DE102020116075B4

DE102020116075B4 - Kommunikationssystem mit einer konfigurierbaren modulationsordnung und zugehöriges verfahren und vorrichtung

Info

Publication number: DE102020116075B4
Application number: DE102020116075.5A
Authority: DE
Inventors: Jakob HOYDIS; Faycal AIT AOUDIA; Mathieu Goutay
Original assignee: Nokia Technologies Oy
Current assignee: Nokia Technologies Oy
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2020-06-18
Publication date: 2021-11-04
Anticipated expiration: 2040-06-19
Also published as: DE102020116075A1; US20200403723A1; FI20195547A1; CN112118203B; CN112118203A; US11082149B2

Abstract

System (10), mit:einem Sender (12), der dazu konfiguriert ist, eine Mitteilung in einen Vektor von Kanalsymbolen zur Übertragung über einen Kanal (16) zu kodieren, wobei der Sender (12) dazu konfiguriert ist, die Mitteilung gemäß einer Modulationsordnung m, die bis zu einer maximalen Modulationsordnung Mmax anpassbar ist, zu kodieren; undeinem Empfänger (14), der dazu konfiguriert ist, einen Vektor von Abtastungen zu empfangen, der durch den Kanal (16) erzeugt wird, als Reaktion auf den Vektor von Kanalsymbolen, der durch den Sender (12) übertragen wird, wobei der Empfänger (14) dazu konfiguriert ist, einen ersten Vorhersagevektor (50) für die Mitteilung, die durch den Sender (12) kodiert ist, zu bestimmen, und wobei der Empfänger (14) eine Abschneideschicht (52) umfasst, die dazu konfiguriert ist, eines oder mehrere Elemente des ersten Vorhersagevektors (50) zu eliminieren, in einem Fall, in dem die Modulationsordnung m kleiner als die maximale Modulationsordnung Mmax ist, um einen zweiten Vorhersagevektor (56), der auf die Modulationsordnung zugeschnitten ist, zu erzeugen, von dem eine Vorhersage der Mitteilung, die durch den Sender (12) kodiert ist, identifiziert wird.

Description

TECHNOLOGISCHES GEBIET
Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel betrifft allgemein Kommunikationssysteme und insbesondere Kommunikationssysteme mit einer konfigurierbaren Modulationsordnung und Verfahren und Vorrichtungen zum Trainieren von sowohl einem Sender als auch einem Empfänger solch eines Kommunikationssystems, um die konfigurierbare Modulationsordnung bereitzustellen.
HINTERGRUND
In Kommunikationssystemen, wie zum Beispiel Autoencoder basierten Kommunikationssystemen, werden Daten von verschiedenen Arten üblicherweise durch einen Sender über einen Kommunikationskanal an einen Empfänger übertragen, der sich bemüht, das durch den Sender übertragene Signal zu rekonstruieren. Diesbezüglich kodiert der Sender allgemein eine Mitteilung s, die aus einer endlichen diskreten Menge möglicher Mitteilungen gezogen wird. Der Sender kodiert die Mitteilung s in einen Vektor x von Kanalsymbolen mit endlicher Länge zur Übertragung über einen Kanal an den Empfänger. Während einer Ausbreitung durch den Kanal wird der Vektor x von Kanalsymbolen einer Verzerrung, wie etwa Rauschen, unterzogen, so dass der Empfänger einen Vektor y von Abtastungen von endlicher Länge empfängt, welcher allgemein von dem Vektor x von Kanalsymbolen, der durch den Sender übertragen wird, verschieden ist, als ein Ergebnis der Verzerrung, die durch den Kanal eingeführt wird. Basierend auf dem Vektor y von Abtastungen, der durch den Empfänger empfangen wird, erzeugt der Empfänger eine Vorhersage ŝ der Mitteilung, die durch den Sender kodiert und nachfolgend übertragen wird.
Autoencoder basierte Kommunikationssysteme weisen eine Modulationsordnung auf, die die Anzahl von Konstellationspunkten definiert. Die Modulationsordnung eines Autoencoder basierten Kommunikationssystems definiert die Anzahl von möglichen Mitteilungen, die der Sender erzeugen kann und die der Empfänger dekodieren kann. Zum Beispiel würde ein Autoencoder basiertes Kommunikationssystem, das dazu konfiguriert ist, Mitteilungen gemäß einer klassischen QPSK-Modulation (QPSK, „quadrature phase shift keying“) zu übertragen, entworfen werden, um eine Modulationsordnung von vier aufzuweisen, so dass der Sender vier unterschiedliche Mitteilungen, die gemäß der QPSK-Modulation übertragen werden, kodieren kann und der Empfänger diese dekodieren kann. Als ein anderes Beispiel würde ein Autoencoder basiertes Kommunikationssystem, das entworfen ist, um Mitteilungen zu übertragen und zu empfangen, die einer 16QAM („quadrature amplitude modulation“) unterzogen sind, eine Modulationsordnung von 16 aufweisen, da es 16 unterschiedliche Mitteilungen gibt, die der Sender erzeugen kann und der Empfänger dekodieren kann.
Im Gegensatz zu dem Kanal, der allgemein als eine oder mehrere nicht trainierbare Schichten zwischen dem Sender und dem Empfänger dargestellt ist, die dazu konfiguriert sind, y ~ Pr(ylx) zu erzeugen, könnten der Sender und der Empfänger neuronale Netzwerke aufweisen, die trainiert werden könnten, um auf geeignete Weise eine Mitteilung zu kodieren und zu dekodieren. In dieser Hinsicht könnten die Eingabeschicht des Senders und die Ausgabeschicht des Empfängers des Autoencoder basierten Kommunikationssystems neuronale Netzwerke sein, die eine Anzahl von Einheiten entsprechend der Modulationsordnung aufweisen, als ein Ergebnis des Trainierens des neuronalen Netzwerks für eine feste Anzahl von möglichen Mitteilungen. Als ein Ergebnis hat ein Autoencoder basiertes Kommunikationssystem üblicherweise eine feste Modulationsordnung.
In einem Fall, in dem Mitteilungen mit einer unterschiedlichen Modulationsordnung als der Modulationsordnung, die das Autoencoder basierte Kommunikationssystem unterstützen kann, zu erzeugen und zu übertragen sind, müsste ein unterschiedliches Autoencoder basiertes Kommunikationssystem trainiert und verwendet werden, um die unterschiedliche Modulationsordnung zu unterstützen. In manchen Systemen, wie etwa denen, die einen Verbindungsanpassungsalgorithmus einsetzen, gibt es den Wunsch, die Modulationsordnung während eines Betriebs eines Autoencoder basierten Kommunikationssystems zu ändern, wie etwa ein Ergebnis einer Änderung des Kanalzustands. Als ein Ergebnis des Entwurfs eines Autoencoder basierten Kommunikationssystems, um eine feste Modulationsordnung zu unterstützen, erfordert eine Änderung in der Modulationsordnung allgemein das Trainieren und das Verwenden von unterschiedlichen Autoencoder basierten Kommunikationssystemen, wodurch sich die Kosten und die technischen Komplexitäten, die mit der Verwendung von Autoencoder basierten Kommunikationssystemen in Situationen, in denen sich die Modulationsordnung während des Betriebs ändern könnte, potentiell erhöhen.
Die Druckschrift EP 3 418 948 A1 offenbart ein Verfahren und Vorrichtungen zum Konfigurieren eines Datenübertragungsnetzwerks, das von einer Konfigurationsvorrichtung ausgeführt wird, wobei das Datenübertragungsnetzwerk mindestens einen Sender und mindestens einen Empfänger mit einem Kommunikationskanal zwischen dem Sender und dem Empfänger umfasst. Das Verfahren umfasst ein Trainieren eines maschinellen Lernmodells des Datenübertragungsnetzwerks, wobei das maschinelle Lernmodell mindestens ein Sendermodell mit einem neuronalen Sendernetzwerk, ein Kanalmodell und ein Empfängermodell mit einem neuronalen Empfängernetzwerk umfasst, indem eine Nachricht innerhalb einer Folge von Nachrichten bereitgestellt wird. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Erzeugen einer Gruppe von Übertragungssymbolen für jede Nachricht in der Folge von Nachrichten unter Verwendung des neuronalen Sendernetzwerks, Verketten der Gruppen von Übertragungssymbolen als eine Folge von Übertragungssymbolen, Simulieren der Übertragung der Folge von Übertragungssymbolen über den Kommunikationskanal unter Verwendung des Kanalmodells zum Empfänger, Analysieren einer Folge von empfangenen Symbolen unter Verwendung des neuronalen Empfangsnetzwerks, um eine decodierte Nachricht zu erzeugen, und Aktualisieren des maschinellen Lernmodells basierend auf einer Ausgabe des neuronalen Empfangsnetzwerks.
Die Druckschrift WO 2019/080988 A1 offenbart ein Ende-zu-Ende-Lernen in Kommunikationssystemen. Das Verfahren umfasst ein Umwandeln der ersten Eingangsdatenbits in Symbole zur Übertragung durch ein Datenübertragungssystem, das einen Sender und einen Empfänger umfasst, wobei der Sender unter Verwendung eines neuronalen Sendernetzwerks dargestellt wird und der Empfänger unter Verwendung eines neuronalen Empfängernetzwerks dargestellt wird, Senden eines oder mehrerer Symbole vom Sender zum Empfänger, Konvertieren jedes der einen oder mehreren Symbole in erste Ausgangsdatenbits am Empfänger, und Trainieren mindestens einiger Gewichte der neuronalen Sender- und Empfängernetzwerke unter Verwendung einer Verlustfunktion.
Die Druckschrift WANG, Tianqi [et al.]: Deep learning for wireless physical layer: Opportunities and challenges. China Communications, Volume 14, 2017, No. 11, S. 92-111, betrifft die Anwendung von Deep Learning auf der physikalischen Schicht einschließlich der Nutzung von Deep Learning zur Neugestaltung eines Moduls eines konventionellen Kommunikationssystems, wobei das Kommunikationssystem durch eine Architektur, die auf einem Autoencoder basiert, ersetzt wird.
KURZFASSUNG
Ein Verfahren, eine Vorrichtung, ein Empfänger und ein System zum Bereitstellen einer Konfigurierbarkeit der Modulationsordnung eines Kommunikationssystems, wie etwa eines Autoencoder basierten Kommunikationssystems, sind offenbart. In dieser Hinsicht können der Sender und Empfänger des Kommunikationssystems in Verbindung mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Modulationsordnungen trainiert werden. So kann die Modulationsordnung des gleichen Kommunikationssystems zur Betriebszeit neu konfiguriert werden, ohne dass ein unterschiedliches Kommunikationssystem trainiert und verwendet werden muss, um die unterschiedliche Modulationsordnung zu unterstützen.
Durch Ermöglichen der Konfigurierbarkeit der Modulationsordnung eines Kommunikationssystems, wie etwa eines Autoencoder basierten Kommunikationssystems, kann das sich ergebende Kommunikationssystem einfacher und effektiver in einer Vielzahl von zusätzlichen Anwendungen verwendet werden, inklusive denen, in denen die Modulationsordnung während eines Betriebs angepasst wird, wie etwa aufgrund sich ändernder Kanalbedingungen.
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist ein System bereitgestellt, das einen Sender umfasst, der dazu konfiguriert ist, eine Mitteilung in einem Vektor von Kanalsymbolen für eine Übertragung über einen Kanal zu kodieren. Der Sender ist dazu konfiguriert, die Mitteilung gemäß einer Modulationsordnung m, die bis zu einer maximalen Modulationsordnung Mmax anpassbar ist, zu kodieren. Das System umfasst ebenso einen Empfänger, der dazu konfiguriert ist, einen Vektor von Abtastungen, die durch den Kanal als Reaktion auf den Vektor der Kanalsymbole, der durch den Sender übertragen wird, erzeugt wird, zu empfangen. Der Empfänger ist dazu konfiguriert, einen ersten Vorhersagevektor für die Mitteilung, die durch den Sender kodiert ist, zu bestimmen. Der Empfänger umfasst eine Slicing-Schicht bzw. Abschneideschicht, die dazu konfiguriert ist, eines oder mehrere Elemente des ersten Vorhersagevektors in einem Fall, in dem die Modulationsordnung m kleiner als die maximale Modulationsordnung Mmax ist, zu eliminieren, um einen zweiten, auf die Modulationsordnung zugeschnittenen Vorhersagevektor zu erzeugen, von dem eine Vorhersage der Mitteilung, die durch den Sender kodiert ist, identifiziert wird.
Der Empfänger eines beispielhaften Ausführungsbeispiels ist weiterhin dazu konfiguriert, einen Wahrscheinlichkeitsvektor, der mit der Modulationsordnung m verknüpft ist, zu erzeugen. Der Wahrscheinlichkeitsvektor weist Wahrscheinlichkeiten für m mögliche Mitteilungen basierend auf dem zweiten Wahrscheinlichkeitsvektor zu. Das System dieses beispielhaften Ausführungsbeispiels umfasst weiterhin zumindest einen Prozessor, der dazu konfiguriert ist, einen oder mehrere aktualisierte Parameter des Empfängers und des Senders zu bestimmen. Die aktualisierten Parameter des Empfängers und des Senders basieren auf dem Wahrscheinlichkeitsvektor für jede der Vielzahl von Modulationsordnungen. In diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden der Sender und der Empfänger basierend auf dem einen oder den mehreren aktualisierten Parametern des Senders und des Empfängers entsprechend rekonfiguriert. Der Empfänger des beispielhaften Ausführungsbeispiels umfasst weiterhin eine Aktivierungsfunktion, die dazu konfiguriert ist, den zweiten Vorhersagevektor in den Wahrscheinlichkeitsvektor, der eine Wahrscheinlichkeitsverteilung mit m Wahrscheinlichkeiten darstellt, normalisiert. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel umfasst zumindest einer des Senders oder des Empfängers ein neuronales Netzwerk mit einer Vielzahl von trainierbaren Parametern, die durch Bestimmungen des zumindest einen Prozessors aktualisiert werden.
Der Sender eines beispielhaften Ausführungsbeispiels ist dazu konfiguriert, eine Mitteilung zu kodieren, und der Empfänger ist dazu konfiguriert, die Mitteilung, die durch den Sender kodiert ist, vorherzusagen, gemäß einer Vielzahl von Modulationsordnungen. In dieser Hinsicht definiert eine entsprechende Modulationsordnung eine Anzahl von unterschiedlichen Mitteilungen, die durch den Sender kodiert werden kann und durch den Empfänger vorhergesagt werden kann. Der Sender eines beispielhaften Ausführungsbeispiels ist dazu konfiguriert, die Mitteilung als einen M_max-dimensionalen Vektor zu kodieren, bei dem ein Element, das der kodierten Mitteilung entspricht, auf einen ersten Wert gesetzt ist, und alle anderen Elemente auf einen zweiten Wert, der von dem ersten Wert verschieden ist, gesetzt sind. In diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel, in dem der Sender dazu konfiguriert ist, eine Mitteilung zu kodieren, und der Empfänger dazu konfiguriert ist, die Mitteilung, die durch den Sender kodiert ist, vorherzusagen, gemäß einer entsprechenden Modulationsordnung m, können nur die Elemente 1, 2, m des M_max-dimensionalen Vektors auf den ersten Wert eingestellt werden, wobei die Elemente m+1, m+2, ... Mmax des Mmaxdimensionalen Vektors auf den zweiten Wert eingestellt werden.
