【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及無線通信，特別是涉及一種基于語義重要性指導(dǎo)的資源分配數(shù)字語義通信系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、語義通信是一種可以在物理信道中以更少的比特更有效和魯棒地傳遞各種/多模態(tài)源所承載的含義，這也可以通過僅傳輸相關(guān)甚至因果信息來更好地支持下游應(yīng)用；深度學(xué)習(xí)則是一類模式分析方法的統(tǒng)稱，其中可解釋性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即通過讓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有清晰的內(nèi)部知識(shí)表達(dá)，去匹配人類自身的知識(shí)框架，從而人們可以在語義層面對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修改。
2、1g-5g移動(dòng)的通信系統(tǒng)通過增加信息傳輸?shù)奈锢砭S度來不斷提高系統(tǒng)容量，例如，增加頻譜資源、挖掘新的時(shí)-頻-空和電磁特征，或者改變資源的利用方式。然而，高質(zhì)量的頻譜資源正迅速變得稀缺，并且由于在高頻帶中的傳輸，小區(qū)和天線的密度不斷增加；超高數(shù)據(jù)速率通信的潛在能量消耗是壓倒性的。所有這些因素都表明，傳統(tǒng)的移動(dòng)通信系統(tǒng)的演進(jìn)路徑存在瓶頸。不同于傳統(tǒng)通信追求精確的信息傳遞，語義通信關(guān)注的重點(diǎn)不再是準(zhǔn)確、完整的傳輸和恢復(fù)通信內(nèi)容，而是挖掘通信內(nèi)容背后的意義和傳輸內(nèi)容的有效性。除此之外，由于語義通信的實(shí)現(xiàn)依托于深度學(xué)習(xí)(deep?learning,dl)和自然語言處理(naturallanguage?processing,nlp)等新型技術(shù)，因此，語義通信不僅可以一定程度的壓縮所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，在有限帶寬資源下傳輸更為有效、準(zhǔn)確的內(nèi)容，而且有著更智能的判斷和更強(qiáng)大的計(jì)算能力。基于上述特性，相較于傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)而言語義通信系統(tǒng)具有很好的性能優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用前景。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝巳缦路桨福?/p>
3、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于語義重要性指導(dǎo)的資源分配數(shù)字語義通信系統(tǒng)，包括：語義編碼器模塊、語義重要性模塊、資源分配模塊和語義解碼器模塊。
4、所述語義編碼器模塊，用于對(duì)源數(shù)據(jù)進(jìn)行語義特征提取；所述語義編碼器模塊包括2d卷積層以及殘差塊。
5、所述語義重要性模塊，用于根據(jù)提取到的語義特征計(jì)算出不同特征的特征重要性權(quán)值，并根據(jù)所述語義特征和所述特征重要性權(quán)值，得到帶有重要性標(biāo)簽的語義特征數(shù)據(jù)流。
6、所述資源分配模塊，用于基于不同特征的特征重要性權(quán)值，確定每個(gè)所述帶有重要性標(biāo)簽的語義特征數(shù)據(jù)流的功率分配以及子載波的分配策略。
7、所述語義解碼器模塊，用于基于每個(gè)所述帶有重要性標(biāo)簽的語義特征數(shù)據(jù)流的功率分配以及子載波的分配策略，對(duì)源數(shù)據(jù)進(jìn)行語義重構(gòu)；所述語義解碼器模塊包括2d卷積層、殘差塊以及全連接層。
8、可選的，還包括：抽象物理層信道模塊。
9、所述抽象物理層信道模塊，用于基于不同特征的特征重要性權(quán)值，通過模擬交織技術(shù)引入隨機(jī)誤比特率，對(duì)深度信源信道聯(lián)合編碼進(jìn)行優(yōu)化。
10、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于語義重要性指導(dǎo)的資源分配數(shù)字語義通信系統(tǒng)的通信方法，包括：
11、獲取源數(shù)據(jù)；所述源數(shù)據(jù)包括圖片或視頻片段。
12、將所述源數(shù)據(jù)輸入至訓(xùn)練好的語義編碼器，得到所述源數(shù)據(jù)的語義特征。
13、將所述語義特征輸入至語義重要性模型，得到帶有重要性標(biāo)簽的語義特征數(shù)據(jù)流。
14、基于不同特征的特征重要性權(quán)值，確定每個(gè)所述帶有重要性標(biāo)簽的語義特征數(shù)據(jù)流的功率分配以及子載波的分配策略。
15、根據(jù)每個(gè)所述帶有重要性標(biāo)簽的語義特征數(shù)據(jù)流的功率分配以及子載波的分配策略，基于訓(xùn)練好的語義解碼器，對(duì)源數(shù)據(jù)進(jìn)行語義重構(gòu)。
16、可選的，所述語義編碼器的訓(xùn)練過程為：
17、根據(jù)任務(wù)需求收集并整理輸入數(shù)據(jù)；所述輸入數(shù)據(jù)包括圖片或視頻片段。
18、對(duì)所述輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到處理后的輸入數(shù)據(jù)。
19、根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的類型，選擇語義編碼模型。
20、根據(jù)所述語義編碼模型，構(gòu)建完整的編解碼器模型。
21、根據(jù)所述處理后的輸入數(shù)據(jù)，對(duì)所述編解碼器模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的語義編碼器。
22、可選的，所述語義解碼器的訓(xùn)練過程為：
23、根據(jù)任務(wù)需求收集并整理輸入數(shù)據(jù)；所述輸入數(shù)據(jù)圖片或視頻片段。
24、對(duì)所述輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到處理后的輸入數(shù)據(jù)。
25、根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的類型，選擇語義解碼模型。
26、根據(jù)所述語義解碼模型，構(gòu)建完整的編解碼器模型。
27、根據(jù)所述處理后的輸入數(shù)據(jù)，對(duì)所述編解碼器模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的語義解碼器。
