Data-driven paradigms are well-known and salient demands of future wireless communication. Empowered by big data and machine learning, next-generation data-driven communication systems will be intelligent with the characteristics of expressiveness, scalability, interpretability, and especially uncertainty modeling, which can confidently involve diversified latent demands and personalized services in the foreseeable future. In this paper, we review and present a promising family of nonparametric Bayesian machine learning methods, i.e., Gaussian processes (GPs), and their applications in wireless communication due to their interpretable learning ability with uncertainty. Specifically, we first envision three-level motivations of data-driven wireless communication using GPs. Then, we provide the background of the GP model in terms of covariance structure and model inference. The expressiveness of the GP model is introduced by using various interpretable kernel designs, namely, stationary, non-stationary, deep, and multi-task kernels. Furthermore, we review the distributed GP with promising scalability, which is suitable for applications in wireless networks with a large number of distributed edge devices. Finally, we provide representative solutions and promising techniques that adopting GPs in wireless communication systems.


翻译:由数据驱动的模式是众所周知的,也是未来无线通信的突出要求。通过大数据和机器学习,下一代数据驱动的通信系统将具有感知性、可伸缩性、可解释性、特别是不确定性模型的智能,这种模型在可预见的未来可以有信心地涉及多种潜在需求和个性化服务。在本文件中,我们审查并展示出一个充满希望的非对称巴伊西亚机器学习方法,即高萨进程(GPs)及其在无线通信中的应用,因为它们具有可解释的学习能力和不确定性。具体地说,我们首先设想了数据驱动无线通信的三级动机,使用GPs。然后,我们从共变结构和模型推论的角度提供了GP模型的背景。GP模型的清晰性是通过使用各种可解释的内核设计,即固定、非静止、深层和多塔格内核的模型来引入的。此外,我们审查了分布式的GPS,具有有希望的可伸缩性,适合在无线网络中应用的无线网络中采用大量分布式的边缘设备。最后,我们提供了具有代表性的解决方案。

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