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摘要:本发明公开了一种基于Koopman算子和机器学习的信道预测方法、系统、终端及介质,包括:基于基站存储设备,对临近历史时刻的信道状态信息X进行保存;采集不同信噪比下的信道状态的训练数据集,并基于采集到的训练数据集对卷积神经网络进行训练;基于Koopman算子理论和经过训练的卷积神经网络,将历史时刻信道状态信息X映射至线性变化的不变子空间中,得到历史时刻映射变量Υ;基于所获取的历史时刻映射变量Υ推导出Koopman算子,基于Koopman算子得到目标时刻不变子空间的映射向量;基于全连接网络,将目标时刻不变子空间的映射向量转变为目标时刻的信道状态信息。本发明基于利用通信基站储存的有效信息、Koopman算子理论及机器学习原理,提高了机器学习方法预测的准确性。
主权项:1.基于Koopman算子和机器学习的信道预测方法,其特征在于,包括:基于基站存储设备,对临近历史时刻的信道状态信息X进行保存;采集不同信噪比下的信道状态的训练数据集,并基于采集到的训练数据集对卷积神经网络进行训练;基于Koopman算子理论和经过训练的卷积神经网络,将历史时刻信道状态信息X映射至线性变化的不变子空间中,得到历史时刻映射变量Υ;基于所获取的历史时刻映射变量Υ推导出Koopman算子,基于Koopman算子得到目标时刻不变子空间的映射向量;基于全连接网络,将目标时刻不变子空间的映射向量转变为目标时刻的信道状态信息;所述基于Koopman算子理论和经过训练的卷积神经网络,将历史时刻信道状态信息X映射至线性变化的不变子空间中,得到历史时刻映射变量Υ;具体为:卷积神经网络对历史时刻信道状态信息X进行卷积处理,使其映射至线性不变子空间中,得到映射变量Υ;其中,历史时刻信道状态信息N为发射端天线数,T为历史时间窗宽,C为输出的通道数,此处为2,即信道状态信息的实部和虚部;卷积神经网络中使用大小为2×3的卷积核,卷积神经网络的padding设置为1,0,1,1;使用的激活函数为LeakyRelu如公式2所示: 其中,σ∈0,1实现对数据的非线性映射;卷积神经网络包含L层卷积操作Conv,卷积神经网络的输出为将每一个时间步的数据进行全连接操作FC,输出映射变量Υ如公式3所示:Υ=EncoderX=FCConvX3其中,是T-L×Cout×N的矩阵,Cout为输出通道数,L为卷积神经网络的层数,输入的窗宽满足T-LCout×N+1;Υ是第L+1到T时刻的隐变量的集合;在窗宽T-L中的所有时刻的隐变量近似满足线性变化,如公式4所示:yt+1=ytK4其中,K是Cout×N×Cout×N的矩阵;所述基于Koopman算子得到目标时刻不变子空间的映射向量,具体为:基于映射变量Υ计算Koopman算子在不变子空间的有限维估计K,通过有限维估计K得到目标时刻在不变子空间的映射向量;将映射变量Υ的第L+1到T-1时刻的向量组合为矩阵,记为Υ1,第L+2到T时刻的向量组合为矩阵Υ2,Υ1和Υ2的表达式如公式5和公式6所示: 若不考虑噪声,Υ1和Υ2的关系如公式7所示:Υ2=Υ1K7在噪声满足高斯分布的假设下,矩阵K满足如公式8条件: 矩阵K通过最小二乘法如公式9、公式10和公式11得到: 通过K得到后S时间步的隐变量
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百度查询: 杭州勒贝格智能系统有限责任公司 基于Koopman算子和机器学习的信道预测方法、系统、终端及介质
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