基于Transformer扩散模型的高动态通信信号生成
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Transformer-based Diffusion Model for High-dynamic Communication Signal Generation
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    摘要:

    通信信号生成是小样本、少样本条件下智能通信系统设计与优化的重要支撑. 针对静态环境, 当前设计的信号生成方法具有较好效果, 但其固定生成机制难以有效捕捉动态场景中快速演变的细微时空特征, 导致生成信号的一致性与准确性下降. 针对该问题, 本文提出了一种基于Transformer扩散模型的高动态通信信号生成模型TransDiffusion, 该模型将Transformer架构融入到扩散模型, 通过嵌入多层级解码器模块, 增强对动态特征的长程依赖建模能力, 并优化噪声预测网络以适应时变环境特性. 在自主构建的高动态仿真数据集(模拟城市交通场景下的多目标运动与射频特征)上的实验结果表明, 相较于RF-Diffusion模型, 所提模型的最大均值差异、均方误差、平均绝对误差分别降低了85.13%、40.92%、30.62%, 短时傅里叶变换相似性以及功率谱相似性分别提升了154.30%和5.28%, 优于其他几种基线模型.

    Abstract:

    Communication signal generation is fundamental for designing and optimizing intelligent communication systems under few-shot conditions. Existing methods perform well in static environments but struggle to capture rapidly evolving spatio-temporal features in dynamic scenarios, leading to reduced consistency and accuracy. To address this, this study proposes a Transformer-based diffusion model, named TransDiffusion, for high-dynamic communication signal generation. TransDiffusion integrates Transformer architecture into the diffusion framework and enhances long-range dependency modeling through embedded multi-level spatio-temporal attention. The noise prediction network is also optimized for time-varying environmental characteristics. Experiments on a custom high-dynamic simulation dataset that emulates multi-target motion and RF signatures in urban traffic show that TransDiffusion significantly outperforms the RF-Diffusion baseline: MME, MSE, and MAE are reduced by 85.13%, 40.92%, and 30.62%, while STFT-sim and Spectral-sim increase by 154.30% and 5.28%, respectively. This demonstrates the effectiveness of the proposed method in reconstructing high-fidelity communication signals in dynamic scenarios.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

丁泽全,魏祥麟,杨凌升.基于Transformer扩散模型的高动态通信信号生成.计算机系统应用,,():1-16

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  • 收稿日期:2025-09-06
  • 最后修改日期:2025-10-10
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  • 在线发布日期: 2026-01-15
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