专业实训0-introduction
术语介绍
UE:全称 User Equipment,代表无线的用户终端(radio user terminal)。就是手机之类的。
RAN:全称Radio Access Network,无线接入网,为UE提供无线连接。
CN:全称Core Network,核心网,将RAN与外部服务和基础设计连接在一起,并提供其他连接和移动性管理。
BS:全称Base Station,基站,这是RAN中的一环,旨在创建与UE的无线连接接口(Radio Interface)。基站后方通常需要连接一个控制器(Radio Controller)(如下图),这个控制器只在2G和3G时代存在,在4G、5G中基站直连核心网。
CS&PS:电路交换和分组交换。在最开始的移动网络中,CN有两套网络系统:一套基于CS,服务于电信业务;一套基于PS,服务于数据业务;
Cell:中文名叫小区,就是蜂窝移动网络的一个蜂窝格子,由一个基站提供无线服务。
LA:全称Location Area,是多个基站构成的“位置区域”,每一个位置区域都会有自己的位置区域码。LA是用于定位并寻呼用户的,与此前移动通信中提及的簇(cl ...
专业实训-4G LTE
引入同前面介绍的2G、3G时代一样,4G时代也有诸多标准。任何用户高速移动下达到或超过100Mbps,静态数据传输达到1Gbps的无线数据网络系统都可以称作4G,而LTE(Long-Term Evolution 长期演进)技术只是其中之一。但因为LTE实在部署太广泛,所以才会看到4G就是LTE。下图是截止2018年8月LTE的全球部署情况。红色代表使用中。深蓝和浅蓝分别是正在部署和正在规划。
LTE由3GPP
LET-A网络结构在LTE中,网络架构被称为 EPS(Evolved Packet System)。
其接入网部分被称为E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)。
核心网部分被称为EPC(Evolved Packet Core)。这个核心网架构也被叫做网络架构被称作Service Architecture Evolution SAE (系统架构演进),因其是由PS域核心网网络架构演进而来。
接入网E-UTRANE-UTRAN协议支撑了UE与无线网络的通信,其协议包含了多设备下无线信道的Medium ...
专业实训1-补充-2G&3G
引入这门课直接介绍了4G和5G的网络,2G和3G本来是在移动通信中介绍过。但是奈何本学院的移动通信课程太拉了,因此在这个地方补充一个间章,重点介绍2G和3G时代的网络架构及其使用的技术细节。
在各代通信中都有不同的标准,下图总览了1G-5G时代的标准和特性。
其中,2G时代:
GSM由欧洲电信标准组织ETSI(European Telecommunications Standards Institute)制定,是2G时代最具代表性的技术,自90年代中期投入商用以来,被全球超过100个国家采用。GSM逐渐成为了全球性的移动通信标准,在2004年已拥有了超过十亿的众多用户。当然,也有个别的例外:日本和韩国就从未采用过GSM。因此在后续的2G介绍中,将重点介绍GSM系统。
D-AMPS(或称IS-136)由美国电子工业联合会制定,在马来西亚、巴西、捷克共和国、俄罗斯和鸟克兰等国家有过部署或尝试部署。它在AMPS中增加了时分多址联接方式(TDMA)
IS-95A由美国高通制定(是的,就是生产你手机里面骁龙SoC的高通)。它基于CDMA,IS-95是最早的CDMA系统空中接口标准,而IS-95 ...
智能系统设计-Part1-模糊系统
引入在前面的ANN中,机器可以自己通过学习来找到“机器认为”的答案。
但是在现实世界中也有一群专家,他们解决问题靠的是“已有知识”,他们先学习并储备了一些知识库,在遇到对应问题的时候就调用对应的知识库。
将这种解决问题的方式在计算机中进行描述和调用,就是所谓模糊系统(Fuzzy System)。
但是专家在判断是什么问题时,通常接受的是模糊的描述。例如这个人非常高,那么你大可能觉得这个人在一米八往上接近一米九。说这个天很热按你大可能觉得现在有30度往上。这些描述都是基于人类语言的模糊描述,指明的是大概率的一个区间。同样地,在解决问题上,专家也是靠着不精确的输入,去猜测套用什么方法解决的可能性最大,然后去尝试。
但是这样就出现问题了,计算机使用的是布尔逻辑,即非黑即白的逻辑,它可以以180为一个界限,认为180以上的人算作高,180以下的人算作矮,但是如果有一个人有179,它其实也是算高的,但是会被传统的布尔逻辑和160判到一桌上去。
模糊逻辑,模糊集和隶属度模糊系统就是为了来解决这个问题的,它提出了“模糊逻辑(fuzzy logic)”的概念,在模糊逻辑下,事情不是非黑即白,而是具有一 ...
