，基于训练优化策略对星型生成对抗网络进行训练，得到训练好的生成器；

(5)将待迁移样本输入生成器，生成得到迁移后的信号样本数据。

进一步的，步骤(1)中训练数据集的构建方法为：

(101)将无线通信信号信道传输特性分为频偏特性域、信噪比特性域、衰落特性域；

(102)设置Mask_Vector变量，采用one-hot编码，用于表征频偏特性域、信噪比特性域和衰落特性域；

(103)按照频偏特性对所有实际采集的BPSK信号进行分类标注，频偏分为0、(0～2.5％)Rs、(2.5～5％)Rs，(5～10％)Rs、10％Rs以上共五类；

(104)按照信噪比特性对所有实际采集的BPSK信号进行分类标注，信噪比特性分为10dB及以下、10～20dB、20～30dB，30dB以上共四类；

(105)按照衰落特性对所有实际采集的BPSK信号进行分类标注，幅度分为-90dB及以下、-90dB～-80dB、-80dB～-70dB，-70dB～-60dB、-60dB以上共五类。

进一步的，步骤(2)中的星型生成对抗网络包括一组生成器和三组鉴别器，三组鉴别器分别对应频偏特性域、信噪比特性域、衰落特性域的博弈训练；