Modeling propagation is the cornerstone for designing and optimizing next-generation wireless systems, with a particular emphasis on 5G and beyond era. Traditional modeling methods have long relied on statistic-based techniques to characterize propagation behavior across different environments. With the expansion of wireless communication systems, there is a growing demand for methods that guarantee the accuracy and interpretability of modeling. Artificial intelligence (AI)-based techniques, in particular, are increasingly being adopted to overcome this challenge, although the interpretability is not assured with most of these methods. Inspired by recent advancements in AI, this paper proposes a novel approach that accelerates the discovery of path loss models while maintaining interpretability. The proposed method automates the formulation, evaluation, and refinement of the model, facilitating the discovery of the model. We examine two techniques: one based on Deep Symbolic Regression, offering full interpretability, and the second based on Kolmogorov-Arnold Networks, providing two levels of interpretability. Both approaches are evaluated on two synthetic and two real-world datasets. Our results show that Kolmogorov-Arnold Networks achieve the coefficient of determination value R^2 close to 1 with minimal prediction error, while Deep Symbolic Regression generates compact models with moderate accuracy. Moreover, on the selected examples, we demonstrate that automated methods outperform traditional methods, achieving up to 75% reduction in prediction errors, offering accurate and explainable solutions with potential to increase the efficiency of discovering next-generation path loss models.


翻译:传播建模是设计与优化下一代无线系统(特别是5G及后5G时代)的基石。传统建模方法长期依赖基于统计的技术来刻画不同环境中的传播特性。随着无线通信系统的扩展,对能够保证建模准确性与可解释性的方法需求日益增长。基于人工智能(AI)的技术正被越来越多地采用以应对这一挑战,尽管大多数此类方法无法保证可解释性。受近期AI进展的启发,本文提出一种在保持可解释性的同时加速路径损耗模型发现的新方法。所提方法实现了模型的公式构建、评估与优化的自动化,从而促进模型的发现。我们研究了两种技术:一种基于深度符号回归,提供完全可解释性;第二种基于Kolmogorov-Arnold网络,提供两个层级的可解释性。两种方法均在两个合成数据集和两个真实数据集上进行了评估。结果表明,Kolmogorov-Arnold网络的决定系数R^2值接近1且预测误差极小,而深度符号回归能生成结构紧凑但精度适中的模型。此外,在所选案例中,我们证明自动化方法优于传统方法,预测误差最高可降低75%,提供了准确且可解释的解决方案,有望提升下一代路径损耗模型发现的效率。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ICML2024】上下文感知标记化的高效世界模型
专知会员服务
29+阅读 · 2024年7月2日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
VIP会员
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员