Die Slicing-Schicht bzw. Abschneideschicht des Empfängers eines beispielhaften Ausführungsbeispiels ist dazu konfiguriert, Elemente des ersten Vorhersagevektors zu eliminieren, so dass der zweite Vorhersagevektor eine Anzahl von Elementen aufweist, die gleich der Modulationsordnung ist. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel hat die Slicing-Schicht des Empfängers eine variable Breite, die von der Modulationsordnung abhängt. Die Breite der Slicing-Schicht definiert eine Anzahl von Elementen des zweiten Vorhersagevektors. Der Sender eines beispielhaften Ausführungsbeispiels ist weiterhin dazu konfiguriert, die Modulationsordnung basierend auf einer Rückmeldung, die durch den Empfänger bereitgestellt wird, zu ändern. Zusätzlich oder alternativ ist der Sender weiterhin dazu konfiguriert, eine Mitteilung an den Empfänger bereitzustellen, um den Empfänger über die Modulationsordnung zu informieren.
In einem anderen beispielhaften Ausführungsbeispiel ist ein Empfänger bereitgestellt, der eine Kommunikationsschnittstelle umfasst, die dazu konfiguriert ist, einen Vektor von Abtastungen zu empfangen, der durch einen Kanal erzeugt wird, als Reaktion auf einen Vektor von Kanalsymbolen, der durch einen Sender übertragen wird. Der Empfänger umfasst ebenso zumindest einen Prozessor, der dazu konfiguriert ist, einen ersten Vorhersagevektor für eine Mitteilung zu bestimmen, die durch den Sender in den Vektor von Kanalsymbolen kodiert ist, gemäß einer Modulationsordnung m, die bis zu einer maximalen Modulationsordnung Mmax anpassbar ist. Der zumindest eine Prozessor umfasst eine Slicing-Schicht, die dazu konfiguriert ist, eines oder mehrere Elemente des Vorhersagevektors in einem Fall zu eliminieren, in dem die Modulationsordnung m kleiner als die maximale Modulationsordnung Mmax ist, um einen zweiten Vorhersagevektor zu erzeugen, der auf die Modulationsordnung zugeschnitten ist, von dem eine Vorhersage der Mitteilung, die durch den Sender kodiert ist, identifiziert wird.
Der zumindest eine Prozessor eines beispielhaften Ausführungsbeispiels ist weiterhin dazu konfiguriert, einen Wahrscheinlichkeitsvektor zu erzeugen, der mit der Modulationsordnung m verknüpft ist. Der Wahrscheinlichkeitsvektor weist Wahrscheinlichkeiten für m mögliche Mitteilungen basierend auf dem zweiten Vorhersagevektor zu. Der zumindest eine Prozessor ist weiterhin dazu konfiguriert, einen oder mehrere aktualisierte Parameter des Empfängers zu bestimmen. Die aktualisierten Parameter des Empfängers basieren auf dem Wahrscheinlichkeitsvektor für jede einer Vielzahl von Modulationsordnungen. Der Empfänger dieses beispielhaften Ausführungsbeispiels wird basierend auf dem einen oder den mehreren aktualisierten Parametern rekonfiguriert. Der zumindest eine Prozessor des beispielhaften Ausführungsbeispiels umfasst eine Aktivierungsfunktion, die dazu konfiguriert ist, den zweiten Vorhersagevektor in den Wahrscheinlichkeitsvektor, der eine Wahrscheinlichkeitsverteilung mit m Wahrscheinlichkeiten darstellt, zu normalisieren. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel umfasst der zumindest eine Prozessor ein neuronales Netzwerk mit einer Vielzahl von trainierbaren Parametern, die durch Bestimmungen des zumindest einen Prozessors aktualisiert werden.
Der Empfänger eines beispielhaften Ausführungsbeispiels ist dazu konfiguriert, die Mitteilung, die durch den Sender kodiert wird, vorherzusagen, gemäß einer Vielzahl von Modulationsordnungen. Eine entsprechende Modulationsordnung definiert eine Anzahl von unterschiedlichen Mitteilungen, die durch den Sender kodiert werden kann und durch den Empfänger vorhergesagt werden kann. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist die Slicing-Schicht dazu konfiguriert, Elemente des ersten Vorhersagevektors zu eliminieren, so dass der zweite Vorhersagevektor eine Anzahl von Elementen umfasst, die der Modulationsordnung entspricht. Die Slicing-Schicht eines beispielhaften Ausführungsbeispiels umfasst eine variable Breite, die von der Modulationsordnung abhängt. Die Breite der Slicing-Schicht definiert eine Anzahl von Elementen des zweiten Vorhersagevektors.
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel umfasst eine Vorrichtung zumindest einen Prozessor und zumindest einen Speicher inklusive Computerprogrammcode, wobei der zumindest eine Speicher und der Computerprogrammcode dazu konfiguriert sind, mit dem zumindest einen Prozessor, die Vorrichtung zu veranlassen, für eine Vielzahl von Mitteilungen, die durch ein Kommunikationssystem übertragen werden, das dazu konfiguriert ist, eine Vielzahl von Modulationsordnungen aufzuweisen, eine Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren zu empfangen, wobei jeder Wahrscheinlichkeitsvektor mit einer entsprechenden der Vielzahl von Modulationsordnungen verknüpft ist. Der Wahrscheinlichkeitsvektor weist Wahrscheinlichkeiten an einen Vektor von Abtastungen zu, die die Wahrscheinlichkeit identifiziert, dass eine entsprechende Mitteilung dem Vektor der Abtastungen entspricht. Der zumindest eine Speicher und der Computerprogrammcode sind dazu konfiguriert, mit dem zumindest einen Prozessor, die Vorrichtung zu veranlassen, einen oder mehrere aktualisierte Parameter eines Empfängers des Kommunikationssystems, der den Vektor der Abtastungen, die durch einen Kanal als Reaktion auf einen Vektor von Kanalsymbolen, der durch einen Sender des Kommunikationssystems übertragen wird, erzeugt werden, empfängt, zu bestimmen. Die aktualisierten Parameter des Empfängers basieren auf der Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren. Der zumindest eine Speicher und der Computerprogrammcode sind ebenso dazu konfiguriert, mit dem zumindest einen Prozessor, die Vorrichtung zu veranlassen, einen oder mehrere aktualisierte Parameter des Senders zu bestimmen, der den Vektor der Kanalsymbole zur Übertragung über dem Kanal bereitstellt. Die aktualisierten Parameter des Senders basieren auf der Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren.
Der zumindest eine Speicher und der Computerprogrammcode sind weiterhin dazu konfiguriert, mit dem zumindest einen Prozessor, die Vorrichtung eines beispielhaften Ausführungsbeispiels zu veranlassen, eine zusätzliche Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren für eine unterschiedliche Vielzahl von Mitteilungen, die durch das Kommunikationssystem übertragen werden, wiederholt zu empfangen, und den einen oder die mehreren aktualisierten Parameter des Empfängers und des Senders basierend auf der zusätzlichen Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren wiederholt zu bestimmen. Der zumindest eine Speicher und der Computerprogrammcode sind weiterhin dazu konfiguriert, mit dem zumindest einen Prozessor, die Vorrichtung eines beispielhaften Ausführungsbeispiels zu veranlassen, ein Stoppkriterium zu evaluieren und fortzusetzen, die zusätzliche Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren für die unterschiedliche Vielzahl von Mitteilungen , die durch das Kommunikationssystem übertragen werden, wiederholt zu empfangen, und die einen oder mehreren aktualisierten Parameter des Empfängers und des Senders basierend auf der zusätzlichen Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren wiederholt zu bestimmen, bis das Stoppkriterium erfüllt ist.
Der zumindest eine Speicher und der Computerprogrammcode sind weiterhin dazu konfiguriert, mit dem zumindest einen Prozessor, die Vorrichtung eines beispielhaften Ausführungsbeispiels zu veranlassen, eine Verlustfunktion, wie etwa einen kategorischen Kreuzentropieverlust („categorical cross-entropy loss“), zu bestimmen, basierend auf der Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren, und ein Gradientenverfahren bzw. einen Gradientenabstieg bezüglich der Verlustfunktion durchzuführen. Der zumindest eine Speicher und der Computerprogrammcode sind weiterhin dazu konfiguriert, mit dem zumindest einen Prozessor, die Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels zu veranlassen, einen oder mehrere aktualisierte Parameter des Empfängers und des Senders basierend auf dem Gradientenverfahren zu bestimmen. Die Modulationsordnung definiert eine Anzahl von unterschiedlichen Mitteilungen, die durch den Sender kodiert werden kann und durch den Empfänger vorhergesagt werden kann. Die Vielzahl von Modulationsordnungen definiert unterschiedliche Anzahlen von Mitteilungen, die durch den Sender kodiert werden können und durch den Empfänger vorhergesagt werden können.
In einem anderen beispielhaften Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren bereitgestellt, das ein Empfangen, für eine Vielzahl von Mitteilungen, die durch ein Kommunikationssystem übertragen werden, das dazu konfiguriert ist, eine Vielzahl von Modulationsordnungen aufzuweisen, einer Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren umfasst, wobei jeder Wahrscheinlichkeitsvektor mit einer entsprechenden Vielzahl von Modulationsordnungen verknüpft ist. Der Wahrscheinlichkeitsvektor weist Wahrscheinlichkeiten an einen Vektor von Abtastungen zu, die die Wahrscheinlichkeit identifizieren, dass eine entsprechende Mitteilung dem Vektor der Abtastungen entspricht. Das Verfahren umfasst ebenso ein Bestimmen von einem oder mehreren aktualisierten Parametern eines Empfängers des Kommunikationssystems, der den Vektor von Abtastungen, der durch einen Kanal als Reaktion auf einen Vektor von Kanalsymbolen, die durch den Sender des Kommunikationssystems übertragen wird, erzeugt wird, empfängt. Die aktualisierten Parameter des Empfängers basieren auf der Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Bestimmen von einem oder mehreren aktualisierten Parametern des Senders, der den Vektor von Kanalsymbolen zur Übertragung über dem Kanal bereitstellt. Die aktualisierten Parameter des Empfängers basieren auf der Vielzahl der Wahrscheinlichkeitsvektoren.
Das Verfahren eines beispielhaften Ausführungsbeispiels umfasst weiterhin ein wiederholtes Empfangen einer zusätzlichen Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren für eine unterschiedliche Vielzahl von Mitteilungen, die durch das Kommunikationssystem übertragen werden, und ein wiederholtes Bestimmen der einen oder mehreren aktualisierten Parameter des Empfängers und des Senders basierend auf der zusätzlichen Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren ein Evaluieren eines Stoppkriteriums und ein Fortsetzen des wiederholten Empfangens der zusätzlichen Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren für die unterschiedliche Vielzahl von Mitteilungen, die durch das Kommunikationssystem übertragen werden, und des wiederholten Bestimmens des einen oder der mehreren aktualisierten Parametern des Empfängers und des Senders basierend auf der zusätzlichen Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren, bis das Stoppkriterium erfüllt ist.
Das Verfahren eines beispielhaften Ausführungsbeispiels umfasst ebenso ein Bestimmen einer Verlustfunktion, wie etwa eines kategorischen Kreuzentropieverlusts, basierend auf der Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren, und ein Durchführen eines Gradientenverfahrens bezüglich der Verlustfunktion. Das Verfahren dieses beispielhaften Ausführungsbeispiels umfasst weiterhin ein Bestimmen von einem oder mehreren aktualisierten Parametern des Empfängers und des Senders durch Bestimmen von einem oder mehreren aktualisierten Parametern des Senders und des Empfängers basierend auf dem Gradientenverfahren. Die Modulationsordnung definiert eine Anzahl von unterschiedlichen Mitteilungen, die durch den Sender kodiert werden kann und durch den Empfänger vorhergesagt werden kann. Die Vielzahl von Modulationsordnungen definiert unterschiedliche Anzahlen von Mitteilungen, die durch den Sender kodiert werden können und durch den Empfänger vorhergesagt werden können.
In einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel ist ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, das zumindest ein nicht flüchtiges computerlesbares Speichermedium umfasst, mit computerausführbaren Programmcodeanweisungen, die darin gespeichert sind, wobei die computerausführbaren Programmcodeanweisungen Programmcodeanweisungen umfassen, die dazu konfiguriert sind, nach einer Ausführung, für eine Vielzahl von Mitteilungen, die durch ein Kommunikationssystem übertragen werden, das dazu konfiguriert ist, eine Vielzahl von Modulationsordnungen aufzuweisen, eine Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren zu empfangen, wobei jeder Wahrscheinlichkeitsvektor mit einer entsprechenden der Vielzahl von Modulationsordnungen verknüpft ist. Der Wahrscheinlichkeitsvektor weist Wahrscheinlichkeiten an einem Vektor von Abtastungen zu, die Wahrscheinlichkeiten identifizieren, dass eine entsprechende Mitteilung dem Vektor der Abtastungen entspricht. Die computerausführbaren Programmcodeanweisungen umfassen ebenso Programmcodeanweisungen, die dazu konfiguriert sind, nach einer Ausführung, einen oder mehreren aktualisierte Parameter eines Empfängers des Kommunikationssystems, der einen Vektor von Abtastungen empfängt, der durch einen Kanal als Reaktion auf einen Vektor von Kanalsymbolen erzeugt wird, der durch einen Sender des Kommunikationssystems übertragen wird, zu bestimmen. Die aktualisierten Parameter des Empfängers basieren auf einer Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren. Die computerausführbaren Programmcodeanweisungen umfassen weiterhin Programmcodeanweisungen, die dazu konfiguriert sind, nach einer Ausführung, einen oder mehrere aktualisierte Parameter des Senders zu bestimmen, der den Vektor von Kanalsymbolen zur Übertragung über den Kanal bereitstellt. Die aktualisierten Parameter des Senders basieren auf der Vielzahl der Wahrscheinlichkeitsvektoren.
Die computerausführbaren Programmcodeanweisungen eines beispielhaften Ausführungsbeispiels umfassen ebenso Programmcodeanweisungen, die dazu konfiguriert sind, nach einer Ausführung, eine zusätzliche Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren für eine unterschiedliche Vielzahl von Mitteilungen, die durch das Kommunikationssystem übertragen werden, wiederholt zu empfangen, und die einen oder mehreren aktualisierten Parameter des Empfängers und des Senders basierend auf der zusätzlichen Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren wiederholt zu bestimmen. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel umfassen die computerausführbaren Programmcodeanweisungen ebenso Programmcodeanweisungen, die dazu konfiguriert sind, nach einer Ausführung, ein Stoppkriterium zu evaluieren und fortzusetzen, die zusätzliche Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren für die unterschiedliche Vielzahl von Mitteilungen, die durch das Kommunikationssystem übertragen werden, wiederholt zu empfangen, und die einen oder mehreren aktualisierten Parameter des Empfängers und des Senders basierend auf der zusätzlichen Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren wiederholt zu bestimmen, bis das Stoppkriterium erfüllt ist.
Die computerausführbaren Programmcodeanweisungen eines beispielhaften Ausführungsbeispiels umfassen ebenso Programmcodeanweisungen, die dazu konfiguriert sind, nach einer Ausführung, eine Verlustfunktion, wie etwa einen kategorischen Kreuzentropieverlust, zu bestimmen, basierend auf der Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren, und ein Gradientenverfahren bezüglich der Verlustfunktion durchzuführen. Die computerausführbaren Programmcodeanweisungen dieses beispielhaften Ausführungsbeispiels umfassen weiterhin Programmcodeanweisungen, die dazu konfiguriert sind, nach einer Ausführung, einen oder mehrere aktualisierte Parameter des Empfängers und des Senders zu bestimmen, durch Bestimmen von einem oder mehreren aktualisierten Parametern des Empfängers und des Senders basierend auf dem Gradientenverfahren. Die Modulationsordnung definiert eine Anzahl von unterschiedlichen Mitteilungen, die durch den Sender kodiert werden kann und durch den Empfänger vorhergesagt werden kann. Die Vielzahl von Modulationsordnungen definiert unterschiedliche Anzahlen von Mitteilungen, die durch den Sender kodiert werden können und durch den Empfänger vorhergesagt werden können.
In einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel ist eine Vorrichtung bereitgestellt, die Mittel zum Empfangen, für eine Vielzahl von Mitteilungen, die durch ein Kommunikationssystem übertragen werden, das dazu konfiguriert ist, eine Vielzahl von Modulationsordnungen aufzuweisen, einer Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren umfasst, wobei jeder Wahrscheinlichkeitsvektor mit einer entsprechenden der Vielzahl von Modulationsordnungen verknüpft ist. Der Wahrscheinlichkeitsvektor weist Wahrscheinlichkeiten an einem Vektor von Abtastungen zu, die die Wahrscheinlichkeit identifizieren, dass eine entsprechende Mitteilung dem Vektor der Abtastungen entspricht. Die Vorrichtung umfasst ebenso Mittel zum Bestimmen von einem oder mehreren aktualisierten Parametern eines Empfängers des Kommunikationssystems, der den Vektor der Abtastungen empfängt, der durch einen Kanal als Reaktion auf einen Vektor von Kanalabtastungen erzeugt wird, der durch einen Sender des Kommunikationssystems übertragen wird. Die aktualisierten Parameter des Empfängers basieren auf der Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren. Die Vorrichtung umfasst weiterhin Mittel zum Bestimmen von einem oder mehreren aktualisierten Parametern des Senders, der den Vektor von Kanalsymbolen zur Übertragung über dem Kanal bereitstellt. Die aktualisierten Parameter des Senders basieren auf einer Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren.
Die Vorrichtung eines beispielhaften Ausführungsbeispiels umfasst weiterhin Mittel zum wiederholten Empfangen einer zusätzlichen Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren für eine unterschiedliche Vielzahl von Mitteilungen, die durch das Kommunikationssystem übertragen werden, und Mittel zum wiederholten Bestimmen des einen oder der mehreren aktualisierten Parameter des Empfängers und des Senders basierend auf der zusätzlichen Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung weiterhin Mittel zum Evaluieren eines Stoppkriteriums und Mittel zum Fortsetzen des wiederholten Empfangens der zusätzlichen Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren für die unterschiedliche Vielzahl von Mitteilungen, die durch das Kommunikationssystem übertragen werden, und des wiederholten Bestimmens der einen oder mehreren aktualisierten Parameter des Empfängers und des Senders basierend auf der zusätzlichen Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren, bis das Stoppkriterium erfüllt ist.
Die Vorrichtung eines beispielhaften Ausführungsbeispiels umfasst ebenso Mittel zum Bestimmen einer Verlustfunktion, wie etwa eines kategorischen Kreuzentropieverlusts, basierend auf der Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren und Mittel zum Durchführen eines Gradientenverfahrens bezüglich der Verlustfunktion. Die Vorrichtung dieses beispielhaften Ausführungsbeispiels umfasst weiterhin Mittel zum Bestimmen von einem oder mehreren aktualisierten Parametern des Empfängers und des Senders durch Bestimmen von einem oder mehreren aktualisierten Parametern des Empfängers und des Senders basierend auf dem Gradientenverfahren. Die Modulationsordnung definiert eine Anzahl von unterschiedlichen Mitteilungen, die durch den Sender kodiert werden kann und durch den Empfänger vorhergesagt werden kann. Die Vielzahl von Modulationsordnungen definiert unterschiedliche Anzahlen von Mitteilungen, die durch den Sender kodiert werden können und durch den Empfänger vorhergesagt werden können.
Figurenliste
Während somit bestimmte beispielhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung mit allgemeinen Ausdrücken beschrieben wurden, wird nachstehend auf die anhängigen Zeichnungen Bezug genommen, welche nicht notwendigerweise im Maßstab gezeichnet sind, und in denen zeigen:

1 ein Blockdiagramm eines Systems mit sowohl einem Sender als auch einem Empfänger, die dazu konfiguriert sind, über einen Kanal mit einer Konfigurationsvorrichtung zu kommunizieren, die dazu konfiguriert ist, den Sender und dem Empfänger gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel neu zu konfigurieren;
2 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Kommunikationssystems, in dem das System in 1 eingesetzt werden kann;
3 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung, die gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung speziell konfiguriert werden kann;
4 ein detaillierteres Blockdiagramm eines Kommunikationssystems mit einem Sender, einem Kanal und einem Empfänger gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
5 ein Ablaufdiagramm, das die Operationen, die etwa durch die Vorrichtung von 3 durchgeführt werden, um Mitteilungen gemäß einer konfigurierbaren Modulationsordnung zu übertragen, gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 ein Ablaufdiagramm, das Operationen, die etwa durch die Vorrichtung von 3 durchgeführt werden, um eine Änderung der Modulationsordnung zu initiieren, gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
7 ein Ablaufdiagramm, das Operationen, die etwa durch die Vorrichtung von 3 durchgeführt werden, um den Sender und den Empfänger des Kommunikationssystems zu trainieren, gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Manche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anhängigen Zeichnungen vollständiger beschrieben, in denen manche aber nicht alle Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt sind. Tatsächlich können verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert werden und sollten nicht derart interpretiert werden, dass sie auf die hierin dargelegten Ausführungsbeispiele beschränkt sind; stattdessen sind diese Ausführungsbeispiele bereitgestellt, so dass diese Offenbarung die anwendbaren rechtlichen Erfordernisse erfüllen wird. Die gleichen Bezugszeichen beziehen sich durchgehend auf die gleichen Elemente. Wie hierin verwendet könnten die Ausdrücke „Daten“, „Inhalt“, „Informationen“ und ähnliche Ausdrücke austauschbar verwendet werden, um Daten, die übertragen, empfangen und/oder gespeichert werden können, gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zu bezeichnen. Somit sollte die Verwendung von irgendwelchen solchen Ausdrücken nicht verwendet werden, um den Geist und die Erfindung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu beschränken.
Zusätzlich betrifft der Ausdruck „Schaltkreis“, wie hierin verwendet, (a) Schaltungsimplementierungen nur durch Hardware (zum Beispiel Implementierungen in analogen Schaltkreisen und/oder digitalen Schaltkreisen); (b) Kombinationen von Schaltungen und Computerprogrammprodukt(en) mit Software und/oder Firmware-Anweisungen, die auf einem oder mehreren computerlesbaren Speichern gespeichert sind, die zusammenarbeiten, um eine Vorrichtung zu veranlassen, eine oder mehrere hierin beschriebene Funktionen durchzuführen; und (c) Schaltungen, wie etwa einen oder mehrere Mikroprozessoren oder einen Abschnitt von einem oder mehreren Mikroprozessoren, die eine Software oder Firmware zum Betrieb erfordern, auch wenn die Software oder Firmware nicht physisch präsent ist. Die Definition von „Schaltkreis“ trifft auf alle Verwendungen dieses Ausdrucks hierin zu, inklusive jeglichen Ansprüchen. Als ein weiteres Beispiel, wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck „Schaltkreis“ ebenso eine Implementierung mit einem oder mehreren Prozessoren und/oder einem oder mehreren Abschnitten von diesen und zugehörige Software und/oder Firmware. Als ein weiteres Beispiel umfasst der Ausdruck „Schaltkreis“, wie hierin verwendet, ebenso eine integrierte Basisbandschaltung oder eine integrierte Anwendungsprozessorschaltung für ein Mobiltelefon oder einen ähnlichen integrierten Schaltkreis in einem Server, einer Mobilfunkeinrichtung oder anderen Netzwerkeinrichtung (wie etwa eine Kernnetzwerkvorrichtung), ein feldprogrammierbares Gate Array und/oder eine andere Berechnungseinrichtung.
Wie in 1 dargestellt ist, ist ein System 10 gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel bereitgestellt, das sowohl einen Sender 12 als auch einen Empfänger 14 umfasst, die dazu konfiguriert sind, über einen Kommunikationskanal 16 zu kommunizieren. Wie nachstehend beschrieben umfasst das System ebenso eine Konfigurationsvorrichtung 18, die dazu konfiguriert ist, aktualisierte Parameter von sowohl dem Sender als auch dem Empfänger zu bestimmen und den Sender und den Empfänger entsprechend unter Verwendung der aktualisierten Parameter neu zu konfigurieren, um eine Symbolzeitsteuerungssynchronisation zwischen diesen zu verbessern.
Die Daten, die über den Kanal 16 zwischen dem Sender 12 und dem Empfänger 14 übertragen werden, können irgendwelche einer breiten Vielfalt von Daten sein, inklusive aber nicht begrenzt auf, digitale Abbildungsdaten inklusive Videodaten, Audiodaten sowie Daten, die durch Sensoren, Radargeräte, Teleskope und Funkempfänger bereitgestellt werden. In zumindest manchen Fällen kodiert der Sender die Daten vor der Kommunikation der Daten über den Kanal und dekodiert der Empfänger entsprechend diese Daten. Die resultierenden Daten, die durch den Empfänger empfangen werden, können für eine Vielfalt von Zwecken inklusive Präsentationen für einen Benutzer, Speichern der Daten und/oder Bereitstellung der Daten an eine oder mehrere Anwendungen, wie etwa Anwendungen, die statistische Schlussfolgerungen über die Daten für verschiedene Zwecke durchführen, inklusive einer Objekterkennung, einer Bildklassifizierung, einer Spektrumerfassung, einer Sprachtranskription und/oder einer Vorhersage oder einer Erfassung von Ereignissen verwendet werden. Obwohl diese in 1 in der Form einer unidirektionalen Übertragung von dem Sender zu dem Empfänger dargestellt sind, können der Sender und der Empfänger als eine Einrichtung verkörpert werden, wie etwa ein Sender-Empfänger oder Ähnliches, der sowohl einen Sender als auch einen Empfänger umfasst, wodurch eine bidirektionale Kommunikation unterstützt wird.
Das System 10 von 1 kann für eine Vielfalt von Anwendungen verwendet werden. Wie in 2 gezeigt ist, kann zum Beispiel ein Kommunikationssystem eine Vielzahl von Sendern und eine Vielzahl von Empfängern umfassen, die dazu konfiguriert sind, über entsprechende Kanäle zu kommunizieren. In dieser Hinsicht kann das Benutzerendgerät einen Sender umfassen, der dazu konfiguriert ist, mit einem Empfänger einer Basisstation zu kommunizieren. Umgekehrt könnte die Basisstation nicht nur einen Empfänger, sondern ebenso einen Sender zum Kommunizieren mit einem Empfänger des Benutzerendgeräts aufweisen.
Zum Beispiel könnte das System 10 innerhalb einer Funkzugriffsarchitektur basierend auf Long Term Evolution Advanced (LTE Advanced, LTE-A) oder New Radio (NR, 5G) eingesetzt werden. Jedoch könnte das System in anderen Anwendungen eingesetzt werden, inklusive innerhalb anderer Kommunikationsnetzwerke, inklusive zum Beispiel einem Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) Funkzugriffsnetzwerk (UTRAN oder E-UTRAN), Wireless Local Area Network (WLAN oder WiFi), Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX), Bluetooth®, Personal Communications Services (PCS), ZigBee®, Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA), Systemen unter Verwendung einer Ultrabreitbandtechnologie (UWB-Technologie), Sensornetzwerken, mobile ad-hoc Netzwerken (MANETs) und Internetprotokollmultimediasubsystemen (IMS) oder irgendeiner Kombination von diesen.
In dieser Hinsicht stellt 2 ein Beispiel einer vereinfachten Systemarchitektur dar, die nur manche Elemente und funktionale Entitäten zeigt, die alle logische Einheiten sind, deren Implementierung von dem, was gezeigt ist, verschieden sein kann. Die Verbindungen, die in 2 gezeigt sind, sind logische Verbindungen; die tatsächlichen physikalischen Verbindungen können verschieden sein. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass das System üblicherweise ebenso andere Funktionen und Strukturen aufweist, wie die, die in 2 gezeigt sind.
In der Funkzugriffsarchitektur von 2 sind zwei Benutzereinrichtungen 20 und 21 dazu konfiguriert, in einer drahtlosen Verbindung auf einem oder mehreren Kommunikationskanälen in einer Zelle mit einem Zugangsknoten (zum Beispiel NodeB) 22, der die Zelle bereitstellt, zu sein. Die physikalische Verbindung von einer Benutzereinrichtung zu einem NodeB wird Uplink oder Reverse-Link genannt, und die physikalische Verbindung von dem NodeB zu der Benutzereinrichtung wird Downlink oder Forward-Link genannt. Es sollte anerkannt werden, dass die NodeBs oder deren Funktionalitäten unter Verwendung von irgendeiner Entität eines Knotens, eines Hosts, eines Servers oder eines Zugangspunkts (AP) und so weiter für solch eine Verwendung implementiert werden könnten.
Ein Kommunikationssystem umfasst üblicherweise mehr als einen NodeB, und in solch einem Fall könnten die NodeBs ebenso dazu konfiguriert sein, miteinander über Verbindungen, drahtgebunden oder drahtlos, zu kommunizieren, die zu dem Zweck entworfen sind. Diese Verbindungen könnten für Signalisierungszwecke verwendet werden. Der NodeB ist eine Berechnungseinrichtung, die dazu konfiguriert ist, die Funkressourcen des Kommunikationssystems, mit dem der NodeB gekoppelt ist, zu steuern. Der NodeB könnte ebenso als eine Basisstation, ein Zugangspunkt oder eine andere Art einer Schnittstelleneinrichtung inklusive einer Weiterleitungsstation, die dazu in der Lage ist, in einer drahtlosen Umgebung zu arbeiten, bezeichnet werden. Der NodeB umfasst Sender-Empfänger oder ist mit diesen gekoppelt. Von den Sender-Empfängern des NodeB wird eine Verbindung zu einer Antenneneinheit bereitgestellt, die bidirektionale Funkverbindungen zu Benutzereinrichtungen herstellt. So können die Sender-Empfänger des NodeB und die Sender-Empfänger der Benutzereinrichtung Sender 12 und Empfänger 14 umfassen, die dazu konfiguriert sind, über einen Kanal 16 zu kommunizieren, wobei die trainierbaren Parameter der Sender und Empfänger dazu in der Lage sind, gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel neu konfiguriert bzw. rekonfiguriert zu werden. Die Antenneneinheit kann eine Vielzahl von Antennen oder Antennenelementen umfassen. Der NodeB ist weiterhin mit einem Kernnetzwerk 25 („core network“, CN oder Next Generation Core NGC) verbunden. In Abhängigkeit des Systems kann das Gegenstück auf der CN-Seite ein Serving Gateway (S-GW, der Benutzerdatenpakete leitet und weiterleitet), ein Packet Data Network Gateway (P-GW) zur Bereitstellung einer Konnektivität von Benutzereinrichtungen (UEs) zu externen Paketdatennetzwerken, oder eine Mobile Management Entity (MME) und so weiter sein.
Die Benutzereinrichtung (ebenso UE, Benutzerendgerät, Benutzergerät, Endgeräteinrichtung, und so weiter genannt) stellt eine Art einer Vorrichtung dar, an die Ressourcen auf der Luftschnittstelle zugeteilt und zugewiesen sind, und somit kann irgendein Merkmal, das hierin mit Bezug auf eine Benutzereinrichtung beschrieben ist, mit einer entsprechenden Vorrichtung, wie etwa einem Weiterleitungsknoten, implementiert werden. Ein Beispiel solch eines Weiterleitungsknotens ist eine Weiterleitung gemäß Schicht 3 („Self-Backhauling Relay“) in Richtung der Basisstation.
