圖：NIST研究人員開發(fā)了機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)計(jì)算公式幫助5G和其它無線網(wǎng)絡(luò)選擇并有效共享通信頻率

美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）的研究人員研發(fā)出一種數(shù)學(xué)公式，計(jì)算機(jī)模擬顯示該公式可以幫助5G和其他無線網(wǎng)絡(luò)在選擇和共享通信頻率時(shí)提高約5000倍的效率。

新公式是機(jī)器學(xué)習(xí)的形式，它可以根據(jù)特定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中之前的經(jīng)驗(yàn)來選擇一個(gè)無線信道，該公式可以編進(jìn)許多類型的現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)發(fā)射器軟件中。

該公式是通過共享未經(jīng)許可的頻段來滿足對(duì)5G等無線系統(tǒng)不斷增長(zhǎng)需求的一種方式。比如，Wi-Fi使用的是美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)未分配給特定用戶的頻段。NIST的研究重點(diǎn)是Wi-Fi與單元系統(tǒng)爭(zhēng)奪特定頻率或子信道的情況。使這種情況具有挑戰(zhàn)性的是，這些單元系統(tǒng)正在通過使用結(jié)合了非許可頻段和許可頻段的許可輔助訪問（LAA）方法來提高其數(shù)據(jù)傳輸速率。

NIST公式幫助發(fā)射器快速選擇最佳子信道，在未許可頻段內(nèi)同時(shí)成功運(yùn)行Wi-Fi和LAA網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)發(fā)射器都會(huì)在沒有互相通信的情況下實(shí)現(xiàn)總的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)速率最大化。

NIST此項(xiàng)研究與以往的通信機(jī)器學(xué)習(xí)研究不同，它考慮了多個(gè)網(wǎng)絡(luò)“層”，物理設(shè)備以及基站和接收器之間的信道訪問規(guī)則。該公式使用了“ Q學(xué)習(xí)”技術(shù)。通過與環(huán)境交互并嘗試不同的方法，通過算法了解哪個(gè)信道反饋?zhàn)罴呀Y(jié)果。每個(gè)發(fā)射器都會(huì)選擇在特定環(huán)境條件下產(chǎn)生最佳數(shù)據(jù)速率的信道。

如果兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)都選擇了合適的信道，組合整體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的效率將得到提高。該方法通過兩種方式提高數(shù)據(jù)速率。具體來說，如果發(fā)射器選擇了未被占用的信道，那么成功傳輸?shù)目赡苄跃蜁?huì)增加，從而實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。而且，如果發(fā)射器選擇的信道受到的干擾最小，信號(hào)就更強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)更高的接收數(shù)據(jù)速率。

在計(jì)算機(jī)模擬時(shí)，通過搜索所有可能的組合以找到使總網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)速率最大化的方法，最優(yōu)分配法將信道分配給發(fā)射器。NIST公式產(chǎn)生的結(jié)果接近最佳值，但過程要簡(jiǎn)單得多。研究發(fā)現(xiàn)，如果通過傳統(tǒng)的復(fù)雜方式找到最佳解決方案，大約需要進(jìn)行45,600次試驗(yàn)，而公式可以通過嘗試10個(gè)信道來選擇類似的解決方案，僅需付出相同努力的0.02％。

該研究針對(duì)的是多個(gè)Wi-Fi接入點(diǎn)的建筑物室內(nèi)以及在未經(jīng)許可頻段內(nèi)進(jìn)行手機(jī)操作的情況?，F(xiàn)在，研究人員計(jì)劃在更廣闊的室外場(chǎng)地對(duì)該方法進(jìn)行建模，并開展物理實(shí)驗(yàn)以證明其效果。