基于信息效用损失的通信数据传输方法、装置、设备、存储介质及产品

本申请涉及通信，尤其涉及一种基于信息效用损失的通信数据传输方法、装置、设备、存储介质及产品。

背景技术：

1、卫星互联网是未来6g网络的关键用例，但只关注数据传输精度的传统通信范式无法解决存储资源和传输功率都相对有限的卫星网络难以处理未来6g场景下爆发式的业务数据增长的问题。因此，通过利用数据的语义和有效性方面来突破“香农瓶颈”的新范式—语义通信，受到了广泛关注。它通过对传输数据的预处理，只生成适量的数据，并在正确的时间将必要的内容发送给正确的接收者，从而减轻网络负担。因此，如何有效地选择必要传输的通信数据，成为一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供了一种基于信息效用损失的通信数据传输方法、装置、设备、存储介质及产品，旨在解决如何有效地选择必要传输的通信数据的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请提供了一种基于信息效用损失的通信数据传输方法，所述基于信息效用损失的通信数据传输方法包括以下步骤：

3、基于低轨卫星与用户设备之间的数据传输信息构建信息效用损失模型；

4、对所述信息效用损失模型进行求解，获得价值损失和能量损失之间的最佳权衡；

5、根据所述最佳权衡确定目标通信数据，并通过目标阴影莱斯衰落信道在所述低轨卫星与所述用户设备之间传输所述目标通信数据。

6、可选地，所述基于低轨卫星与用户设备之间的数据传输信息构建信息效用损失模型的步骤，具体包括：

7、根据低轨卫星与用户设备之间的数据传输信息确定收发端状态的加权误差大小、收发端失配的持续时间以及数据传输过程中的能量损失；

8、对所述加权误差大小、所述持续时间以及所述能量损失进行组合，获得组合信息；

9、根据所述组合信息和信息效用损失之间的映射关系构建信息效用损失模型。

10、可选地，所述基于低轨卫星与用户设备之间的数据传输信息构建信息效用损失模型的步骤之后，还包括：

11、对所述信息效用损失模型进行求解，获得所述加权误差大小的转移概率；

12、根据所述转移概率和所述收发端失配的持续时间的概率分布计算所述信息效用损失模型在阈值策略下的稳态概率分布式；

13、根据所述稳态概率分布式计算所述信息效用损失模型对应的闭式表达式。

14、可选地，所述对所述信息效用损失模型进行求解，获得价值损失和能量损失之间的最佳权衡的步骤，具体包括：

15、对所述信息效用损失模型的联合优化问题转化为约束马尔可夫决策过程；

16、确定所述约束马尔可夫决策过程对应的阈值；

17、根据所述阈值确定价值损失和能量损失之间的最佳权衡。

18、可选地，所述确定所述约束马尔可夫决策过程对应的阈值的步骤，具体包括：

19、通过拉格朗日方法将所述约束马尔可夫决策过程转化为平均成本马尔可夫决策过程；

20、通过预设相对值迭代算法和二分搜索法确定所述平均成本马尔可夫决策过程对应的阈值。

21、可选地，所述基于低轨卫星与用户设备之间的数据传输信息构建信息效用损失模型的步骤之前，还包括：

22、在低轨卫星与用户设备之间构建初始阴影莱斯衰落信道；

23、确定所述初始阴影莱斯衰落信道对应的信噪比的概率密度函数和误码率；

24、根据所述误码率和状态更新包的大小确定误块率；

25、根据所述概率密度函数和所述误块率构建目标阴影莱斯衰落信道，所述目标阴影莱斯衰落信道用于在所述低轨卫星与所述用户设备之间传输通信数据。

26、此外，为实现上述目的，本申请还提供一种基于信息效用损失的通信数据传输装置，所述基于信息效用损失的通信数据传输装置包括：

27、模型构建模块，用于基于低轨卫星与用户设备之间的数据传输信息构建信息效用损失模型；

28、模型求解模块，用于对所述信息效用损失模型进行求解，获得价值损失和能量损失之间的最佳权衡；

29、数据传输模块，用于根据所述最佳权衡确定目标通信数据，并通过目标阴影莱斯衰落信道在所述低轨卫星与所述用户设备之间传输所述目标通信数据。

30、此外，为实现上述目的，本申请还提出一种基于信息效用损失的通信数据传输设备，所述基于信息效用损失的通信数据传输设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序配置为实现如上文所述的基于信息效用损失的通信数据传输方法的步骤。