Die Benutzereinrichtung bezieht sich üblicherweise auf eine tragbare Berechnungseinrichtung, die drahtlose mobile Kommunikationseinrichtungen umfasst, die mit oder ohne ein Teilnehmeridentifikationsmodul (SIM) arbeiten, inklusive, aber nicht beschränkt auf, die folgenden Arten von Einrichtungen: eine Mobilstation (Mobiltelefon), ein Smartphone, ein Personal Digital Assistant (PDA), ein Handgerät, eine Einrichtung, die ein drahtloses Modem verwendet (Warn- oder Messeinrichtung, und so weiter), ein Laptop und/oder ein Touchscreen Computer, ein Tablet, eine Spielekonsole, ein Notebook und eine Multimediaeinrichtung. Es ist anzuerkennen, dass eine Benutzereinrichtung eine Einrichtung sein kann, die fast ausschließlich einen Uplink verwendet, wie zum Beispiel eine Kamera oder eine Videokamera, die Bilder oder Videoclips an ein Netzwerk lädt. Eine Benutzereinrichtung kann ebenso eine Einrichtung mit einer Fähigkeit des Betriebs im Netzwerk des Internets der Dinge (IoT) sein, welches ein Szenario ist, in dem Objekte mit der Fähigkeit versehen sind, Daten über ein Netzwerk zu übertragen, ohne dass eine Mensch-zu-Mensch- oder eine Mensch-zu-Computer-Interaktion erforderlich ist. Die Benutzereinrichtung (oder in manchen Ausführungsbeispielen ein Weiterleitungsknoten gemäß Schicht 3) ist dazu konfiguriert, eine oder mehrere von Benutzerendgerätfunktionalitäten durchzuführen. Die Benutzereinrichtung kann ebenso eine Teilnehmereinheit, eine Mobilstation, ein Fernendgerät, ein Zugriffsendgerät, ein Benutzerendgerät oder ein Benutzergerät (UE) sein, um nur ein paar Namen oder Vorrichtungen zu erwähnen.
Verschiedene hierin beschriebene Techniken können ebenso auf ein Cyber-Physical-System (CPS) (ein System von zusammenarbeitenden Computerelementen, die physikalische Entitäten steuern) verwendet werden. CPS kann die Implementierung und Verwendung von massiven Mengen an zwischenverbundenen ICT-Einrichtungen (Sensoren, Stellglieder, Prozessoren, Mikrosteuerungen, und so weiter), die in physikalischen Objekten an unterschiedlichen Orten eingesetzt werden, ermöglichen. Mobile cyberphysikalische Systeme, bei denen das betreffende physische System eine inhärente Mobilität aufweist, sind eine Unterkategorie der cyber-physikalischen Systeme. Beispiele von mobilen physischen Systemen umfassen mobile Robotik und Elektronik, die durch Menschen oder Tiere transportiert wird.
Obwohl die Vorrichtungen als einzelne Entitäten dargestellt sind, können unterschiedliche Einheiten, Prozessoren und/oder Speichereinheiten (welche in 1 alle nicht gezeigt sind) implementiert werden. Weiterhin kann die Anzahl von Empfangs- und/oder Übertragungsantennen der Benutzereinrichtungen natürlich gemäß einer momentanen Implementierung variieren.
5G ermöglicht eine Verwendung von MIMO-Antennen (MIMO, „Multiple Input - Multiple Output“), viel mehr Basisstationen oder Knoten als LTE (ein sogenanntes Konzept kleiner Zellen), inklusive Makro-Standorten, die in Kooperation mit kleineren Stationen arbeiten, und eine Vielzahl von Funktechnologien in Abhängigkeit der Servicebedürfnisse, Verwendungsfälle und/oder Spektrumverfügbarkeit einsetzen. 5G-Mobilkommunikationen unterstützen einen breiten Bereich von Verwendungsfällen und zugehörigen Anwendungen inklusive Videostreaming, Augmented Reality bzw. erweiterte Realität, unterschiedliche Wege der Datenteilung und verschiedene Formen von Maschinentypanwendungen, inklusive Fahrzeugsicherheit, unterschiedliche Sensoren und Echtzeitsteuerung. Es wird erwartet, dass 5G mehrere Funkschnittstellen, und zwar unter 6GHz, cmWave und mmWave aufweist, und ebenso mit existierenden alten Funkzugriffstechnologien, wie etwa LTE, integrierbar ist. Eine Integration mit LTE kann zumindest in der frühen Phase als ein System, in dem eine Makroabdeckung durch LTE bereitgestellt ist, und ein 5G-Funkschnittstellenzugriff von kleinen Zellen kommt, durch Aggregation in das LTE, implementiert werden. Mit anderen Worten ist geplant, dass 5G sowohl eine Inter-RAT-Operabilität (wie etwa LTE-5G) als auch eine Inter-RI-Operabilität (Inter-Radio Interface Operability, wie etwa unter 6GHz - cmWave, unter 6GHz - cmWave - mmWave) unterstützt. Eines der Konzepte, die in 5G-Netzwerken möglicherweise verwendet werden, ist Netzwerk-Slicing, in dem mehrere unabhängige und dedizierte virtuelle Unternetzwerke (Netzwerkinstanzen) innerhalb der gleichen Infrastruktur erzeugt werden könnten, um Dienste zu betreiben, die unterschiedliche Anforderungen an eine Latenz, Zuverlässigkeit, Durchsatz und Mobilität aufweisen.
Die momentane Architektur in LTE-Netzwerken ist im Funk vollständig verteilt und in dem Kernnetzwerk vollständig zentralisiert. Die Anwendungen und Dienste mit niedriger Latenz in 5G erfordern, dass der Inhalt in die Nähe des Funks gebracht wird, was zu einem lokalen Ausbruch und Multi Access Edge Computing (MEC) führt. 5G ermöglicht ein Auftreten einer Analyse und einer Wissenserzeugung an der Quelle der Daten. Dieser Ansatz erfordert das wirksame Einsetzen von Ressourcen, die nicht kontinuierlich mit einem Netzwerk verbunden sein müssen, wie etwa Laptops, Smartphones, Tablets und Sensoren. MEC stellt eine verteilte Rechnerumgebung für das Anwendungs- und Service-Hosting bereit. Es umfasst ebenso die Fähigkeit zum Speichern und Verarbeiten von Inhalt in unmittelbarer Nähe von Mobilfunkteilnehmern, um eine schnellere Antwortzeit zu erzielen. Edge-Computing umfasst einen breiten Bereich von Technologien, wie drahtlose Sensornetzwerke, mobile Datenerfassung, mobile Signaturanalyse, kooperative verteilte Peer-zu-Peer ad-hoc-Netzwerke und Verarbeitung, die ebenso als lokales Cloud-/Fog-Computing und Grid/Mesh-Computing, Dew-Computing, mobiles Edge-Computing, Cloudlet, verteilte Datenspeicherung und -abfrage, autonome selbstheilende Netzwerke, Remote-Cloud-Dienste, erweiterte und virtuelle Realität, Daten-Caching, Internet der Dinge (massive Konnektivität und/oder latenzkritisch) und kritische Kommunikationen (autonome Fahrzeuge, Fahrzeugsicherheit, Echtzeitanalyse, zeitkritische Steuerung und Gesundheitsanwendungen) klassifizierbar sind.
Das Kommunikationssystem ist ebenso dazu in der Lage, mit anderen Netzwerken, wie etwa einem öffentlichen leitungsvermittelten Telefonnetzwerk oder dem Internet 26 zu kommunizieren, oder Dienste zu nutzen, die durch diese bereitgestellt werden. Das Kommunikationsnetzwerk kann ebenso dazu in der Lage sein, die Verwendung von Cloud-Diensten zu unterstützen, zum Beispiel könnte zumindest ein Teil der Kernnetzwerkoperationen als ein Cloud-Dienst ausgeführt werden (dies ist in 2 durch die „Cloud“ 28 dargestellt). Das Kommunikationssystem kann ebenso eine zentrale Steuerungsentität oder Ähnliches umfassen, die Einrichtungen für Netzwerke von unterschiedlichen Betreibern bereitstellt, um zum Beispiel bei einem Spektrum-Sharing zu kooperieren.
Edge-Cloud kann in ein Funkzugriffsnetzwerk (RAN) gebracht werden, in dem eine Netzwerkfunktionsvirtualisierung (NVF) und Software Defined Networking (SDN) genutzt werden. Die Verwendung einer Edge-Cloud kann bedeuten, dass Zugriffsknotenoperationen zumindest teilweise in einem Server, Host oder Knoten durchgeführt werden müssen, die operativ mit einem entfernten Funkkopf oder einer Basisstation, die Funkteile umfasst, gekoppelt sind. Es ist ebenso möglich, dass Knotenoperationen unter einer Vielzahl von Servern, Knoten oder Hosts verteilt werden. Eine Anwendung einer CloudRAN-Architektur ermöglicht eine Durchführung von RAN-Echtzeitfunktionen auf der RAN-Seite (in einer verteilten Einheit, DU 22) und eine Ausführung von Nicht-Echtzeitfunktionen, auf eine zentralisierte Weise (in einer zentralisierten Einheit CU 24).
Es sollte ebenso verstanden werden, dass die Verteilung von Arbeit zwischen Kernnetzwerkoperationen und Basisstationsoperationen von der gemäß LTE verschieden sein könnte oder sogar nicht vorhanden sein könnte. Einige andere technologische Fortschritte, die genutzt werden könnten, sind Big Data und All-IP, die die Art und Weise, wie Netzwerke aufgebaut und verwaltet werden, verändern können. 5G-Netze (oder New Radio, NR) werden entworfen, so dass diese mehrere Hierarchien unterstützen, wobei MEC-Server zwischen dem Kern und der Basisstation oder dem NodeB (gNB) platziert werden können. Es ist anzuerkennen, dass MEC ebenso in 4G-Netzwerken angewendet werden kann.
5G kann auch die Satellitenkommunikation nutzen, um die Abdeckung des 5G-Dienstes zu verbessern oder zu ergänzen, zum Beispiel durch die Bereitstellung von Backhauling. Mögliche Anwendungsfälle sind die Bereitstellung der Dienstkontinuität für Maschine-zu-Maschine-Einrichtungen (M2M-Einrichtungen) oder Internet der Dinge-Einrichtungen (IoT-Einrichtungen) oder für Insassen an Bord von Fahrzeugen, oder die Sicherstellung der Dienstverfügbarkeit für kritische Kommunikationen und zukünftige Zugverkehr-/maritime-/aeronautische Kommunikationen. Die Satellitenkommunikation kann geostationäre Satellitensysteme in der Erdumlaufbahn (GEO), aber auch Satellitensysteme in niedriger Erdumlaufbahn (LEO), insbesondere Megakonstellationen (Systeme, in denen Hunderte von (Nano-)Satelliten eingesetzt werden) nutzen. Jeder Satellit 23 in der Megakonstellation kann mehrere satellitengestützte Netzwerkeinheiten abdecken, die Zellen am Boden bilden. Die bodengebundenen Zellen können durch einen bodengebundenen Relaisknoten bzw. Weiterleitungsknoten 22 oder durch einen gNB am Boden oder in einem Satelliten geschaffen werden.
Das dargestellte System ist nur ein Beispiel für einen Teil eines Funkzugangsystems, in dem das System 10 gemäß 2 eingesetzt werden kann, und in der Praxis kann das System eine Vielzahl von NodeBs umfassen, die Benutzergeräte können Zugang zu einer Vielzahl von Funkzellen haben, und das System kann auch andere Vorrichtungen umfassen, wie zum Beispiel Weiterleitungsknoten oder physikalische Schichten oder andere Netzwerkelemente, und so weiter. Zumindest einer der NodeBs kann ein Home-NodeB sein. Zusätzlich können in einem geografischen Bereich eines Funkkommunikationssystems eine Vielzahl verschiedener Arten von Funkzellen sowie eine Vielzahl von Funkzellen bereitgestellt werden. Die Funkzellen können Makrozellen (oder Schirmzellen) sein, welche große Zellen sind, die üblicherweise einen Durchmesser von bis zu zehn Kilometern haben, oder kleinere Zellen, wie etwa Mikro-, Femto- oder Picozellen. Die NodeBs in 2 können irgendeine Art dieser Zellen bereitstellen. Ein zellulares Funksystem kann als ein mehrschichtiges Netzwerk mit mehreren Arten von Zellen implementiert werden. Üblicherweise stellt in mehrschichtigen Netzwerken ein Zugangsknoten eine Art einer Zelle oder von Zellen zur Verfügung, so dass eine Vielzahl von NodeBs erforderlich ist, um solche eine Netzwerkstruktur bereitzustellen.
Zur Erfüllung des Erfordernisses des Verbesserns des Einsatzes und der Leistung von Kommunikationssystemen wurde das Konzept der Plug-and-Play-NodeBs eingeführt. Üblicherweise umfasst ein Netzwerk, das dazu in der Lage ist, Plug-and-Play-NodeBs zu verwenden, zusätzlich zu Home-NodeBs (HnodeBs), einen Heim-NodeB-Gateway oder HNB-GW (in 2 nicht gezeigt). Ein HNB-Gateway (HNB-GW), der üblicherweise innerhalb eines Netzwerks eines Betreibers eingesetzt wird, kann den Verkehr von einer großen Anzahl von HNBs zurück zu einem Kernnetzwerk aggregieren. Obwohl 2 ein beispielhaftes Kommunikationssystem darstellt, in dem das System 10 eines beispielhaften Ausführungsbeispiels eingesetzt werden kann, kann das System von anderen beispielhaften Ausführungsbeispielen in anderen Arten von Systemen eingesetzt werden, um Kommunikationen oder Sonstiges zu unterstützen.
Der Kanal 16 kann von irgendeiner einer Vielzahl von Arten sein, inklusive zum Beispiel einem drahtlosen Kanal, einem optischen Kanal oder Ähnlichem und kann in manchen Ausführungsbeispielen dazu konfiguriert sein, mehrere orthogonale Kanäle zu unterstützen, wie etwa bezüglich Zeit, Frequenz oder Raum, welche parallel verwendet werden. Unabhängig von der Art des Kanals kann der Kanal, über den der Sender 12 und der Empfänger 14 kommunizieren, ein stochastischer Kanal sein. So empfängt der Kanal Rahmen, die von dem Sender übertragen werden, die aus einer Vielzahl von Symbolen bestehen. Diese Symbole umfassen eine Präambel und/oder mehrere Datensymbole. Die Präambel ist üblicherweise den Datensymbolen vorausgestellt. Als Reaktion erzeugt der Kanal eine Vielzahl von Abtastungen, die durch den Empfänger empfangen werden. Der Empfänger ist dazu konfiguriert, die Abtastung, die einem bestimmten Symbol des entsprechenden Rahmens entspricht, als die Präambel oder das erste Datensymbol des entsprechenden Rahmens zu identifizieren, um eine geeignete Interpretation, zum Beispiel Dekodierung, der empfangenen Daten zu ermöglichen.
Wie ebenso in 1 gezeigt ist, umfasst das System 10 eines beispielhaften Ausführungsbeispiels zusätzlich eine Konfigurationsvorrichtung 18. Die Konfigurationsvorrichtung ist dazu konfiguriert, aktualisierte Parameter (für die trainierbaren Parameter des Senders 12 und des Empfängers 14) zu bestimmen, basierend auf den Symbolen, die über den Kanal 16 übertragen werden, und Abtastungen, die durch den Kanal erzeugt werden und durch den Empfänger empfangen werden. Der Sender und der Empfänger können dann basierend auf den aktualisierten Parametern rekonfiguriert werden.
Obwohl die Konfigurationsvorrichtung 18 als separat von dem Sender 12 und dem Empfänger 14 in 1 dargestellt ist, könnte die Konfigurationsvorrichtung 18 oder ein Teil davon durch einen oder beide des Senders und des Empfängers implementiert werden. Zum Beispiel könnte die nachstehend beschriebene Funktionalität bezüglich der Konfigurationsvorrichtung zwischen dem Sender und dem Empfänger und, in manchen Ausführungsbeispielen, als eine zusätzliche Konfigurationsvorrichtung verteilt sein. Alternativ könnte die Konfigurationsvorrichtung vollständig durch den Sender implementiert werden oder vollständig durch den Empfänger implementiert werden. Zum Zwecke der Darstellung, aber nicht der Beschränkung, wird dieses System 10 von 1 jedoch nachstehend in Verbindung mit einer Konfigurationsvorrichtung beschrieben, die mit sowohl dem Sender als auch dem Empfänger kommuniziert.
