基于信道聚類的頻譜感知方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于信道聚類的頻譜感知方法及裝置，包括：根據(jù)歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)各個(gè)信道的歷史占用狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；根據(jù)所述各個(gè)信道的歷史占用狀態(tài)分別計(jì)算任意兩個(gè)信道間的相關(guān)系數(shù)；根據(jù)所述相關(guān)系數(shù)利用信道聚類算法將信道進(jìn)行聚類，生成預(yù)定數(shù)目個(gè)類；在每個(gè)類中分別選出一個(gè)檢測(cè)信道，檢測(cè)所述檢測(cè)信道的占用狀態(tài)；根據(jù)檢測(cè)信道的占用狀態(tài)利用類內(nèi)估計(jì)算法對(duì)每個(gè)類中除所述檢測(cè)信道之外的其余信道進(jìn)行占用狀態(tài)的類內(nèi)估計(jì)；根據(jù)所述各個(gè)信道的歷史占用狀態(tài)對(duì)每個(gè)類中除所述檢測(cè)信道之外的其余信道進(jìn)行占用狀態(tài)的自估計(jì)；兩個(gè)估計(jì)結(jié)果通過最小熵匯聚法來統(tǒng)一。本發(fā)明可以大量減少需檢測(cè)的信道的數(shù)目，從而為頻譜感知過程節(jié)省大量的時(shí)間和能量。
【專利說明】基于信道聚類的頻譜感知方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及頻譜感知【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于信道聚類的頻譜感知方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線電通信業(yè)務(wù)量的急速增長(zhǎng)，頻譜緊缺問題越來越嚴(yán)重。通過研究世界各國的頻譜檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，授權(quán)頻段的利用率普遍較低。然而固定的頻譜分配政策使得低利用率的授權(quán)頻段在空閑時(shí)無法被非授權(quán)用戶使用，造成極大的資源浪費(fèi)。認(rèn)知無線電技術(shù)的出現(xiàn)為這一類問題的解決提供了很好的途徑與方案。
[0003]在認(rèn)知無線電中，次級(jí)用戶可以在不干擾授權(quán)用戶通信的情況下動(dòng)態(tài)地接入授權(quán)頻段，從而提高信道的利用率。為了不影響授權(quán)用戶的通信，次級(jí)用戶在接入信道之前要先進(jìn)行頻譜感知來確定信道是否被占用，次級(jí)用戶只有在信道空閑時(shí)才可以接入。所以，頻譜感知技術(shù)是實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無線電技術(shù)的關(guān)鍵。信道檢測(cè)是頻譜感知技術(shù)的常用方式。傳統(tǒng)信道檢測(cè)采取對(duì)信道逐個(gè)檢測(cè)的方式，在時(shí)間和能量上的開銷都非常大。在信道數(shù)目龐大，多個(gè)次級(jí)用戶存在的情況下，這種開銷尤其明顯。解決這個(gè)問題的一個(gè)有效的方案就是頻譜預(yù)測(cè)。頻譜預(yù)測(cè)模型是根據(jù)各個(gè)信道占用的歷史情況來預(yù)測(cè)下一時(shí)刻各個(gè)信道的占用狀態(tài)?，F(xiàn)有方案中在進(jìn)行信道空閑狀態(tài)預(yù)測(cè)時(shí)，都僅僅只是從各個(gè)獨(dú)立的信道角度出發(fā)，分別針對(duì)每個(gè)信道的歷史占用情況，進(jìn)行建模和預(yù)測(cè)。卻忽略了在同一業(yè)務(wù)中信道之間客觀存在的關(guān)聯(lián)性這部分重要信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:現(xiàn)有技術(shù)中信道檢測(cè)是對(duì)信道一一檢測(cè)，直到發(fā)現(xiàn)可利用信道為止，導(dǎo)致在時(shí)間和能量上的開銷非常大?；谛诺李A(yù)測(cè)的檢測(cè)方案也僅僅只是從各個(gè)獨(dú)立的信道角度出發(fā)，分別針對(duì)每個(gè)信道的歷史占用情況進(jìn)行建模和預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)精度有待提聞。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]為此目的，本發(fā)明提出了一種基于信道聚類的頻譜感知方法，包括以下步驟:
[0008]S1:根據(jù)歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)各個(gè)信道的歷史占用狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；
[0009]S2:根據(jù)所述各個(gè)信道的歷史占用狀態(tài)分別計(jì)算任意兩個(gè)信道間的相關(guān)系數(shù)；
[0010]S3:根據(jù)所述相關(guān)系數(shù)利用信道聚類算法將信道進(jìn)行聚類，生成預(yù)定數(shù)目個(gè)類；
[0011]S4:在每個(gè)類中分別選出一個(gè)檢測(cè)信道，檢測(cè)所述檢測(cè)信道的占用狀態(tài)；
[0012]S5:根據(jù)檢測(cè)信道的占用狀態(tài)利用類內(nèi)估計(jì)算法對(duì)每個(gè)類中除所述檢測(cè)信道之外的其余信道進(jìn)行占用狀態(tài)的類內(nèi)估計(jì)；
[0013]S6:根據(jù)所述各個(gè)信道的歷史占用狀態(tài)對(duì)每個(gè)類中除所述檢測(cè)信道之外的其余信道進(jìn)行占用狀態(tài)的自估計(jì)；[0014]S7:將所述類內(nèi)估計(jì)和自估計(jì)得到的結(jié)果進(jìn)行匯聚，得到類中除所述檢測(cè)信道之外的其余信道的狀態(tài)估計(jì)。
[0015]優(yōu)選地，在步驟SI之前，所述方法還包括:按預(yù)定的時(shí)間周期對(duì)信道進(jìn)行檢測(cè)，將獲取的檢測(cè)數(shù)據(jù)作為歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。
[0016]優(yōu)選地,所述步驟S2具體包括:
[0017]獲取所述各個(gè)信道的歷史占用狀態(tài)矢量；