智能系统设计-Part1-ANN
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智能系统设计-Part1-GeneticAlgorithm
引入GA简介遗传算法(Geneic Algorithm, GA)是基于“物竞天择,适者生存”而提出的。它首先确定参数和优化目标,然后经历以下步骤来模拟这些参数的自然演化过程:
随机地生成一些答案,称之为种群(Populaition)
对他们进行评价
选择较好的,作为parents(父母)
使得父母重新组合(交叉)
使得他们的孩子产生一些变异,随机地选择一些参数替代原有
对他们产生的孩子进行评价
剔除掉太差的,重复步骤3-7
直到满足优化目标,“物竞天择,适者生存”的优化结束。
这整个步骤可以被简略概括为:选种-交叉-变异
基于GA的工作原理,以下方面都可以影响GA结果:
Representation:对个体的表示,即,参数的选择(比如一个人,得有胳膊,有腿,有眼睛等等)
Evaluation function (fitness function):评价函数,用于“天择”
Population: 种群
Parent Selection Machanism: 父母选择机制
Variation operators: 变异算子(包含交叉(crossover)和变异(mutation)) ...
智能系统设计-Part1-Introduction
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智能系统设计-Part2.1-Introduction
人类视觉系统
在自然界中,可见光只在全谱段中的非常小一段。但是图像处理是针对于全光谱而言的。
人眼系统感光细胞
人眼系统如上图所示,眼中视网膜上有视椎细胞(Cones)和视杆细胞(Rods)两种。视椎细胞对颜色和黑暗(Dark)敏感;视杆细胞对明光(Brightnes)敏感。
从上图可以看到,视椎细胞在中心分布较多,这就是为什么人眼在看东西时希望把东西放在眼中心,因为该处视椎细胞更多,可以更好地感知物体。视杆细胞在整个视网膜上都有分布,这就是为什么余光可以感知到周围的东西。
这张图是Weber ratio,它说明人眼在低亮度条件下,需要更大的光强差异才能感知到差异(也就是上图左边的$\Delta I$);但在亮光环境下,只需要很小的亮度差异就可以感知到(右侧的$\Delta I$)
马赫带效应(Mach band effect)
人眼在观察两块亮度不同的区域时,边界处亮度对比加强,使轮廓表现得特别明显。如上图所示,当你观察上图时,会感觉每一个灰度小格子的左侧都比右侧亮。
相机成像
相机成像可以被看成两个过程:sampling 和 quantization。sampling过程发生在连 ...
智能系统设计-Part2.2-图像压缩
引入图像的冗余信息编码冗余(encoding redundancy):下图这个图像中,只有4种颜色,如果采用8bit色深编码,则会有252种值从未被使用。
空间冗余(spatial redundancy):下图每一行都是一样的像素点,如果每一个像素都独立记录值,则会浪费很多空间。如果能记录256个像素的一条线,再记录这条线重复256次,那么将会剩下很多的空间。
无关信息(irrelevant information):下图的灰度值差异很小很小,肉眼不可查(下图左)。除非使用直方图均衡等算法(下图右),否则图像信息不可见。因此其为可压缩信息。
主流音视频压缩格式
图像编码的总体流程图像存储在设备上,可以总地分为如下几个步骤:
映射器(Mapper):将原图像的$f(x,…)$变换为减少空间和时间冗余的格式,这一操作是可逆的,但并不会减少数据量。在后续介绍JPEG压缩时会介绍DCT变换。
量化器(Quantizer):上一步中,mapper将图像转化到变换域,量化就是将变换域中的数根据存储的比特要求量化成特定值。这一过程会损失信息,如果是无损压缩,则需要舍弃这一步。
符号编码 ...
智能系统设计-罐装知识
ANNANN停止的标准
特定次数的迭代(iteration)之后
输出的误差低于阈值(threshold)
独立验证集(separate validation set)上的错误小于某些标准(criteria)。
ANN各项参数的影响学习率:过小,迭代(iteration)过多;过大,可能错过最优解,在损失函数(lossfunction)最低点震荡(oscillate)
动量(momentum):过小,陷入局部最优解(local minima);过大,造成下降方向与梯度方向差异较大,产生震荡。
*附:动量的作用: 1.使得训练时穿过(rolling through)局部最优(local minima)*
2.加大梯度不变时的步长(step size),提升收敛速率
迭代次数(learning iterations):过小,欠拟合,无法捕捉数据集的通用特征(characteristic)。过多,浪费计算资源,导致过拟合(overfitting)。
*附:防止过拟合的方法:1. 使用验证数据集(validation data set),当误差增加时,则 ...