Ein Beispiel einer Vorrichtung 30, die konfiguriert sein kann, um als die Konfigurationsvorrichtung 18 zu fungieren, ist in 3 dargestellt. Wie in 3 gezeigt ist, umfasst die Vorrichtung einen Verarbeitungsschaltkreis 32, oder ist mit diesem verknüpft oder steht mit diesem in Kommunikation, einen Speicher 34 und eine Kommunikationsschnittstelle 36. Der Verarbeitungsschaltkreis kann mit der Speichereinrichtung über einen Bus zum Weitergeben von Informationen unter Komponenten der Vorrichtung in Kommunikation stehen. Die Speichereinrichtung kann nicht-vergänglich sein und kann zum Beispiel einen oder mehrere flüchtige und/oder nicht-flüchtige Speicher umfassen. Mit anderen Worten kann zum Beispiel die Speichereinrichtung eine elektronische Speichereinrichtung sein (zum Beispiel ein computerlesbares Speichermedium), das Gates umfasst, die dazu konfiguriert sind, Daten (zum Beispiel Bits) zu speichern, die durch eine Maschine (zum Beispiel eine Rechnereinrichtung, wie etwa der Verarbeitungsschaltkreis) abgerufen werden können. Die Speichereinrichtung kann dazu konfiguriert sein, Informationen, Daten, einen Inhalt, Anwendungen, Anweisungen oder Ähnliches zu speichern, um der Vorrichtung zu ermöglichen, verschiedene Funktionen gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung auszuführen. Zum Beispiel könnte die Speichereinrichtung dazu konfiguriert sein, Eingabedaten zur Verarbeitung durch den Verarbeitungsschaltkreis zu puffern bzw. zwischenzuspeichern. Zusätzlich oder alternativ könnte die Speichereinrichtung dazu konfiguriert sein, Anweisungen zur Ausführung durch den Verarbeitungsschaltkreis zu speichern.
Die Vorrichtung 30 kann in manchen Ausführungsbeispielen in verschiedenen Rechnereinrichtungen, wie vorstehend beschrieben, verkörpert sein. In manchen Ausführungsbeispielen könnte die Vorrichtung jedoch als ein Chip oder ein Chipsatz verkörpert sein. Mit anderen Worten könnte die Vorrichtung aus einem oder mehreren physikalischen Gehäusen (zum Beispiel Chips) bestehen, die Materialien, Komponenten und/oder Drähte auf einer strukturellen Baugruppe (zum Beispiel einer Grundplatte) umfassen. Die strukturelle Baugruppe kann die physikalische Festigkeit, die Erhaltung der Größe und/oder die Begrenzung der elektrischen Wechselwirkung für darauf enthaltene Komponentenschaltkreise gewährleisten. Die Vorrichtung kann daher in manchen Fällen derart konfiguriert sein, dass sie ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf einem einzelnen Chip oder als ein einzelnes „System auf einem Chip“ implementiert. So bildet in manchen Fällen ein Chip oder ein Chipsatz eine Einrichtung zum Durchführen von einer oder mehreren Operationen zum Bereitstellen der hierin beschriebenen Funktionalitäten.
Der Verarbeitungsschaltkreis 32 kann auf eine Vielzahl von unterschiedlichen Weisen verkörpert werden. Zum Beispiel kann der Verarbeitungsschaltkreis als eine oder mehrere von verschiedenen Hardware-Verarbeitungseinrichtungen, wie etwa ein Coprozessor, ein Mikroprozessor, eine Steuerung, ein Digitalsignalprozessor (DSP), ein Verarbeitungselement mit oder ohne einem zugehörigen DSP oder verschiedene andere Schaltkreise inklusive integrierten Schaltkreisen, wie etwa zum Beispiel einem ASIC („Application Specific Integrated Circuit“), einem FPGA („Field Programmable Gate Array“), einer Mikrosteuerungseinheit (MCU), einem Hardwarebeschleuniger, einem Spezialcomputerchip, oder Ähnlichem verkörpert werden. So kann in manchen Ausführungsbeispielen der Verarbeitungsschaltkreis eine oder mehrere Verarbeitungskerne umfassen, die dazu konfiguriert sind, unabhängig zu arbeiten. Ein Mehrfachkern-Verarbeitungsschaltkreis kann eine Mehrfachverarbeitung innerhalb eines einzelnen physikalischen Gehäuses ermöglichen. Zusätzlich oder alternativ könnte der Verarbeitungsschaltkreis einen oder mehrere Prozessoren umfassen, die über den Bus im Tandem konfiguriert sind, um die unabhängige Ausführung von Anweisungen, Pipelining und/oder Multithreading zu ermöglichen.
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann der Verarbeitungsschaltkreis 32 dazu konfiguriert sein, Anweisungen auszuführen, die in der Speichereinrichtung 34 gespeichert sind, oder anderweitig für den Verarbeitungsschaltkreis verfügbar sind. Alternativ oder zusätzlich könnte der Verarbeitungsschaltkreis dazu konfiguriert sein, eine hart kodierte Funktionalität auszuführen. Somit kann der Verarbeitungsschaltkreis, ob dieser durch Hardware- oder Softwareverfahren oder durch eine Kombination von diesen konfiguriert ist, eine Entität darstellen (zum Beispiel physikalisch verkörpert in einem Schaltkreis), die dazu in der Lage ist, Operationen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung durchzuführen, wenn diese entsprechend konfiguriert sind. Somit, zum Beispiel, wenn der Verarbeitungsschaltkreis als einen ASIC, FPGA oder Ähnliches verkörpert ist, könnte der Verarbeitungsschaltkreis eine speziell konfigurierte Hardware zum Durchführen der hierin beschriebenen Operationen sein. Alternativ, als ein anderes Beispiel, wenn der Verarbeitungsschaltkreis als ein Ausführer von Anweisungen verkörpert ist, können die Anweisungen den Prozessor speziell konfigurieren, um die Algorithmen und/oder Operationen, die hierin beschrieben sind, durchzuführen, wenn die Anweisungen ausgeführt werden. In manchen Fällen jedoch kann der Verarbeitungsschaltkreis ein Prozessor einer speziellen Einrichtung sein (zum Beispiel ein Bild- oder Videoverarbeitungssystem), die dazu konfiguriert ist, ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einzusetzen, durch eine weitere Konfiguration des Verarbeitungsschaltkreises durch Anweisungen für eine Durchführung der Algorithmen und/oder Operationen, die hierin beschrieben sind. Der Schaltkreis kann zum Beispiel unter anderem einen Taktgeber, eine arithmetische Logikeinheit (ALU) und Logik-Gates umfassen, die dazu konfiguriert sind, eine Operation des Verarbeitungsschaltkreises zu unterstützen.
Die Kommunikationsschnittstelle 36 kann irgendein Mittel, wie etwa eine Einrichtung oder ein Schaltkreis sein, das entweder als Hardware oder eine Kombination von Hardware und Software verkörpert ist, das dazu konfiguriert ist, Daten inklusive Medieninhalt in der Form von Video- oder Bilddateien einer oder mehreren Audiospuren oder Ähnlichem zu empfangen und/oder zu übertragen. Diesbezüglich kann die Kommunikationsschnittstelle zum Beispiel eine Antenne (oder mehrere Antennen) aufweisen, und Hardware und/oder Software unterstützen, um Kommunikationen mit einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk zu ermöglichen. Zusätzlich oder alternativ kann die Kommunikationsschnittstelle den Schaltkreis für eine Interaktion mit der Antenne oder den Antennen umfassen, um eine Übertragung von Signalen über die Antenne oder die Antennen zu veranlassen oder einen Empfang von Signalen, die über die Antenne bzw. Antennen empfangen werden, handzuhaben. In manchen Umgebungen kann die Kommunikationsschnittstelle alternativ oder zusätzlich ebenso eine drahtgebundene Kommunikation unterstützen. So kann zum Beispiel die Kommunikationsschnittstelle ein Kommunikationsmodem und/oder andere Hardware/Software zum Unterstützen einer Kommunikation über Kabel, eine digitale Teilnehmerleitung (DSL), Universal Serial Bus (USB) oder andere Mechanismen umfassen.
Ein Beispiel eines Kommunikationssystems 10, wie etwa ein Autoencoder basiertes Kommunikationssystem gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, ist in 4 dargestellt. Wie gezeigt ist, umfasst das Kommunikationssystem einen Sender 12, einen Kanal 16 und einen Empfänger 14. Der Sender empfängt eine Mitteilung s, die in einen Vektor x von Kanalsymbolen zur Übertragung über den Kanal zu kodieren ist. Während einer Ausbreitung durch den Kanal wird der Vektor von Kanalsymbolen einer Verzerrung, wie etwa Rauschen, das durch eine Verzerrungsschicht 46 angegeben ist, unterzogen. So empfängt der Empfänger einen Vektor y von Abtastungen, die durch den Kanal erzeugt werden, als Reaktion auf den Vektor x von Kanalsymbolen, der durch den Sender übertragen wird. Der Empfänger dekodiert dann den Vektor y von Abtastungen, um eine Vorhersage ŝ der Mitteilung s, die durch den Sender kodiert ist, zu erzeugen.
Mit Bezug auf das Ablaufdiagramm der 5 und insbesondere Block 70 von 5, umfasst der Sender 12 Mittel, wie etwa zumindest einen Prozessor 32, der dazu konfiguriert ist, eine Mitteilung s in einen Vektor x von Kanalsymbolen gemäß einer Modulationsordnung m zu kodieren. Wie nachstehend beschrieben wird das Kommunikationssystem 10, wie etwa der Sender und der Empfänger 14, trainiert, um Mitteilungen gemäß einer Vielzahl von Modulationsordnungen bis zu einer maximalen Modulationsordnung Mmax zu kodieren und zu dekodieren. Im Betrieb sollten sowohl der Sender als auch der Empfänger gemäß der gleichen Modulationsordnung arbeiten. Jedoch ist das Kommunikationssystem dieses beispielhaften Ausführungsbeispiels dazu in der Lage, die Modulationsordnung während einer Laufzeit, ohne ein erneutes Training, zu irgendeiner anderen Modulationsordnung, gemäß dem das Kommunikationssystem vorher trainiert wurde, bis zu der maximalen Modulationsordnung Mmax, zu ändern. Zum Beispiel kann die Modulationsordnung, die die Anzahl von unterschiedlichen Mitteilungen definiert, die durch den Sender kodiert werden kann und die durch den Empfänger vorhergesagt werden kann, als Reaktion auf Änderungen in der Kanalbedingung geändert werden, wie etwa in Verbindung mit Verbindungsanpassungsalgorithmen, die eine Kommunikationsrate und, als ein Ergebnis, die Modulationsordnung gemäß dem Kanalzustand vorschlagen.
Um die Mitteilung s in einen Vektor x von Kanalsymbolen gemäß der Modulationsordnung m zu kodieren, umfasst der Sender 12 des beispielhaften Ausführungsbeispiels einen M_max-dimensionalen Vektor 40, in dem das Element, das der kodierten Mitteilung entspricht, auf einen ersten Wert eingestellt ist, und alle anderen Elemente auf einen zweiten Wert eingestellt sind, der von dem ersten Wert verschieden ist. Zum Beispiel kann der erste Wert gleich 1 sein und kann der zweite Wert gleich 0 sein. In einem Ausführungsbeispiel, in dem das Kommunikationssystem Mitteilungen gemäß einer Modulationsordnung m überträgt, die kleiner als die maximale Modulationsordnung Mmax ist, sind die einzigen Elemente des M_max-dimensionalen Vektors, die auf den ersten Wert eingestellt werden können, die ersten m Elemente, das heißt Elemente 1, 2, ... m des M_max-dimensionalen Vektors. Alle anderen Elemente des M_max-dimensionalen Vektors, das heißt die Elemente m+1, m+2, ... Mmax werden auf den zweiten Wert eingestellt, da das Kommunikationssystem mit einer Modulationsordnung m entworfen ist, um nicht mehr als m unterschiedliche Mitteilungen zu übertragen.
Obwohl das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel eine One-Hot-Kodierung einsetzt, die einen M_max-dimensionalen Vektor 40 verwendet, in dem das Element, das der zu kodierenden Nachricht entspricht, auf einen ersten Wert gesetzt wird, und alle anderen Elemente auf einen zweiten Wert gesetzt werden, der von dem ersten Wert verschieden ist, kann der Sender 12 auf andere Weisen gespeist werden, inklusive Techniken, die keine One-Hot-Kodierung verwenden. Zum Beispiel können Mmax unterschiedliche Vektoren der Größe L bereitgestellt werden und jeder Vektor könnte einer One-Hot-Kodierung unterzogen werden. In allen Fällen gibt es eine Vielzahl von möglichen Darstellungen der Eingabe des Senders, sogenannte Einbettungen, die in Verbindung mit bestimmten beispielhaften Ausführungsbeispielen eingesetzt werden können.
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel, das in 4 dargestellt ist, umfasst der Sender 12 ebenso ein neuronales Netzwerk mit einer Vielzahl von trainierbaren Parametern, die wie nachstehend beschrieben aktualisiert werden. In Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel von 4 ist das neuronale Netzwerk des Senders durch die mehrfach dichten Schichten 42, zum Beispiel vollständig verbundene Schichten, dargestellt. Jedoch könnte das neuronale Netzwerk zusätzlich oder alternativ durch andere Arten von Schichten, wie etwa Faltungsschichten oder wiederkehrende Schichten, dargestellt werden. Zusätzlich umfasst der Sender des dargestellten Ausführungsbeispiels eine Normalisierungsschicht 44, die dazu konfiguriert ist, den Vektor x der Kanalsymbole zu normalisieren, um eine Energiebeschränkung, wie etwa eine Einheit der durchschnittlichen Leistung pro Kanalsymbol, zu erzwingen. Obwohl der Sender auf verschiedene Weisen konfiguriert sein könnte, umfasst der Sender eines beispielhaften Ausführungsbeispiels zumindest einen Prozessor 32, der gemäß Anweisungen arbeitet, die durch einen Speicher 34 gespeichert sind, um eine Mitteilung s zu empfangen und einen Vektor x von Kanalsymbolen über eine Kommunikationsschnittstelle 36 zu übertragen, wobei der zumindest eine Prozessor, der Speicher und die Kommunikationsschnittstelle zum Beispiel von der Art sind, die in 3 gezeigt sind und in Verbindung mit dieser beschrieben sind. Zum Beispiel kann der zumindest eine Prozessor des Senders dazu konfiguriert sein, den M_max-dimensionalen Vektor zu definieren, und sowohl das neuronale Netzwerk als auch die Normalisierungsschicht zu implementieren.
Bezugnehmend nun auf Block 72 von 5 umfasst der Sender 12 ebenso Mittel, wie etwa die Kommunikationsschnittstelle 36, die dazu konfiguriert sind, den Vektor x der Signalsymbole über den Kanal 16 zu übertragen. Wie in 4 gezeigt ist, bringt der Kanal allgemein eine Verzerrung in die Signale ein, die sich durch diesen ausbreiten, wie durch die Verzerrungsschicht 46 dargestellt ist. Im Gegensatz zu den neuronalen Netzwerken, die durch den Sender und den Empfänger 14 verkörpert sind, ist die Verzerrungsschicht des Kanals allgemein nicht dazu in der Lage, trainiert zu werden.
