在軟件無線電的基本架構(gòu)的基礎(chǔ)上,提出了一種新的以深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為核心的無線通信架構(gòu)的設(shè)計方法及其應(yīng)用,并提出了智能和智能定義無線電(intelligent and intelligent defined radio,IR/IDR)的概念.基于系統(tǒng)級整體優(yōu)化的思想,IR/IDR采用多種不同的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(deep neural network,DNN)替代傳統(tǒng)軟件無線電的各個功能模塊,使無線通信系統(tǒng)成為一個可端到端優(yōu)化的整體.而DNN良好的融合特性,還使得基于新方法的系統(tǒng)在不增加額外成本的前提下方便地擴展后續(xù)功能.更重要的是,通過將多個基于新方法的無線信號發(fā)射或接收端的DNN融合后,還可以對整個無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在更廣義的角度上進行管理和優(yōu)化.IR/IDR是一種新的理論和應(yīng)用模式,它將通信問題演變?yōu)橛嬎愫蛿?shù)據(jù),代表了未來無線通信發(fā)展的方向. 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)學(xué)報. 2020年05期 第41-47頁

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

軟件定義無線電通信系統(tǒng)

在SDR之上的IR/IDR系統(tǒng)如圖2所示.其采用系統(tǒng)DNN替代SDR數(shù)字域的功能,如信源編解碼、數(shù)字上下變頻、調(diào)制解調(diào)等.系統(tǒng)DNN由多個子DNN構(gòu)成,各子DNN分別對應(yīng)于數(shù)字域中各個模塊的功能.利用子DNN組成的系統(tǒng)DNN進行訓(xùn)練,達(dá)到系統(tǒng)的整體優(yōu)化,從而獲得更高的系統(tǒng)有效性和穩(wěn)定性,這即是“智能定義的無線電”的核心思想.引入高集成度的系統(tǒng)DNN,不僅可以獲得系統(tǒng)層最優(yōu),還可以大幅度降低無線電通信系統(tǒng)硬件系統(tǒng)的復(fù)雜度.也就是說,傳統(tǒng)SDR通信系統(tǒng)A/D之后的大量FPGA和DSP器件,在IR/IDR系統(tǒng)通信系統(tǒng)中會被一個DNN芯片所取代,其成本與功耗,與SDR系統(tǒng)相比,會有明顯優(yōu)勢.

一個理想的基于IR/IDR的無線通信系統(tǒng)如圖3所示.系統(tǒng)采用DNN替代了傳統(tǒng)無線電信號收-發(fā)系統(tǒng)中的信號預(yù)處理(包括信源編解碼、信道編解碼、調(diào)制與解調(diào)、交織與均衡、波束合成)、DDC以及數(shù)字上變頻(digital up conversion,DUC)的全過程.理想的基于IR/IDR的無線通信系統(tǒng)可以通過DNN全過程的訓(xùn)練而達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu),在穩(wěn)定的加性高斯白噪聲信道中容易達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu),但受制于實現(xiàn)成本和DNN的訓(xùn)練難度,在變參信道或者多徑復(fù)雜的信道如瑞利信道下可能需要有大規(guī)模的訓(xùn)練才能有較好的性能.圖4給出一個易于實現(xiàn)IDR系統(tǒng)方案.與理想系統(tǒng)相比,該方案中的數(shù)字上變頻與部分?jǐn)?shù)字下變頻功能依舊采用傳統(tǒng)方式實現(xiàn).該方案在保持理想IR/IDR優(yōu)勢的同時,可有效降低實現(xiàn)成本和網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練難度.


本文編號：2909801