本發(fā)明涉及信號生成，特別涉及一種基于生成式對抗網(wǎng)絡的無線信號生成方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的無線信號生成方法分為兩類，一種是模型驅(qū)動法，另一種是數(shù)據(jù)驅(qū)動法。模型驅(qū)動法是基于無線電物理傳播規(guī)律，構(gòu)建關(guān)于無線電傳播環(huán)境的空間數(shù)學模型，模擬無線電信號在給定環(huán)境下的生成過程，從而生成所需要的無線信號數(shù)據(jù)。該方法可解釋性強，可針對特定變量構(gòu)建顯式數(shù)學模型，可靈活擴展，可根據(jù)需求構(gòu)建不同環(huán)境的無線傳輸模型。

2、數(shù)據(jù)驅(qū)動法是基于真實環(huán)境下采集的無線信號數(shù)據(jù)，通過神經(jīng)網(wǎng)絡進行學習當前環(huán)境下的無線傳播知識，構(gòu)建當前環(huán)境下相關(guān)變量的非顯式模型，從而生成相關(guān)變量下的無線信號數(shù)據(jù)。該方法可捕捉并表達當前環(huán)境內(nèi)復雜特征與非線性關(guān)系，從而生成更為真實的當前環(huán)境無線信號數(shù)據(jù)。該方法需要預先采集一定數(shù)量的真實數(shù)據(jù)，并對相關(guān)變量進行標注。

3、現(xiàn)有無線信號生成技術(shù)多采用模型驅(qū)動的技術(shù)路線，通過構(gòu)建信號物理傳播模型，模擬無線信號在給定環(huán)境因素下生成過程。然而，這類技術(shù)基于所建模型與實際傳播模型間匹配度，如上述所說，多因素間互相耦合，關(guān)系復雜，數(shù)學模型較為復雜，大部分都是通過簡化或者假設(shè)的方式，對無線信號的某類特征或者特性進行近似描繪，本質(zhì)上是將無線信號的高維信息投影至低維空間，進行近似重構(gòu)，所生成信號僅有部分特定特征或者特性與真實信號相似，與實際真實信號間差異較大，適用范圍存在局限性，實用性較低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述狀況，本發(fā)明的主要目的是為了提出一種利用nmf的不同活躍度用戶長尾推薦方法與系統(tǒng)，以解決上述技術(shù)問題。

2、本發(fā)明提供了一種基于生成式對抗網(wǎng)絡的無線信號生成方法，所述方法包括如下步驟：

3、步驟1、將無線觀測信號輸入vae生成網(wǎng)絡，通過學習網(wǎng)絡參數(shù)并解耦無線觀測信號中的距離特征和環(huán)境特征，利用編碼器生成距離特征編碼和環(huán)境特征編碼；

4、通過學習網(wǎng)絡參數(shù)并解耦距離特征編碼和環(huán)境特征編碼，利用解碼器生成重構(gòu)信號；

5、通過分類器解耦環(huán)境特征編碼和距離特征編碼分別得到環(huán)境標簽和距離標簽；

6、通過vae生成網(wǎng)絡的損失函數(shù)更新生成式對抗學習網(wǎng)絡模型的參數(shù)；

7、步驟2、基于距離標簽和環(huán)境標簽，通過逆向網(wǎng)絡中的逆特征碼生成器與解碼器獲得生成信號；通過逆向網(wǎng)絡的損失函數(shù)更新生成式對抗學習網(wǎng)絡模型的參數(shù)；

8、步驟3、將無線觀測信號、重構(gòu)信號和生成信號輸入鑒別器生成分類結(jié)果，通過分類結(jié)果判斷信號的健全性，利用鑒別器的損失函數(shù)更新生成式對抗學習網(wǎng)絡模型的參數(shù)；

9、以迭代的方式重復步驟1至步驟3，直到指定次數(shù)后停止，輸出更新后的生成式對抗學習網(wǎng)絡模型的參數(shù)，并通過所述更新后的生成式對抗學習網(wǎng)絡模型的參數(shù)構(gòu)建分布；

10、步驟4、將距離標簽、環(huán)境標簽輸入信號生成器，通過合成法生成目標信號；將距離標簽、環(huán)境標簽和目標域環(huán)境標簽輸入信號生成器，通過轉(zhuǎn)換法生成目標信號。

11、本發(fā)明還提出一種基于生成式對抗網(wǎng)絡的無線信號生成系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

12、vae生成網(wǎng)絡模塊，用于：

13、將無線觀測信號輸入vae生成網(wǎng)絡，通過學習網(wǎng)絡參數(shù)并解耦無線觀測信號中的距離特征和環(huán)境特征，利用編碼器生成距離特征編碼和環(huán)境特征編碼；

14、通過學習網(wǎng)絡參數(shù)并解耦距離特征編碼和環(huán)境特征編碼，利用解碼器生成重構(gòu)信號；

15、通過分類器解耦環(huán)境特征編碼和距離特征編碼分別得到環(huán)境標簽和距離標簽；

16、通過vae生成網(wǎng)絡的損失函數(shù)更新生成式對抗學習網(wǎng)絡模型的參數(shù)；

17、逆向網(wǎng)絡模塊，用于：

18、基于距離標簽和環(huán)境標簽，通過逆向網(wǎng)絡中的逆特征碼生成器與解碼器獲得生成信號；通過逆向網(wǎng)絡的損失函數(shù)更新生成式對抗學習網(wǎng)絡模型的參數(shù)；

19、鑒別器模塊，用于：

20、將無線觀測信號、重構(gòu)信號和生成信號輸入鑒別器生成分類結(jié)果，通過分類結(jié)果判斷信號的健全性，利用鑒別器的損失函數(shù)更新生成式對抗學習網(wǎng)絡模型的參數(shù)；