Wie in Block 74 von Figur gezeigt ist, umfasst der Empfänger 14 wiederum Mittel, wie etwa die Kommunikationsschnittstelle 36, die dazu konfiguriert sind, einen Vektor y von Abtastungen zu empfangen, der durch den Kanal 16 erzeugt wird, als Reaktion auf den Vektor x von Kanalsymbolen, der durch den Sender 12 übertragen wird. Der Empfänger ist dann dazu konfiguriert, den Vektor y von Abtastungen zu verarbeiten, um eine Vorhersage ŝ der Mitteilung, die durch den Sender kodiert wird, zu erzeugen. Wie in Block 76 von 5 gezeigt ist, umfasst der Empfänger eines beispielhaften Ausführungsbeispiels Mittel, wie etwa den zumindest einen Prozessor 32, der dazu konfiguriert ist, einen ersten Vorhersagevektor für die Mitteilung, die durch den Sender kodiert ist, zu bestimmen. Diesbezüglich kann der Empfänger ein neuronales Netzwerk mit einer Vielzahl von trainierbaren Parametern umfassen. In dem Ausführungsbeispiel von 4 zum Beispiel ist das neuronale Netzwerk des Empfängers durch die mehrfachen dichten Schichten 48, zum Beispiel vollständig verbundene Schichten, dargestellt, die einen ersten Vorhersagevektor 50 für den Vektor y von Abtastungen, der durch den Empfänger empfangen wird, erzeugt. Jedoch könnte das neuronale Netzwerk zusätzlich oder alternativ durch andere Arten von Schichten, wie etwa Faltungsschichten oder wiederkehrende Schichten dargestellt sein. Der erste Vorhersagevektor umfasst ein entsprechendes Element, das mit jeder Mitteilung verknüpft ist, die das Kommunikationssystem 10 kodieren und dekodieren könnte. Da das Kommunikationssystem des beispielhaften Ausführungsbeispiels trainiert ist, um in Verbindung mit einer Vielzahl von Modulationsordnungen bis zu einer maximalen Modulationsordnung Mmax zu arbeiten, umfasst der Vorhersagevektor M_max-Dimensionen, wobei jedes Element des ersten Vorhersagevektors eine Wahrscheinlichkeit angibt, dass die Mitteilung, die durch den Sender kodiert wird, die Mitteilung ist, mit der das entsprechende Element des ersten Vorhersagevektors verknüpft ist.
Wie in Block 78 von 5 gezeigt ist, umfasst der Empfänger 14 ebenso Mittel, wie etwa den zumindest einen Prozessor 32, die dazu konfiguriert sind, eines oder mehrere Elemente des ersten Vorhersagevektors 50 in einem Fall zu eliminieren, in dem die Modulationsordnung m kleiner als die maximale Modulationsordnung Mmax ist, um einen zweiten Vorhersagevektor 56 zu erzeugen. Die zweite Vorhersageschicht eines beispielhaften Ausführungsbeispiels ist ein m-dimensionaler Vektor mit m Elementen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Empfänger, wie etwa der zumindest eine Prozessor, eine Slicing-Schicht bzw. Abschneideschicht 52. Die Slicing-Schicht bzw. Abschneideschicht ist mit der Modulationsordnung m bereitgestellt und ist in einem beispielhaften Ausführungsbeispiel konfiguriert, um eines oder mehrere Elemente des ersten Vorhersagevektors zu eliminieren, etwa durch Abschneiden von diesen Elementen des ersten Vorhersagevektors, deren Dimension größer ist als die Modulationsordnung m. Für einen ersten Vorhersagevektor, zum Beispiel, mit Elementen, die 1, 2, 3, ... Mmax designieren, könnte die Slicing-Schicht eines oder mehrere Elemente 54 des ersten Vorhersagevektors durch Eliminieren von m+1, m+2, ... Mmax des ersten Vorhersagevektors eliminieren, so dass nur Elemente 1, 2, ..., m in dem zweiten Vorhersagevektor verbleiben.
Wie in Block 80 von 5 gezeigt ist, umfasst der Empfänger 14 eines beispielhaften Ausführungsbeispiels zusätzlich Mittel, wie etwa zumindest einen Prozessor 32, die dazu konfiguriert sind, einen Wahrscheinlichkeitsvektor p zu erzeugen, der mit der Modulationsordnung m verknüpft ist, der Wahrscheinlichkeiten p_i für m mögliche Mitteilungen m_i, die durch den Sender 12 kodiert sind, basierend auf dem zweiten Vorhersagevektor 56 verknüpft. Der Empfänger eines beispielhaften Ausführungsbeispiels umfasst Mittel, wie etwa den zumindest einen Prozessor, die dazu konfiguriert sind, den zweiten Vorhersagevektor zu normalisieren, um den Wahrscheinlichkeitsvektor p zu erzeugen. Zum Beispiel kann der Empfänger eine Aktivierungsfunktion, wie etwa eine Softmax-Funktion 58 umfassen, die dazu konfiguriert ist, den zweiten Vorhersagevektor in den Wahrscheinlichkeitsvektor p, der eine Wahrscheinlichkeitsverteilung mit m Wahrscheinlichkeiten angibt, zu normalisieren. Die Normalisierung des zweiten Vorhersagevektors dient zur Modifizierung der Werte der Elemente des zweiten Vorhersagevektors, so dass der resultierende Wahrscheinlichkeitsvektor 60 mit einer Energiebeschränkung übereinstimmt, wie etwa einer Einheitsdurchschnittsleistung pro Kanalsymbol.
Mit Bezug auf den Wahrscheinlichkeitsvektor p umfasst der Empfänger 14 Mittel, wie den zumindest einen Prozessor 32, die dazu konfiguriert sind, eine der m möglichen Mitteilungen als die Vorhersage ŝ der Mitteilung, die durch den Sender 12 kodiert ist, zu identifizieren. Siehe Block 82. Zum Beispiel kann der Empfänger dazu konfiguriert sein, die Mitteilung, die mit dem Element des Wahrscheinlichkeitsvektors p mit der größten Wahrscheinlichkeit verknüpft ist, als die Vorhersage ŝ der Mitteilung, die durch den Sender kodiert ist, zu identifizieren, wie etwa durch Anwenden einer Argmax-Funktion 62 auf den Wahrscheinlichkeitsvektor p. Wie vorstehend beschrieben umfasst die Konfigurationsvorrichtung 18 ebenso Mittel, wie etwa den zumindest einen Prozessor 32, die dazu konfiguriert sind, einen oder mehrere aktualisierte Parameter des Empfängers 14 und des Senders zu bestimmen.
Wie vorstehend angemerkt kann die Modulationsordnung des Kommunikationssystems 10 bei einer Laufzeit geändert werden, wie etwa während eines Betriebs des Kommunikationssystems. Obwohl die Modulationsordnung des Kommunikationssystems auf verschiedene Weisen geändert werden kann, ist ein Beispiel der Art und Weise, wie die Modulationsordnung des Kommunikationssystems geändert wird, in dem Ablaufdiagramm von 6 dargestellt. In diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist anfangs eine Modulationsordnung m ausgewählt, wie etwa basierend auf den antizipierten Kanalbedingungen. Siehe Block 90. In einem Ausführungsbeispiel, in dem sowohl dem Sender 12 als auch dem Empfänger 14 des Kommunikationssystems die Modulationsordnung m bewusst ist, umfasst der Sender Mittel, wie etwa die Kommunikationsschnittstelle 36, die dazu konfiguriert sind, eine Mitteilung s, die in einen Vektor x von Kanalsymbolen entsprechend der Modulationsordnung kodiert ist, zu übertragen, wie in Block 94 gezeigt ist, und umfasst der Empfänger Mittel, wie etwa die Kommunikationsschnittstelle, die dazu konfiguriert sind, einen Vektor y von Abtastungen zu empfangen und zu dekodieren, um einen Wahrscheinlichkeitsvektor p zu bestimmen, der mit der Modulationsordnung verknüpft ist, wie in Block 96 gezeigt ist. Durch Kodieren und Dekodieren einer Mitteilung gemäß der Modulationsordnung m ist die Anzahl der unterschiedlichen Mitteilungen, die kodiert und dekodiert werden können, auf m mögliche Mitteilungen begrenzt, wie vorstehend beschrieben. In Ausführungsbeispielen, in denen dem Sender die Modulationsordnung bewusst ist, aber dem Empfänger die Modulationsordnung nicht bewusst ist, wie in Fällen, in denen der Sender anfangs konfiguriert ist, um gemäß der Modulationsordnung m zu arbeiten, oder in einem Fall, in dem der Sender Anweisungen empfangen hat, um die Modulationsordnung zu ändern, könnte ein Sender des beispielhaften Ausführungsbeispiels jedoch optional Mittel umfassen, wie etwa die Kommunikationsschnittstelle, die dazu konfiguriert sind, eine Mitteilung an den Empfänger, die die Modulationsordnung angibt, die zu verwenden ist, vor einer Übertragung und eines Empfangs der Mitteilung durch den Sender und den Empfänger zu übertragen, wie in Block 92 gezeigt ist.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird eine Bestimmung durch Mittel, wie etwa durch den zumindest einen Prozessor 32 des Senders 12, des Empfängers 14 oder der Konfigurationsvorrichtung 18 dahingehend vorgenommen, ob die Modulationsordnung geändert wird. Siehe Block 98. Diese Bestimmung kann auf einer Vielzahl von Faktoren basieren. Zum Beispiel kann das Kommunikationssystem eine Anweisung, wie etwa von einem Verbindungsanpassungsalgorithmus empfangen, die angibt, dass die Kommunikationsrate über den Kanal 16 zu ändern ist oder geändert wurde, was wiederum eine Änderung der Modulationsordnung mit sich bringt. Alternativ kann das Kommunikationssystem, wie etwa der zumindest eine Prozessor des Senders, des Empfängers oder der Konfigurationsvorrichtung, den Kanalzustand überwachen und veranlassen, dass die Modulationsordnung basierend auf dem Kanalzustand geändert wird. Alternativ kann das Kommunikationssystem, wie etwa der eine Prozessor des Empfängers oder der Konfigurationsvorrichtung die empfangenen Mitteilungen gemäß einem vorbestimmten Kriterium evaluieren, wie etwa der Blockfehlerrate, und kann veranlassen, dass die Modulationsordnung geändert wird, in einem Fall, in dem die empfangenen Mitteilungen das vorbestimmte Kriterium nicht erfüllen.
In einem Fall, in dem die Modulationsordnung nicht geändert wird, kann der Sender 12 fortsetzen, eine Mitteilung zu übertragen, die in einem Vektor x von Kanalsymbolen gemäß der Modulationsordnung kodiert ist, und kann der Empfänger 14 fortsetzen, einen Vektor y von Abtastungen zu empfangen, und einen Wahrscheinlichkeitsvektor p, der mit der Modulationsordnung verknüpft ist, bestimmen. In einem Fall jedoch, in dem die Modulationsordnung zu ändern ist, umfasst der Empfänger eines beispielhaften Ausführungsbeispiels Mittel, wie etwa zumindest einen Prozessor 32 und/oder eine Kommunikationsschnittstelle 36, die dazu konfiguriert sind, eine Rückmeldung bereitzustellen, wie in Block 100 gezeigt ist, um eine Änderung in der Modulationsordnung durch sowohl den Sender als auch den Empfänger auszulösen. Die Rückmeldung, die durch den Empfänger bereitgestellt wird, kann auf verschiedene Weise bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann der Empfänger dazu konfiguriert sein, eine Mitteilung zu übertragen, die die spezifische Modulationsordnung spezifiziert, kann der Empfänger dazu konfiguriert sein, eine Mitteilung zu übertragen, die eine Erhöhung oder eine Verringerung in der Modulationsordnung angibt, oder kann der Empfänger dazu konfiguriert sein, eine ACK/NACK-Mitteilung (Bestätigung/negative Bestätigung) zu übertragen, in der der Empfänger angibt, ob die Mitteilung, die vorher durch den Sender kodiert wurde, angemessen empfangen wurde oder nicht. So kann die Modulationsordnung des Kommunikationssystems 10 zur Laufzeit, das heißt während eines Betriebs, geändert werden, auf eine Modulationsordnung bis zu der maximalen Modulationsordnung Mmax, ohne dass der Sender und der Empfänger neu trainiert werden müssen, und ohne dass ein unterschiedliches Kommunikationssystem bereitgestellt werden muss, um die unterschiedliche Modulationsordnung zu unterstützen.
Die neuronalen Netzwerke des Senders 12 und des Empfängers 14 sind dazu konfiguriert, trainiert zu werden, um gemäß einer Vielzahl von unterschiedlichen Modulationsordnungen bis zu der maximalen Modulationsordnung Mmax zu arbeiten. Diesbezüglich können der Sender und der Empfänger, wie etwa die neuronalen Netzwerke des Senders und des Empfängers, unter Verwendung von einem oder mehreren aktualisierten Parametern, die durch das Kommunikationssystem 10 bestimmt werden, trainiert werden. Das Kommunikationssystem 10 kann nach einem Einsatz trainiert werden, oder das Kommunikationssystem kann in einer Simulationsumgebung unter Verwendung eines Modells des Kanals, der vordefiniert sein könnte, trainiert werden, so dass dieser veränderbar ist und der Gleiche oder eine ähnliche Annäherung des tatsächlichen Kommunikationskanals ist, über den der Sender und der Empfänger nachfolgend nach dem Einsatz kommunizieren werden.
Bezugnehmend nun auf 7 umfasst der Sender 12 Mittel, wie etwa den zumindest einen Prozessor 32 des Senders, die dazu konfiguriert sind, eine Mitteilung s gemäß einem oder mehreren Parametern des Senders zu kodieren. Siehe Block 110. So wird die Mitteilung in einen Vektor x von Kanalsymbolen gemäß einer Modulationsordnung m, die die Anzahl (m) von möglichen Mitteilungen definiert, kodiert. Der Sender umfasst ebenso Mittel, wie etwa den zumindest einen Prozessor und/oder die Kommunikationsschnittstelle 36 des Senders, die dazu konfiguriert sind, den Vektor x von Kanalsymbolen über den Kanal 16 zu übertragen, und der Empfänger umfasst Mittel, wie etwa den zumindest einen Prozessor und/oder die Kommunikationsschnittstelle des Empfängers, die dementsprechend konfiguriert sind, um einen Vektor y von Abtastungen zu empfangen, die durch den Kanal erzeugt werden, und eine Vorhersage ŝ der Mitteilung, die durch den Sender kodiert ist, zu erzeugen, im Vertrauen auf einen oder mehrere trainierbare Parameter des Empfängers. Siehe Blöcke 112 bis 116 von 7. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel umfasst die Konfigurationsvorrichtung 18 Mittel, wie etwa den zumindest einen Prozessor, die dazu konfiguriert sind, die aktualisierten Parameter des Senders und des Empfängers durch Empfangen einer Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren, die mit unterschiedlichen entsprechenden Modulationsordnungen verknüpft sind, zu bestimmen, wobei ein Beispiel davon nachstehend beschrieben ist. Siehe Block 118 von 7.
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden die Parameter des Senders 12 und des Empfängers 14 dadurch trainiert, dass zuerst die Parameter des Senders und des Empfängers, wie etwa die Gewichtungen der neuronalen Netzwerke des Senders und des Empfängers, initialisiert werden. Zum Beispiel können die Parameter auf eine zufällige Weise initialisiert werden. Eine Vielzahl von Abtastmitteilungen werden dann zur Übertragung über den Kanal 16 kodiert, bevor diese nachfolgend dekodiert werden, wobei die Ergebnisse der Dekodierung verwendet werden, um das Training des Senders und des Empfängers anzuleiten. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel und für ein Kommunikationssystem 10, das dazu konfiguriert ist, gemäß einer Vielzahl von Modulationsordnungen m bis zu einer maximalen Modulationsordnung Mmax zu arbeiten, in einem Fall, in dem B die Losgröße beziehungsweise Chargengröße ist, werden B Modulationsordnungen m⁽ⁱ⁾ von dem Satz M von Modulationsordnungen, gemäß denen das Kommunikationssystem arbeiten kann, wie folgt abgetastet {m⁽ⁱ⁾ ∈ M}_i=1, _... _B und werden B Mitteilungen s⁽ⁱ⁾ von dem Satz S_m von Mitteilungen entsprechend der Modulationsordnung m ∈ M abgetastet, wie durch {s⁽ⁱ⁾ ∈ S_m(i)}_i=1, _...B definiert ist. Das Kommunikationssystem verwendet dann die B Mitteilungen in den B Modulationsordnungen, um eine Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren p⁽ⁱ⁾ zu erzeugen, von denen einer mit jeder Modulationsordnung i, die abgetastet ist, verknüpft ist. Diesbezüglich wird die Vielzahl der Wahrscheinlichkeitsvektoren p⁽ⁱ⁾, die erzeugt werden, definiert als: {p⁽ⁱ⁾ ∈ P_m(i)}_i=1, _...B. Es sei angemerkt, dass bei der Erzeugung der Wahrscheinlichkeitsvektoren, die Slicing-Größe der Slicing-Schicht 52 des Empfängers 14 während jedem Durchlauf angepasst werden kann, um mit einer Modulationsordnung des entsprechenden Durchlaufs übereinzustimmen.