31、此外，为实现上述目的，本申请还提出一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的基于信息效用损失的通信数据传输方法的步骤。

32、此外，为实现上述目的，本申请还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的基于信息效用损失的通信数据传输方法的步骤。

33、本申请通过基于低轨卫星与用户设备之间的数据传输信息构建信息效用损失模型，然后对信息效用损失模型进行求解，获得价值损失和能量损失之间的最佳权衡，再根据最佳权衡确定目标通信数据，并通过目标阴影莱斯衰落信道在低轨卫星与用户设备之间传输目标通信数据。本申请先构建信息效用损失模型，能够有效表示一种通用的语义度量，然后对信息效用损失模型进行求解，获得价值损失和能量损失之间的最佳权衡，能够精确传达复杂系统中的通信数据对业务的效用，再根据最佳权衡确定目标通信数据，能够有效地选择低轨卫星与用户设备之间必要传输的通信数据。

技术特征：

1.一种基于信息效用损失的通信数据传输方法，其特征在于，所述基于信息效用损失的通信数据传输方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于信息效用损失的通信数据传输方法，其特征在于，所述基于低轨卫星与用户设备之间的数据传输信息构建信息效用损失模型的步骤，具体包括：

3.如权利要求2所述的基于信息效用损失的通信数据传输方法，其特征在于，所述基于低轨卫星与用户设备之间的数据传输信息构建信息效用损失模型的步骤之后，还包括：

4.如权利要求1所述的基于信息效用损失的通信数据传输方法，其特征在于，所述对所述信息效用损失模型进行求解，获得价值损失和能量损失之间的最佳权衡的步骤，具体包括：

5.如权利要求4所述的基于信息效用损失的通信数据传输方法，其特征在于，所述确定所述约束马尔可夫决策过程对应的阈值的步骤，具体包括：

6.如权利要求1～5中任一项所述的基于信息效用损失的通信数据传输方法，其特征在于，所述基于低轨卫星与用户设备之间的数据传输信息构建信息效用损失模型的步骤之前，还包括：

7.一种基于信息效用损失的通信数据传输装置，其特征在于，所述基于信息效用损失的通信数据传输装置包括：

8.一种基于信息效用损失的通信数据传输设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序配置为实现如权利要求1至6中任一项所述的基于信息效用损失的通信数据传输方法的步骤。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的基于信息效用损失的通信数据传输方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的基于信息效用损失的通信数据传输方法的步骤。

技术总结本申请公开一种基于信息效用损失的通信数据传输方法、装置、设备、存储介质及产品。本申请基于低轨卫星与用户设备之间的数据传输信息构建信息效用损失模型，然后对信息效用损失模型进行求解，获得价值损失和能量损失之间的最佳权衡，再根据最佳权衡确定目标通信数据，并通过目标阴影莱斯衰落信道在低轨卫星与用户设备之间传输目标通信数据。本申请先构建信息效用损失模型，能够表示一种通用的语义度量，然后对信息效用损失模型进行求解，获得价值损失和能量损失之间的最佳权衡，能够精确传达复杂系统中的通信数据对业务的效用，再根据最佳权衡确定目标通信数据，能够有效地选择低轨卫星与用户设备之间必要传输的通信数据。技术研发人员：焦健,黄建豪,杨涛,徐亮,王野,张钦宇受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）（哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院）技术研发日：技术公布日：2024/9/29