21、信號生成模塊，用于：

22、將距離標簽、環(huán)境標簽輸入信號生成器，通過合成法生成目標信號；將距離標簽、環(huán)境標簽和目標域環(huán)境標簽輸入信號生成器，通過轉(zhuǎn)換法生成目標信號。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果如下：

24、1、本發(fā)明將無線信號生成構(gòu)建為層級隱變量估計問題，可同時適用于合成法與轉(zhuǎn)換法，充分挖掘了空間環(huán)境特征與信號間的耦合關(guān)系，相比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)驅(qū)動方法，具有較好的靈活性與可解釋性，擴大了方法適用范圍。

25、2、本發(fā)明通過生成網(wǎng)絡與逆向網(wǎng)絡交互對抗訓練，充分挖掘信號與標簽間耦合關(guān)系，同時引入鑒別器分辨評價觀測信號與重構(gòu)信號的真實性，增強生成信號與標簽特征間的緊密性，相較于傳統(tǒng)學習框架，所生成的無線信號與真實空間環(huán)境特征間的關(guān)系更為緊密，相對更為逼真、實用。

26、3、本發(fā)明用于生成與空間環(huán)境特征緊耦合的無線信號，可有效支撐相關(guān)方向數(shù)據(jù)增強技術(shù)與應用，可有效降低相關(guān)無線系統(tǒng)開發(fā)與評估的數(shù)據(jù)采集成本。

27、本發(fā)明的附加方面與優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實施例了解到。

技術(shù)特征：

1.一種基于生成式對抗網(wǎng)絡的無線信號生成方法，其特征在于，所述方法基于生成模型實現(xiàn)，所述生成模型由vae生成網(wǎng)絡、逆向網(wǎng)絡、鑒別器和信號生成器構(gòu)成，vae生成網(wǎng)絡與逆向網(wǎng)絡共用解碼器，所述方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于生成式對抗網(wǎng)絡的無線信號生成方法，其特征在于，在所述步驟1中，將無線觀測信號輸入vae生成網(wǎng)絡，通過學習網(wǎng)絡參數(shù)并解耦無線觀測信號中的距離特征和環(huán)境特征，利用編碼器生成距離特征編碼和環(huán)境特征編碼，對應過程存在的關(guān)系式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于生成式對抗網(wǎng)絡的無線信號生成方法，其特征在于，在所述步驟1中，通過學習網(wǎng)絡參數(shù)并解耦距離特征編碼和環(huán)境特征編碼，利用解碼器生成重構(gòu)信號，對應過程存在的關(guān)系式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于生成式對抗網(wǎng)絡的無線信號生成方法，其特征在于，在所述步驟1中，通過分類器解耦環(huán)境特征編碼和距離特征編碼，分別得到環(huán)境標簽和距離標簽，對應過程存在的關(guān)系式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于生成式對抗網(wǎng)絡的無線信號生成方法，其特征在于，在所述步驟1中，通過vae生成網(wǎng)絡的損失函數(shù)更新生成式對抗學習網(wǎng)絡模型的參數(shù)，vae生成網(wǎng)絡的損失函數(shù)由經(jīng)驗證據(jù)下界構(gòu)建，關(guān)系式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于生成式對抗網(wǎng)絡的無線信號生成方法，其特征在于，在步驟2中，基于距離標簽和環(huán)境標簽，通過逆向網(wǎng)絡中的逆特征碼生成器與解碼器獲得生成信號，對應過程存在的關(guān)系式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于生成式對抗網(wǎng)絡的無線信號生成方法，其特征在于，在所述步驟2中，通過逆向網(wǎng)絡的損失函數(shù)更新生成式對抗學習網(wǎng)絡模型的參數(shù)，逆向網(wǎng)絡的損失函數(shù)表達式為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于生成式對抗網(wǎng)絡的無線信號生成方法，其特征在于，在所述步驟3中，利用鑒別器的損失函數(shù)更新生成式對抗學習網(wǎng)絡模型的參數(shù)，鑒別器的損失函數(shù)表達式為：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于生成式對抗網(wǎng)絡的無線信號生成方法，其特征在于，在所述步驟4中，將距離標簽、環(huán)境標簽輸入信號生成器，通過合成法生成目標信號，具體步驟如下：

10.一種基于生成式對抗網(wǎng)絡的無線信號生成系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)應用如上述權(quán)利要求1至9任意一項所述的一種基于生成式對抗網(wǎng)絡的無線信號生成方法，所述系統(tǒng)包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出一種基于生成式對抗網(wǎng)絡的無線信號生成方法，該方法包括：將無線觀測信號輸入網(wǎng)絡模型，生成距離特征編碼和環(huán)境特征編碼并生成重構(gòu)信號；通過特征編碼和距離特征編碼得到環(huán)境標簽和距離標簽；通過VAE生成網(wǎng)絡的損失函數(shù)更新網(wǎng)絡模型的參數(shù)；基于距離標簽和環(huán)境標簽，通過逆向網(wǎng)絡獲得生成信號；通過逆向網(wǎng)絡的損失函數(shù)更新網(wǎng)絡模型的參數(shù)；將無線觀測信號、重構(gòu)信號和生成信號輸入鑒別器生成分類結(jié)果，利用鑒別器的損失函數(shù)更新網(wǎng)絡模型的參數(shù)；訓練網(wǎng)絡模型并輸出更新后的參數(shù)，基于更新后的參數(shù)構(gòu)建分布；將無線觀測信號輸入信號生成器生成目標信號。本發(fā)明相比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)驅(qū)動方法，具有較好的靈活性與可解釋性，擴大了方法適用范圍。

技術(shù)研發(fā)人員：胡可可,李玉蕭,趙博白
受保護的技術(shù)使用者：湖南大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9