Wie in Block 118 von 7 gezeigt ist, umfasst die Konfigurationsvorrichtung 18 Mittel, wie etwa den zumindest einen Prozessor 32, die dazu konfiguriert sind, die Vielzahl der Wahrscheinlichkeitsvektoren p⁽ⁱ⁾ zu empfangen, wobei jeder Wahrscheinlichkeitsvektor mit einer entsprechenden der Vielzahl von Modulationsordnungen m⁽ⁱ⁾ verknüpft ist. Wie in Block 120 gezeigt ist, umfasst die Konfigurationsvorrichtung ebenso Mittel, wie etwa den zumindest einen Prozessor, die dazu konfiguriert sind, einen oder mehrere aktualisierte Parameter des Empfängers zu bestimmen, basierend auf der Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren und, wie in Block 122 gezeigt ist, Mittel, wie etwa den zumindest einen Prozessor, um auf ähnliche Weise einen oder mehrere aktualisierte Parameter des Senders basierend auf der Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren zu bestimmen. Diesbezüglich kann die Bestimmung des einen oder der mehreren Parameter des Empfängers und des Senders die Bestimmung von einer oder mehreren Gewichtungen der neuronalen Netzwerke, die durch den Empfänger und den Sender verkörpert werden, umfassen. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden die aktualisierten Parameter durch Bestimmen einer Verlustfunktion, wie etwa dem kategorisierten Kreuzentropieverlust, und dann Durchführen eines Gradientenverfahrens bzw. Gradientenabstiegs bezüglich der Verlustfunktion, zum Beispiel dem kategorisierten Kreuzentropieverlust, bestimmt. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der eine Prozessor dazu konfiguriert, den kategorisierten Kreuzentropieverlust zu bestimmen, als: $L (θ_{T}, θ_{R}) = \frac{1}{B} \sum_{i \in B} - log (p_{s_{i}}^{(i)})$
wobei θ_T und θ_R Parameter sind, die entsprechend für den Sender und den Empfänger zu aktualisieren sind. Die Konfigurationsvorrichtung, wie etwa der eine Prozessor, kann dazu konfiguriert sein, irgendeines einer Vielzahl von Gradientenverfahren bezüglich der Verlustfunktion, zum Beispiel dem kategorisierten Kreuzentropieverlust, durchzuführen, wie etwa ein stochastisches Gradientenverfahren bzw. einen stochastischen Gradientenabstieg (SGD) oder einer Variante des SGD, wie etwa adaptive Momentschätzung (ADAM), Root Mean Square Propagation (RMSprop) oder Momentum-Algorithmen. Die Losgröße B und die Art der SGD kann als Optimierungsparameter ausgewählt werden. Basierend auf den aktualisierten Parametern des Senders und des Empfängers, die bestimmt wurden, werden die Parameter des Senders und des Empfängers modifiziert, wie etwa durch entsprechendes Modifizieren der Gewichtungen der neuronalen Netzwerke des Senders und des Empfängers.
In manchen Ausführungsbeispielen kann dieser Prozess zum Bestimmen der aktualisierten Parameter für den Sender 12 und den Empfänger 14 wiederholt werden. Zum Beispiel könnte ein Stoppkriterium definiert werden, und, nachdem die aktualisierten Parameter des Senders und Empfängers bestimmt sind, umfasst die Konfigurationsvorrichtung 18 dieses beispielhaften Ausführungsbeispiels Mittel, wie etwa den zumindest einen Prozessor 12, die dazu konfiguriert sind, zu bestimmen, ob das Stoppkriterium erfüllt wurde. Siehe Block 124 von 7. Wenn das Stoppkriterium erfüllt wurde, wird der Prozess des Aktualisierens der Parameter des Senders und des Empfängers abgeschlossen. Wenn jedoch das Stoppkriterium nicht erfüllt wurde, wird dieser Prozess des Aktualisierens der Parameter des Senders und des Empfängers wiederholt.
Das Stoppkriterium kann auf verschiedene Weisen definiert werden. Zum Beispiel kann das Stoppkriterium die Vollendung einer vorbestimmten Anzahl von Wiederholungen des Prozesses sein, oder dass die Variation in dem Betrag, um den die trainierbaren Parameter von der letzten Iteration zu der momentanen Iteration modifiziert wurden, kleiner als ein vorbestimmter Betrag ist. Alternativ könnte das Stoppkriterium durch eine zugehörige Performancemetrik, wie etwa die Blockfehlerrate, definiert sein. Diesbezüglich ist die Konfigurationsvorrichtung 18, wie etwa der zumindest eine Prozessor 32 dazu konfiguriert, eine Performancemetrik zu bestimmen, die mit der Kodierung und Dekodierung mit einer Mitteilung verknüpft ist. In einem Fall, in dem die Performancemetrik, die bestimmt ist, einen vorbestimmten Performanceschwellenwert erfüllt, ist das Stoppkriterium erfüllt, und wird der Prozess des Aktualisierens der Parameter des Senders und des Empfängers abgeschlossen. Alternativ, in einem Fall, in dem die Performancemetrik, die bestimmt ist, den vordefinierten Performanceschwellenwert nicht erfüllt, ist das Stoppkriterium nicht erfüllt und wird der Prozess des Aktualisierens der Parameter des Senders und des Empfängers fortgesetzt, während die Performancemetrik bestimmt wird und mit dem vorbestimmten Performanceschwellenwert nach einer Iteration verglichen wird.
Durch Trainieren des Kommunikationssystems 10 inklusive des Senders 12 und des Empfängers 14 auf die vorstehend beschriebene Weise, bei der die Abtastmitteilungen einer Vielzahl von unterschiedlichen Abtastmodulationsordnungen durch das Kommunikationssystem 10 übertragen werden, und Wahrscheinlichkeitsvektoren, die mit der Vielzahl von unterschiedlichen Modulationsordnungen verknüpft sind, bestimmt werden, ist das Kommunikationssystem inklusive des Senders und des Empfängers dazu konfiguriert, gemäß einer Vielzahl von unterschiedlichen Modulationsordnungen bis zu der maximalen Modulationsordnung Mmax zu arbeiten. Somit, während eines nachfolgenden Betriebs des Kommunikationssystems, kann das Kommunikationssystem dazu konfiguriert sein, die Modulationsordnung des Senders und des Empfängers zu ändern, wie etwa aufgrund einer Änderung der Kanalbedingungen, ohne dass das Kommunikationssystem neu trainiert werden muss und ohne dass ein unterschiedliches Kommunikationssystem eingesetzt werden muss, um die unterschiedlichen Modulationsordnungen zu unterstützen. Somit kann die Änderung der Modulationsordnung zu einer Laufzeit, wie etwa während eines Betriebs des Kommunikationssystems auftreten, ohne die Notwendigkeit, das Kommunikationssystem zu der Zeit, zu der die Modulationsordnung geändert wird, weiter zu trainieren. Somit kann das resultierende Kommunikationssystem eine breitere Vielfalt von Anwendungen nutzen, inklusive denen, in denen die Kommunikationsrate und somit die Modulationsordnung angepasst wird, wie etwa gemäß dem Kanalzustand, wie etwa durch einen Verbindungsanpassungsalgorithmus oder anderweitig, während das Kommunikationssystem in Betrieb ist.
5 bis 7 stellen Ablaufdiagramme dar, die Verfahren gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen. Es wird verstanden werden, dass jeder Block der Ablaufdiagramme und Kombinationen von Blöcken in den Ablaufdiagrammen durch verschiedene Mittel, wie etwa Hardware, Firmware, Prozessor, Schaltkreis und/oder andere Kommunikationseinrichtungen, die mit einer Ausführung von Software verknüpft sind, inklusive einer oder mehreren Computerprogrammanweisungen, implementiert werden können. Zum Beispiel können eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen Prozeduren durch Computerprogrammanweisungen verkörpert werden. Diesbezüglich können die Computerprogrammanweisungen, die die Prozeduren verkörpern, wie vorstehend beschrieben, durch eine Speichereinrichtung 24 der Vorrichtung gespeichert werden, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einsetzt, und durch einen Prozessor 22 ausgeführt werden. Es ist anzuerkennen, dass irgendwelche solchen Computerprogrammanweisungen auf einen Computer oder eine andere programmierbare Vorrichtung (zum Beispiel Hardware) geladen werden können, um eine Maschine zu erzeugen, so dass der resultierende Computer oder die andere programmierbare Vorrichtung die Funktionen implementiert, die in den Ablaufdiagrammblöcken spezifiziert sind. Diese Computerprogrammanweisungen können ebenso in einem computerlesbaren Speicher gespeichert werden, der einen Computer oder eine andere programmierbare Vorrichtung anweisen kann, auf eine bestimmte Weise zu funktionieren, so dass die Anweisungen, die in dem computerlesbaren Speicher gespeichert sind, einen Herstellungsgegenstand erzeugen, dessen Ausführung die in den Ablaufdiagrammblöcken angegebene Funktion implementiert. Die Computerprogrammanweisungen können ebenso auf einen Computer oder eine andere programmierbare Vorrichtung geladen werden, um zu veranlassen, dass eine Reihe von Operationen auf dem Computer oder der anderen programmierbaren Vorrichtung durchgeführt wird, um einen computerimplementierten Prozess zu erzeugen, so dass die Anweisungen, die auf dem Computer oder der anderen programmierbaren Vorrichtung ausgeführt werden, Operationen zum Implementieren der in den Ablaufdiagrammblöcken spezifizierten Funktionen bereitstellen.
Dementsprechend unterstützen Blöcke der Ablaufdiagramme Kombinationen von Mitteln zum Durchführen der spezifizierten Funktionen und Kombinationen von Operationen zum Durchführen der spezifizierten Funktionen zum Durchführen der spezifizierten Funktionen. Es wird ebenso verstanden werden, dass einer oder mehrere Blöcke des Ablaufdiagramms und Kombinationen von Blöcken in den Ablaufdiagrammen durch spezielle Hardware basierte Computersysteme, die die spezifizierten Funktionen durchführen, oder Kombinationen von speziellen Hardware- und Computeranweisungen implementiert werden können.
Viele Modifikationen und andere Ausführungsbeispiele der hierin dargelegten Erfindungen werden dem Fachmann der Technik, auf die sich diese Erfindungen beziehen, in den Sinn kommen, wenn er die Lehren, die in den vorstehenden Beschreibungen und den zugehörigen Zeichnungen dargestellt sind, studiert. Es ist deshalb zu verstehen, dass die Erfindungen nicht auf die offenbarten spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt sind, und dass Modifikationen und andere Ausführungsbeispiele innerhalb des Umfangs der anhängigen Ansprüche erdacht werden können. Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsbeispielen, in denen der Kanal 16 der Interferenz unterliegt, das Trainieren des Ende-zu-Ende-Systems 10 ebenso ermöglichen, dass das System optimiert wird, während die Interferenz berücksichtigt wird, wodurch die sonst schädlichen Auswirkungen der Interferenzen verringert werden. Als ein weiteres Beispiel, während das vorstehende Ausführungsbeispiel einen einzelnen Sender 12 eingesetzt hat, ist der Kanal der anderen Ausführungsbeispiele dazu konfiguriert, die gleichzeitige Übertragung von mehreren Sendern und/oder mehreren Quellen von Daten zu unterstützen, wobei das Trainieren des Ende-zu-Ende-Systems, das die gleichzeitige Übertragung erlaubt, optimiert wird.
Außerdem, obwohl die vorstehende Beschreibung und die zugehörigen Zeichnungen beispielhafte Ausführungsbeispiele in dem Kontext von bestimmten beispielhaften Kombinationen von Elementen und/oder Funktionen beschreiben, ist anzuerkennen, dass unterschiedliche Kombinationen von Elementen und/oder Funktionen durch alternative Ausführungsbeispiele bereitgestellt werden können, ohne sich von dem Umfang der anhängigen Ansprüche zu entfernen. Diesbezüglich sind zum Beispiel auch andere als die vorstehend ausdrücklich beschriebenen Kombinationen von Elementen und/oder Funktionen in Betracht zu ziehen, wie es in den beigefügten Ansprüche dargelegt sein könnte. Obwohl hier spezifische Begriffe verwendet werden, werden sie nur in einem generischen und beschreibenden Sinn und nicht zum Zweck der Beschränkung verwendet.
Ein Verfahren, eine Vorrichtung, ein Empfänger und ein System stellen eine Konfigurierbarkeit der Modulationsordnung eines Kommunikationssystems, wie etwa eines Autoencoder basierten Kommunikationssystems, bereit. Mit Bezug auf ein System mit einem Sender und einem Empfänger kodiert der Sender eine Mitteilung in einem Vektor von Kanalsymbolen zur Übertragung über einen Kanal. Die Mitteilung wird gemäß einer Modulationsordnung m, die bis zu einer maximalen Modulationsordnung Mmax anpassbar ist, kodiert. Der Empfänger empfängt einen Vektor von Abtastungen, der durch den Kanal erzeugt wird, und bestimmt einen ersten Vorhersagevektor für die Mitteilung, die durch den Sender kodiert ist. Der Empfänger umfasst eine Abschneideschicht, um eines oder mehrere Elemente des ersten Vorhersagevektors zu eliminieren, wenn die Modulationsordnung m kleiner als die maximale Modulationsordnung Mmax ist, um einen zweiten Vorhersagevektor zu erzeugen, der auf der Modulationsordnung zugeschnitten ist, von dem eine Vorhersage der Mitteilung, die durch den Sender kodiert ist, identifiziert wird.

Claims

System (10), mit: einem Sender (12), der dazu konfiguriert ist, eine Mitteilung in einen Vektor von Kanalsymbolen zur Übertragung über einen Kanal (16) zu kodieren, wobei der Sender (12) dazu konfiguriert ist, die Mitteilung gemäß einer Modulationsordnung m, die bis zu einer maximalen Modulationsordnung Mmax anpassbar ist, zu kodieren; und einem Empfänger (14), der dazu konfiguriert ist, einen Vektor von Abtastungen zu empfangen, der durch den Kanal (16) erzeugt wird, als Reaktion auf den Vektor von Kanalsymbolen, der durch den Sender (12) übertragen wird, wobei der Empfänger (14) dazu konfiguriert ist, einen ersten Vorhersagevektor (50) für die Mitteilung, die durch den Sender (12) kodiert ist, zu bestimmen, und wobei der Empfänger (14) eine Abschneideschicht (52) umfasst, die dazu konfiguriert ist, eines oder mehrere Elemente des ersten Vorhersagevektors (50) zu eliminieren, in einem Fall, in dem die Modulationsordnung m kleiner als die maximale Modulationsordnung Mmax ist, um einen zweiten Vorhersagevektor (56), der auf die Modulationsordnung zugeschnitten ist, zu erzeugen, von dem eine Vorhersage der Mitteilung, die durch den Sender (12) kodiert ist, identifiziert wird.
