機(jī)器學(xué)習(xí)如何推動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)

王雄

在機(jī)器學(xué)習(xí)的早期發(fā)展中，它主要用于圖像和語音識(shí)別，但是近年來這種情況正在改變。機(jī)器學(xué)習(xí)現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療診斷、股市決策甚至環(huán)境控制等領(lǐng)域。

無線技術(shù)異常復(fù)雜，每次技術(shù)迭代都增加了一層額外的復(fù)雜性。基于無線電信號的第一個(gè)無線技術(shù)將使用火花隙來接收信號，而下一代無線電將使用二極管來解調(diào)信號以提取音頻信息。在無線技術(shù)經(jīng)過幾次迭代之后，將部署結(jié)合了密碼功能的復(fù)雜數(shù)字電路，以保持信息的私密性。

現(xiàn)在，許多設(shè)備都在朝著移動(dòng)技術(shù)發(fā)展，因此對蜂窩塔的需求量很大，可能有成千上萬的同時(shí)連接請求。為了幫助管理此負(fù)載，無線電系統(tǒng)部署的信道中每個(gè)信道處理的設(shè)備數(shù)量非常多，一個(gè)信道中的設(shè)備不能干擾另一信道中的設(shè)備。

但是，找到流量較低的頻道可能要花費(fèi)一段時(shí)間，而使用優(yōu)質(zhì)頻道通常會(huì)成為附近設(shè)備的一個(gè)選擇。使用反復(fù)試驗(yàn)來選擇通道，效率低下會(huì)導(dǎo)致能耗增加和執(zhí)行時(shí)間增加。為了解決此問題，美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院（NIST）的研究人員開發(fā)了一種數(shù)學(xué)公式，該公式的行為類似于機(jī)器學(xué)習(xí)算法。

本質(zhì)上，該公式是基于先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)而不是使用試錯(cuò)法來選擇無線網(wǎng)絡(luò)頻道。由于該系統(tǒng)過去具有與外部因素有關(guān)的選定配置，因此可以說相同的設(shè)置提供了更好的運(yùn)行機(jī)會(huì)。對此類系統(tǒng)的需求源于以下事實(shí)，即移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)正在部署一種稱為“許可輔助訪問”的解決方案，該解決方案同時(shí)使用許可頻段和非許可頻段。這意味著同時(shí)使用WiFi和蜂窩設(shè)備的環(huán)境最終會(huì)在信道上競爭，從而導(dǎo)致信道查找速度變慢。

因此，如果2個(gè)天線（WiFi和移動(dòng)天線）都使用類似于機(jī)器學(xué)習(xí)的公式來查找優(yōu)質(zhì)信道，則可以獨(dú)立運(yùn)行以找到優(yōu)秀解決方案。根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬，該公式可以映射環(huán)境條件，例如存在的發(fā)射器和通道的數(shù)量，可以將嘗試次數(shù)從45 000個(gè)減少到10個(gè)，從而使速度提高5 000倍。

機(jī)器學(xué)習(xí)能夠適應(yīng)其環(huán)境的能力使其能夠隨著時(shí)間的推移提高性能。這樣的算法不僅限于音頻和視頻應(yīng)用，從理論上講，他們可以改善任何流程。因此，工程師應(yīng)著眼于自己的設(shè)計(jì)，并嘗試找出涉及反復(fù)試驗(yàn)的情況，然后查看是否可以用學(xué)習(xí)算法代替。