[0018]根據(jù)所述各個(gè)信道的歷史占用狀態(tài)矢量分別計(jì)算任意兩個(gè)信道間的相關(guān)系數(shù)
P ij，
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種基于信道聚類的頻譜感知方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: S1:根據(jù)歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)各個(gè)信道的歷史占用狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；52:根據(jù)所述各個(gè)信道的歷史占用狀態(tài)分別計(jì)算任意兩個(gè)信道間的相關(guān)系數(shù)； 53:根據(jù)所述相關(guān)系數(shù)利用信道聚類算法將信道進(jìn)行聚類，生成預(yù)定數(shù)目個(gè)類； 54:在每個(gè)類中分別選出一個(gè)檢測(cè)信道，檢測(cè)所述檢測(cè)信道的占用狀態(tài)； S5:根據(jù)檢測(cè)信道的占用狀態(tài)利用類內(nèi)估計(jì)算法對(duì)每個(gè)類中除所述檢測(cè)信道之外的其余信道進(jìn)行占用狀態(tài)的類內(nèi)估計(jì)； S6:根據(jù)所述各個(gè)信道的歷史占用狀態(tài)對(duì)每個(gè)類中除所述檢測(cè)信道之外的其余信道進(jìn)行占用狀態(tài)的自估計(jì)； S7:將所述類內(nèi)估計(jì)和自估計(jì)得到的結(jié)果進(jìn)行匯聚，得到類中除所述檢測(cè)信道之外的其余信道的狀態(tài)估計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟SI之前，所述方法還包括:按預(yù)定的時(shí)間周期對(duì)信道進(jìn)行檢測(cè)，將獲取的檢測(cè)數(shù)據(jù)作為歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括: 獲取所述各個(gè)信道的歷史占用狀態(tài)矢量； 根據(jù)所述各個(gè)信道的歷史占用狀態(tài)矢量分別計(jì)算任意兩個(gè)信道間的相關(guān)系數(shù)P V
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括: 設(shè)置進(jìn)行信道聚類所得到的類的數(shù)目；根據(jù)所述相關(guān)系數(shù)和所述類的數(shù)目利用最小熵增量算法進(jìn)行信道聚類。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S5具體為: 在每一類中，利用基于最大后驗(yàn)概率估計(jì)的類內(nèi)估計(jì)算法對(duì)除所述檢測(cè)信道之外的其余信道進(jìn)行占用狀態(tài)的類內(nèi)估計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S6具體為: 利用馬爾科夫模型根據(jù)所述各個(gè)信道的歷史占用狀態(tài)對(duì)每個(gè)類中除所述檢測(cè)信道之外的其余信道進(jìn)行占用狀態(tài)的自估計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S7具體為: 根據(jù)最小熵匯聚法對(duì)所述類內(nèi)估計(jì)和自估計(jì)得到的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)一，得到類中除所述檢測(cè)信道之外的其余信道的狀態(tài)估計(jì)。
8.一種基于信道聚類的頻譜感知裝置，其特征在于，包括: 歷史狀態(tài)統(tǒng)計(jì)模塊，用于根據(jù)歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)各個(gè)信道的歷史占用狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；相關(guān)系數(shù)計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述各個(gè)信道的歷史占用狀態(tài)分別計(jì)算任意兩個(gè)信道間的相關(guān)系數(shù)； 信道聚類模塊，用于根據(jù)所述相關(guān)系數(shù)利用信道聚類算法將信道進(jìn)行聚類，生成預(yù)定數(shù)目個(gè)類； 信道檢測(cè)模塊，用于在每個(gè)類中分別選出一個(gè)檢測(cè)信道，檢測(cè)所述檢測(cè)信道的占用狀態(tài)； 類內(nèi)估計(jì)模塊，用于根據(jù)檢測(cè)信道的占用狀態(tài)利用類內(nèi)估計(jì)算法對(duì)每個(gè)類中除所述檢測(cè)信道之外的其余信道進(jìn)行占用狀態(tài)的類內(nèi)估計(jì)； 自估計(jì)模塊，用于根據(jù)所述各個(gè)信道的歷史占用狀態(tài)對(duì)每個(gè)類中除所述檢測(cè)信道之外的其余信道進(jìn)行占用狀態(tài)的自估計(jì)； 匯聚模塊，用于將所述類內(nèi)估計(jì)和自估計(jì)得到的結(jié)果進(jìn)行匯聚，得到類中除所述檢測(cè)信道之外的其余信道的狀態(tài)估計(jì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括: 歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)獲取模塊，用于按預(yù)定的時(shí)間周期對(duì)信道進(jìn)行檢測(cè)，將獲取的檢測(cè)數(shù)據(jù)作為歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述相關(guān)系數(shù)計(jì)算模塊包括: 獲取單元，用于獲取所述各個(gè)信道的歷史占用狀態(tài)矢量； 計(jì)算單元，用于根據(jù)所述各個(gè)信道的歷史占用狀態(tài)矢量分別計(jì)算任意兩個(gè)信道間的相關(guān)系數(shù)Pu，
【文檔編號(hào)】H04L1/00GK103957537SQ201410116936
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】馮志勇, 張軼凡, 田玉成, 高明菲, 晏瀟 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)