System (10) gemäß Anspruch 1, wobei der Empfänger (14) weiterhin dazu konfiguriert ist, einen Wahrscheinlichkeitsvektor (60) zu erzeugen, der mit der Modulationsordnung m verknüpft ist, wobei der Wahrscheinlichkeitsvektor Wahrscheinlichkeiten für m mögliche Mitteilungen basierend auf dem zweiten Vorhersagevektor (56) zuweist, wobei das System (10) weiterhin zumindest einen Prozessor (32) umfasst, der dazu konfiguriert ist, einen oder mehrere aktualisierte Parameter des Empfängers (14) und des Senders (12) zu bestimmen, wobei die aktualisierten Parameter des Empfängers (14) und des Senders (12) auf dem Wahrscheinlichkeitsvektor (60) für jede der Vielzahl von Modulationsordnungen basieren, und wobei der Sender (12) und der Empfänger (14) basierend auf dem einen oder den mehreren aktualisierten Parametern des Senders (12) und des Empfängers (14) entsprechend neu konfiguriert werden.
System (10) gemäß Anspruch 2, wobei der Empfänger (14) weiterhin eine Aktivierungsfunktion umfasst, die dazu konfiguriert ist, den zweiten Vorhersagevektor (56) in den Wahrscheinlichkeitsvektor (60), der eine Wahrscheinlichkeitsverteilung mit m Wahrscheinlichkeiten darstellt, zu normalisieren.
System (10) gemäß Anspruch 2, wobei zumindest einer des Senders (12) oder des Empfängers (14) ein neuronales Netzwerk mit einer Vielzahl von trainierbaren Parametern umfasst, die durch Bestimmungen des zumindest einen Prozessors (32) aktualisiert werden.
System (10) gemäß Anspruch 1, wobei der Sender (12) dazu konfiguriert ist, eine Mitteilung zu kodieren, und der Empfänger (14) dazu konfiguriert ist, die Mitteilung, die durch den Sender (12) kodiert ist, vorherzusagen, gemäß einer Vielzahl von Modulationsordnungen, und wobei eine entsprechende Modulationsordnung eine Anzahl von unterschiedlichen Mitteilungen definiert, die durch den Sender (12) kodiert werden kann und durch den Empfänger (14) vorhergesagt werden kann.
System (10) gemäß Anspruch 5, wobei der Sender (12) dazu konfiguriert ist, die Mitteilung als einen M_max-dimensionalen Vektor (40) zu kodieren, wobei ein Element, das der Mitteilung entspricht, auf einen ersten Wert gesetzt wird, und alle anderen Elemente auf einen zweiten Wert, der von dem ersten Wert verschieden ist, gesetzt werden.
System (10) gemäß Anspruch 6, wobei der Sender (12) dazu konfiguriert ist, eine Mitteilung zu kodieren, und der Empfänger (14) dazu konfiguriert ist, die Mitteilung, die durch den Sender (12) kodiert ist, vorherzusagen, gemäß einer entsprechenden Modulationsordnung m, wobei nur Elemente 1, 2, ... m des Mmaxdimensionalen Vektors (40) auf den ersten Wert gesetzt werden können und wobei Elemente m+1, m+2, ... Mmax des M_max-dimensionalen Vektors (40) auf den zweiten Wert gesetzt werden.
System (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Abschneideschicht (52) des Empfängers (14) dazu konfiguriert ist, Elemente des ersten Vorhersagevektors (50) zu eliminieren, so dass der zweite Vorhersagevektor (56) eine Anzahl von Elementen aufweist, die der Modulationsordnung entspricht.
System (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Abschneideschicht (52) des Empfängers (14) eine variable Breite hat, die von der Modulationsordnung abhängt, wobei die Breite der Abschneideschicht (52) eine Anzahl von Elementen des zweiten Vorhersagevektors (56) definiert.
System (10) gemäß Anspruch 1, wobei der Sender (12) weiterhin dazu konfiguriert ist, die Modulationsordnung zu ändern, basierend auf einer Rückmeldung, die durch den Empfänger (14) bereitgestellt wird.
System (10) gemäß Anspruch 1, wobei der Sender (12) weiterhin dazu konfiguriert ist, eine Mitteilung an den Empfänger (14) bereitzustellen, um den Empfänger (14) über die Modulationsordnung zu informieren.
Empfänger (14), mit: einer Kommunikationsschnittstelle (36), die dazu konfiguriert ist, einen Vektor von Abtastungen zu empfangen, der durch einen Kanal (16) erzeugt wird, als Reaktion auf einen Vektor von Kanalsymbolen, der durch einen Sender (12) übertragen wird; und zumindest einem Prozessor (32), der dazu konfiguriert ist, einen ersten Vorhersagevektor (50) für eine Mitteilung, die durch einen Sender (12) in den Vektor von Kanalsymbolen kodiert ist, zu bestimmen, gemäß einer Modulationsordnung m, die bis zu einer maximalen Modulationsordnung Mmax anpassbar ist, wobei der zumindest eine Prozessor (32) eine Abschneideschicht (52) umfasst, die dazu konfiguriert ist, eines oder mehrere Elemente des ersten Vorhersagevektors (50) zu eliminieren, in einem Fall, in dem die Modulationsordnung m kleiner als die maximale Modulationsordnung Mmax ist, um einen zweiten Vorhersagevektor (56) zu erzeugen, der auf die Modulationsordnung zugeschnitten ist, von dem eine Vorhersage der Mitteilung, die durch den Sender (12) kodiert ist, identifiziert wird.
Empfänger (14) gemäß Anspruch 12, wobei der zumindest eine Prozessor (32) weiterhin dazu konfiguriert ist, einen Wahrscheinlichkeitsvektor (60) zu erzeugen, der mit der Modulationsordnung m verknüpft ist, wobei der Wahrscheinlichkeitsvektor (60) Wahrscheinlichkeiten für m mögliche Mitteilungen basierend auf dem zweiten Vorhersagevektor (56) zuweist, wobei der zumindest eine Prozessor (32) weiterhin dazu konfiguriert ist, einen oder mehrere aktualisierte Parameter des Empfängers (14) zu bestimmen, wobei die aktualisierten Parameter des Empfängers (14) auf dem Wahrscheinlichkeitsvektor (60) für jede einer Vielzahl von Modulationsordnungen basieren, und wobei der Empfänger (14) basierend auf einem oder mehreren aktualisierten Parametern neu konfiguriert wird.
Empfänger (14) gemäß Anspruch 13, wobei der zumindest eine Prozessor (32) eine Aktivierungsfunktion umfasst, die dazu konfiguriert ist, den zweiten Vorhersagevektor (56) in den Wahrscheinlichkeitsvektor (60), der eine Wahrscheinlichkeitsverteilung mit m Wahrscheinlichkeiten darstellt, zu normalisieren.
Empfänger (14) gemäß Anspruch 13, wobei der zumindest eine Prozessor (32) ein neuronales Netzwerk mit einer Vielzahl von trainierbaren Parametern, die durch Bestimmungen des zumindest einen Prozessors (32) aktualisiert werden, umfasst.
Empfänger (14) gemäß Anspruch 12, wobei der Empfänger (14) dazu konfiguriert ist, die Mitteilung vorherzusagen, die durch den Sender (12) kodiert ist, gemäß einer Vielzahl von Modulationsordnungen, und wobei eine entsprechende Modulationsordnung eine Anzahl von unterschiedlichen Mitteilungen definiert, die durch den Sender (12) kodiert werden kann und durch den Empfänger (14) vorhergesagt werden kann.
Empfänger (14) gemäß Anspruch 12, wobei die Abschneideschicht (52) dazu konfiguriert ist, Elemente des ersten Vorhersagevektors (50) zu eliminieren, so dass der zweite Vorhersagevektor (56) eine Anzahl von Elementen aufweist, die der Modulationsordnung entspricht.
Empfänger (14) gemäß Anspruch 12, wobei die Abschneideschicht (52) eine variable Breite hat, die von der Modulationsordnung abhängt, wobei die Breite der Abschneideschicht (52) eine Anzahl von Elementen des zweiten Vorhersagevektors (56) definiert.
Vorrichtung (30), mit: zumindest einem Prozessor (32); und zumindest einem Speicher (34) mit Computerprogrammcode, wobei der zumindest eine Speicher (34) und der Computerprogrammcode mit dem zumindest einen Prozessor (32) dazu konfiguriert sind, die Vorrichtung (30) zu veranlassen, zumindest durchzuführen: für eine Vielzahl von Mitteilungen, die durch ein Kommunikationssystem übertragen werden, das dazu konfiguriert ist, eine Vielzahl von Modulationsordnungen aufzuweisen, eine Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren (60) zu empfangen, wobei jeder Wahrscheinlichkeitsvektor (60) mit einer entsprechenden der Vielzahl von Modulationsordnungen verknüpft ist, wobei die Wahrscheinlichkeitsvektoren (60) erzeugt werden, wobei eine Abschneidebreite einer Abschneideschicht (52) eines Empfängers (14) des Kommunikationssystems angepasst ist, um mit der Modulationsordnung übereinzustimmen, und wobei der Wahrscheinlichkeitsvektor (60) Wahrscheinlichkeiten an einen Vektor von Abtastungen zuweist, der die Wahrscheinlichkeit, dass eine entsprechende Mitteilung dem Vektor der Abtastungen entspricht, identifiziert; einen oder mehrere aktualisierte Parameter des Empfängers (14) des Kommunikationssystems zu bestimmen, der den Vektor von Abtastungen empfängt, der durch einen Kanal (16) als Reaktion auf einen Vektor von Kanalsymbolen erzeugt wird, der durch einen Sender (12) des Kommunikationssystems übertragen wird, wobei die aktualisierten Parameter des Empfängers (14) auf der Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren (60) basieren; und einen oder mehrere aktualisierte Parameter des Senders (12), der den Vektor der Kanalsymbole zur Übertragung über den Kanal (16) bereitstellt, zu bestimmen, wobei die aktualisierten Parameter des Senders (12) auf der Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren (60) basieren.
Vorrichtung (30) gemäß Anspruch 19, wobei der zumindest eine Speicher (34) und der Computerprogrammcode weiterhin dazu konfiguriert sind, mit dem zumindest einen Prozessor (32) die Vorrichtung (30) zu veranlassen, eine zusätzliche Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren (60) für eine unterschiedliche Vielzahl von Mitteilungen, die durch das Kommunikationssystem übertragen werden, wiederholt zu empfangen und den einen oder die mehreren aktualisierten Parameter des Empfängers (14) und des Senders (12) basierend auf der zusätzlichen Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren (60) wiederholt zu bestimmen.
Vorrichtung (30) gemäß Anspruch 20, wobei der zumindest eine Speicher (34) und der Computerprogrammcode weiterhin dazu konfiguriert sind, mit dem zumindest einen Prozessor (32) die Vorrichtung (30) zu veranlassen, ein Stoppkriterium zu evaluieren und ein wiederholtes Empfangen der zusätzlichen Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren (60) für die unterschiedliche Vielzahl von Mitteilungen, die durch das Kommunikationssystem übertragen werden, fortzusetzen, und das wiederholte Bestimmen der einen oder mehreren aktualisierten Parameter des Empfängers (14) und des Senders (12) basierend auf der zusätzlichen Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren (60) fortzusetzen, bis das Stoppkriterium erfüllt ist.
Vorrichtung (30) gemäß Anspruch 19, wobei der zumindest eine Speicher (34) und der Computerprogrammcode weiterhin dazu konfiguriert sind, mit dem zumindest einen Prozessor (32) die Vorrichtung (30) zu veranlassen, eine Verlustfunktion basierend auf der Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren (60) zu bestimmen und ein Gradientenverfahren bezüglich der Verlustfunktion durchzuführen, wobei der zumindest eine Speicher (34) und der Computerprogrammcode ebenso dazu konfiguriert sind, mit dem zumindest einen Prozessor (32), die Vorrichtung (30) zu veranlassen, einen oder mehrere aktualisierte Parameter des Senders (12) und des Empfängers (14) basierend auf dem Gradientenverfahren zu bestimmen.
Vorrichtung (30) gemäß Anspruch 19, wobei die Modulationsordnung eine Anzahl von unterschiedlichen Mitteilungen definiert, die durch den Sender (12) kodiert werden kann und durch den Empfänger (14) vorhergesagt werden kann, und wobei die Vielzahl von Modulationsordnungen unterschiedliche Anzahlen von Mitteilungen definiert, die durch den Sender (12) kodiert werden können und durch den Empfänger (14) vorhergesagt werden können.
Verfahren, mit: für eine Vielzahl von Mitteilungen, die durch ein Kommunikationssystem übertragen werden, das dazu konfiguriert ist, eine Vielzahl von Modulationsordnungen aufzuweisen, Empfangen (118) einer Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren (60), wobei jeder Wahrscheinlichkeitsvektor (60) mit einer entsprechenden der Vielzahl von Modulationsordnungen verknüpft ist, wobei die Wahrscheinlichkeitsvektoren (60) erzeugt werden, wobei eine Abschneidebreite einer Abschneideschicht (52) eines Empfängers (14) des Kommunikationssystems angepasst ist, um mit der Modulationsordnung übereinzustimmen, und wobei der Wahrscheinlichkeitsvektor (60) Wahrscheinlichkeiten an einen Vektor von Abtastungen zuweist, die die Wahrscheinlichkeit, dass eine entsprechende Mitteilung dem Vektor der Abtastungen entspricht, identifiziert; Bestimmen (120) von einem oder mehreren aktualisierten Parametern des Empfängers (14) des Kommunikationssystems, der den Vektor der Abtastungen empfängt, der durch einen Kanal (16) erzeugt wird, als Reaktion auf einen Vektor von Kanalsymbolen, der durch einen Sender (12) des Kommunikationssystems übertragen wird, wobei die aktualisierten Parameter des Empfängers (14) auf der Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren (60) basieren; und Bestimmen (122) von einem oder mehreren aktualisierten Parametern des Senders (12), der den Vektor von Kanalsymbolen zur Übertragung über den Kanal (16) bereitstellt, wobei die aktualisierten Parameter des Senders (12) auf der Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren (60) basieren.
Verfahren gemäß Anspruch 24, weiterhin mit einem wiederholten Empfangen (118) einer zusätzlichen Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren (60) für eine unterschiedliche Vielzahl von Mitteilungen, die durch das Kommunikationssystem übertragen werden, und wiederholtem Bestimmen (120, 122) des einen oder der mehreren aktualisierten Parametern des Empfängers (14) und des Senders (12) basierend auf der zusätzlichen Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren (60).
Verfahren gemäß Anspruch 25, weiterhin mit einem Evaluieren (124) eines Stoppkriteriums und eines Fortsetzens des wiederholten Empfangens (118) der zusätzlichen Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren (60) für die unterschiedliche Vielzahl von Mitteilungen, die durch das Kommunikationssystem übertragen werden, und des wiederholten Bestimmens (120, 122) des einen oder der mehreren aktualisierten Parametern des Empfängers (14) und des Senders (12) basierend auf der zusätzlichen Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren (60), bis das Stoppkriterium erfüllt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 24, weiterhin mit einem Bestimmen einer Verlustfunktion basierend auf einer Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsvektoren (60) und Durchführen eines Gradientenverfahrens bezüglich der Verlustfunktion, wobei ein Bestimmen von einem oder mehreren aktualisierten Parametern des Empfängers (14) und des Senders (12) ein Bestimmen von einem oder mehreren aktualisierten Parametern des Empfängers (14) und des Senders (12) basierend auf dem Gradientenverfahren umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei die Modulationsordnung eine Anzahl von unterschiedlichen Mitteilungen definiert, die durch den Sender (12) kodiert werden kann und durch den Empfänger (14) vorhergesagt werden kann, und wobei die Vielzahl von Modulationsordnungen unterschiedliche Anzahlen von Mitteilungen definiert, die durch den Sender (12) kodiert werden können und durch den Empfänger (14) vorhergesagt werden können.