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专利号: 201810391478X
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于深度学习的上行免信令非正交多址接入NOMA系统多用户检测方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1,用连续时隙动态模型对基站端的接收信号进行建模;

步骤2,用K-SVD方法训练稀疏表示字典,用于将接收信号稀疏表示;

步骤3,建立多层降噪自动编码机SDA结构,构建训练集、误差函数和训练深度结构,基于测试集测试性能,最后用优化后的自动编码机SDA恢复接收信号;

步骤3具体包括以下步骤:

(301)、建立一个4层的多层降噪自动编码机SDA结构式(4):式中 和 为加权矩阵,

和 为偏差向量,xh1、xh2和xh3分别为第1、2和3层的输出,为输出信号; 为非线性的算法,y表示接收信号;

(i) (i)

(302),由l与接收信号相对应的发送信号(y ,x )构建训练集Dtrain:Dtrain={(y(1),x(1)),(y(2),x(2)),…,(y(i),x(i)),...,(y(i),x(l))},         (5)在无监督的学习框架下,学习一个从接收信号y到发送信号x的非线性映射;i=1,

2...l;

(303)、定义一个非线性映射 式中ΩL={W1,b1,W2,b2,W3,b3,W4,b4}为参数集,利用均方误差MSE函数作为训练集Dtrain的误差函数:(304)、利用反向传播算法最小化误差函数;

(305)、由s对接收信号与相对应的发送信号(y(i),x(i))组成测试集Dtest:(1) (1) (2) (2) (i) (i) (s) (s)Dtest={(y ,x ),(y ,x ),…,(y ,x ),…,(y ,x )},      (8)在测试集Dtest上测试SDA的性能,将测试集代入误差函数,误差函数的值小于设定的阈值则结束优化,大于设定的阈值则重新构建训练集;i=1,2...s。

2.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的上行免信令非正交多址接入NOMA系统多用户检测方法,其特征在于,

步骤1具体包括以下步骤:

根据用户的活动情况在连续的时隙内存在的相关性,采用连续时隙动态模型将基站接收信号建模为结构化的信号;

连续时隙动态模型的目的在于恢复发送信号X;

X=[x[1],x[2],…,x[t],…,x[T]],式中x[t]为第t个时隙的发送信号,Y=[y[1],y[2],…,y[t],…,y[T]]表示T个连续时隙的接收信号,y[t]为第t个时隙的接收信号,将第t个时隙的接收信号y[t]表示为单时隙静态模型式(1):式中 A[t]为融合了信道增益和扩频信息的等效信道矩阵;N×K表示等效矩阵的大小,其中N表示基站处配置的天线数,K表示配置了单根接收天线的 被 服务 用 户数 ; 表 示第 k个 用 户和基 站之 间的 信道向 量 ;

表示高斯噪声向量, 表示第t个时隙第N个子载波上的高斯噪声,且 即服从均值为0,方差为δ2的复高斯分布。

3.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的上行免信令非正交多址接入NOMA系统多用户检测方法,其特征在于,

步骤2采用K-SVD方法从给定的接收信号Y中训练出稀疏表示字典,目标函数表示为式(2):

式中 和 分别表示字典D和加权系数矩阵X的可允许集,||·||F表示Frobenius范数;

K-SVD方法每次只更新稀疏表示字典中的一个原子,即字典矩阵D的任一列di:式中 表示矩阵Ei中的第wi列, 表示估计误差矩阵, 表示 的支撑集, 表示加权系数矩阵X的第i行,||·||2表示2范数;s.t.表示subject to,表示前面的公式受约束于后面的条件;

用训练出的稀疏表示字典将多用户检测时的接收信号进行稀疏表示。

4.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的上行免信令非正交多址接入NOMA系统多用户检测方法,其特征在于,

步骤(304)具体包括以下步骤:(a)将训练集Dtrain代入误差函数,计算出SDA输出信号 和实际发送信号x之间的误差L(ΩL);

(b)将误差L(ΩL)从输出层向输入层反向传播,反向传播的过程中,根据误差使用梯度下降法调整参数集ΩL中参数的值:ΔΩL=input*η*L(ΩL),   (7)式中ΔΩL为各个参数的变化量组成的集合,input为各个参数所在节点的输入值组成的集合,η表示学习速率;

(c)将训练集输入调整后的SDA,计算误差;

(d)迭代步骤(a)-(c),直至误差函数的值小于设定的阈值。

5.根据权利要求4所述的一种基于深度学习的上行免信令非正交多址接入NOMA系统多用户检测方法,其特征在于,

非线性算法