28、可選的，所述語義編碼模型的數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)為分類算法決策樹或cnn結(jié)構(gòu)。
29、可選的，所述語義解碼模型的數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)為分類算法決策樹或cnn結(jié)構(gòu)。
30、可選的，所述語義編碼器的編碼公式為：
31、
32、其中，e表示有輸入圖像轉(zhuǎn)換的符號(hào)向量；e表示語義編解碼器；x表示輸入的源數(shù)據(jù)；h,w,c分別表示待量化數(shù)據(jù)的長(zhǎng)，寬和通道數(shù)；θ1表示語義解碼器的參數(shù)。
33、可選的，所述語義解碼器的解碼公式為：
34、
35、其中，x′表示重建的圖像；θ2是語義解碼器的參數(shù)；d表示語義解碼器；表示物理層的比特流經(jīng)過二進(jìn)制解碼，再經(jīng)解量化公式得到連續(xù)變化的模型量。
36、可選的，基于不同特征的特征重要性權(quán)值，確定每個(gè)所述帶有重要性標(biāo)簽的語義特征數(shù)據(jù)流的功率分配以及子載波的分配策略，具體包括：
37、根據(jù)公式確定每個(gè)所述帶有重要性標(biāo)簽的語義特征數(shù)據(jù)流的功率分配以及子載波的分配策略。
38、其中，a表示分配向量；pk表示每個(gè)語義流信號(hào)的發(fā)送總功率；k表示語義重要性流信號(hào)個(gè)數(shù)；k表示語義重要性流信號(hào)的序號(hào)；l表示占用的占用子載波個(gè)數(shù)；l表示子載波的序號(hào)；ωk為語義發(fā)送向量；αk,m表示第k流信號(hào)的分配向量；berk,l表示分配在第l個(gè)子載波的第k流信號(hào)的誤碼率；berave表示平均誤比特率；pl表示每個(gè)子載波的發(fā)送功率；pk表示每流信號(hào)的發(fā)送總功率；psum各語義流信號(hào)的發(fā)送總功率。
39、根據(jù)本申請(qǐng)?zhí)峁┑木唧w實(shí)施例，本申請(qǐng)公開了以下技術(shù)效果：
40、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于語義重要性指導(dǎo)的資源分配數(shù)字語義通信系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括：語義編碼器模塊、語義重要性模塊、資源分配模塊和語義解碼器模塊；語義編碼器模塊，用于對(duì)源數(shù)據(jù)進(jìn)行語義特征提取；語義編碼器模塊包括2d卷積層以及殘差塊；語義重要性模塊，用于根據(jù)提取到的語義特征計(jì)算出不同特征的特征重要性權(quán)值，并根據(jù)語義特征和特征重要性權(quán)值，得到帶有重要性標(biāo)簽的語義特征數(shù)據(jù)流；資源分配模塊，用于基于不同特征的特征重要性權(quán)值，確定每個(gè)帶有重要性標(biāo)簽的語義特征數(shù)據(jù)流的功率分配以及子載波的分配策略；語義解碼器模塊，用于基于每個(gè)帶有重要性標(biāo)簽的語義特征數(shù)據(jù)流的功率分配以及子載波的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于語義重要性指導(dǎo)的資源分配數(shù)字語義通信系統(tǒng)，其特征在于，包括：語義編碼器模塊、語義重要性模塊、資源分配模塊和語義解碼器模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于語義重要性指導(dǎo)的資源分配數(shù)字語義通信系統(tǒng)，其特征在于，還包括：抽象物理層信道模塊；
3.一種基于語義重要性指導(dǎo)的資源分配數(shù)字語義通信系統(tǒng)的通信方法，其特征在于，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信方法，其特征在于，所述語義編碼器的訓(xùn)練過程為：
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信方法，其特征在于，所述語義解碼器的訓(xùn)練過程為：
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通信方法，其特征在于，所述語義編碼模型的數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)為分類算法決策樹或CNN結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通信方法，其特征在于，所述語義解碼模型的數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)為分類算法決策樹或CNN結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信方法，其特征在于，所述語義編碼器的編碼公式為：
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信方法，其特征在于，所述語義解碼器的解碼公式為：
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于語義重要性指導(dǎo)的資源分配數(shù)字語義通信系統(tǒng)，其特征在于，包括：語義編碼器模塊、語義重要性模塊、資源分配模塊和語義解碼器模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于語義重要性指導(dǎo)的資源分配數(shù)字語義通信系統(tǒng)，其特征在于，還包括：抽象物理層信道模塊；
3.一種基于語義重要性指導(dǎo)的資源分配數(shù)字語義通信系統(tǒng)的通信方法，其特征在于，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信方法，其特征在于，所述語義編碼器的訓(xùn)練過程為：
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信方法，其特征在于，所述語義解碼器的訓(xùn)練過程為：
6.根據(jù)權(quán)利要求...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高暉，馬睿，許文俊，譚晉徽，曹若菡，別志松，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京郵電大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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