[發明專利]一種頻譜空間信道聚類方法

有效

• 申請號: 201910727149.2
• 申請日: 2019-08-07
• 公開（公告）號: CN110610192B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 張可;許達;汪小芬
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 成都玖和知識產權代理事務所(普通合伙) 51238
• 代理人: 胡琳梅

本發明涉及一種頻譜空間信道聚類方法，解決的是存在聚類效果不合理和可靠、聚類時間效率、非聚類信道點不能聚類的技術問題，通過采用利用改進的信道相似性計算方法計算相似性，對聚類信道作為代表信道，用于非聚類點使用基于代表信道占用狀態序列的頻繁模式挖掘算法進行二次聚類，將二次聚類的新信道以及第一次聚類的信道綜合作為最終聚類結果進行輸出的技術方案，較好的解決了該問題，可用于頻譜感知、頻譜態勢分析、頻譜智能化管理、以及認知無線電分析過程中。

技術領域

本發明涉及頻譜數據中信道的聚類領域，具體涉及一種頻譜空間信道聚類方法。

背景技術

近些年來，隨著無線技術和服務的高速發展，無線頻譜變得越來越擁擠，頻譜資源的也日益短缺，無線電秩序與頻譜安全的隱患越來越嚴重；可以看出頻譜資源的緊缺和頻譜資源極低的利用率之間是存在嚴重矛盾的，所以國內外的學者們都在積極致力于探索新的頻譜資源分配機制，有學者提出動態頻譜分配機制，其與傳統的固定頻譜分配機制的不同在于，針對于為授權用戶分配的頻段，當其處于空閑狀態時，非授權用戶是可以利用這個頻段的，這樣的改變，將會提高頻譜的使用效率。

未來移動通信系統頻譜共享、無線電秩序管理，將從傳統的固定式的分配和管理模式向靈活動態的方向發展和轉型，所以如何利用電磁頻譜態勢更加智能有效的進行頻譜管理和決策是該領域研究的重要課題。

現有的信道聚類存在中聚類效果不合理和可靠、聚類時間效率、非聚類信道點不能聚類的技術問題。本發明提供及一種頻譜空間信道聚類方法解決了上述問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有技術中存在聚類效果不合理和可靠、聚類時間效率、非聚類信道點不能聚類的技術問題。提供一種新的頻譜空間信道聚類方法，該頻譜空間信道聚類方法具有合理和可靠的特點。

為解決上述技術問題，采用的技術方案如下：

一種頻譜空間信道聚類方法，所述頻譜空間信道聚類方法包括：

步驟一，通過頻譜接收儀采集頻譜數據，進行數據預處理，將所有信道的頻譜數據處理成二進制序列，0代表信道空閑，1代表信道占用；

步驟二，利用引入時間因子的改進的信道相似性計算公式計算信息之間的相似度；

步驟三，通過步驟二得到了信道彼此之間的相似度值，利用信息熵公式計算出信道彼此之間的距離；

步驟四，利用步驟三得到的信道彼此之間的距離，通過改進的基于DBSCAN的信道聚類算法對信道進行聚類；

步驟五，將步驟四聚類出的聚類信道作為聚類結果，利用PEG方法和MPEG方法計算出各個類的代表信道；

步驟六，對改進的基于DBSCAN的信道聚類算法聚類后的非聚類點定義為游離點，通過基于代表信道占用狀態序列的頻繁模式挖掘算法來對游離點進行二次聚類，得出最終聚類結果。

本發明中將時間因子引入到傳統的信道相似性計算方法中，并且考慮到基于最小信息熵增量的信道聚類算法和基于密度的信道聚類算法它們的時間復雜度較高，所以在本發明中將提出一種改進的基于密度的信道聚類算法，它將減少傳統算法中信道點的重復查詢以提升算法聚類效率。然后再針對基于最小信息熵增量的信道聚類算法和基于密度的信道聚類算法對于非聚類信道點的置之不理，本發明在改進的基于密度的信道聚類算法的基礎上引入基于代表信道占用狀態序列的頻繁模式挖掘算法來對非聚類進行二次聚類。

上述方案中，為優化，進一步地，步驟二包括，定義信息之間的相似度：

其中，ρ_ij表示的是信道i和信道j的相似性系數，s[m]表示在第m個timeslot時隙,如果c_i[m]＝c_j[m]，則s[m]為1；否則，s[m]為0；