[發(fā)明專利]一種基于非監(jiān)督式機(jī)器學(xué)習(xí)分類算法的頻譜感知方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010423014.X
• 申請(qǐng)日: 2020-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN111614421B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 申濱;王欣;顏廷秋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B17/382
• 分類號(hào): H04B17/382;G06N3/08;G06N3/04;G06K9/62
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

1.一種基于非監(jiān)督式機(jī)器學(xué)習(xí)分類算法的頻譜感知方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

S1：將網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的地理區(qū)域劃分為Q＝O*P個(gè)同等大小的局部區(qū)域網(wǎng)格，網(wǎng)格地理位置索引為(o,p)，其中o＝1,2,…,O；p＝1,2,…,P；假設(shè)在目標(biāo)區(qū)域中存在N個(gè)主用戶發(fā)射機(jī)PUT，次級(jí)用戶SU可能位于目標(biāo)區(qū)域中的任何一個(gè)網(wǎng)格中；

S2：將目標(biāo)地理區(qū)域劃分為黑白灰三類不同的區(qū)域：

黑色區(qū)域：以處于發(fā)射狀態(tài)的PUT為圓心、D_u為半徑的PU接收機(jī)PUR分布區(qū)域，處于該區(qū)域內(nèi)的SU禁止接入授權(quán)頻段LFB通信；

白色區(qū)域：以處于發(fā)射狀態(tài)的PUT為圓心、D_p為半徑的圓外區(qū)域，處于該區(qū)域內(nèi)的SU可以自由接入LFB進(jìn)行通信；

灰色區(qū)域：以處于發(fā)射狀態(tài)的PUT為圓心、位于D_u和D_p之間的環(huán)形區(qū)域，處于該區(qū)域的SU需要通過額外的方式判斷是否可以接入LFB通信；

S3：預(yù)先在網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)網(wǎng)格部署的足夠多的SU，在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)獲得的T個(gè)LFB能量值矩陣，作為PUT傳輸模式分類器的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集Θ_T＝{Y₁,Y₂,…,Y_t,…,Y_T}，其中第t次觀測(cè)到的能量值矩陣為：

其中Z_op為第(o,p)個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的SU在頻譜觀測(cè)時(shí)間內(nèi)獲得的接收信號(hào)能量值；所設(shè)置的訓(xùn)練數(shù)據(jù)收集時(shí)間足夠長(zhǎng)，認(rèn)為獲得的能量值矩陣，即訓(xùn)練數(shù)據(jù)集Θ_T中包含全部2^N種PUT傳輸模式所各自對(duì)應(yīng)的頻譜觀測(cè)數(shù)據(jù)，假設(shè)每個(gè)PUT僅存在活躍s_n＝1與非活躍s_n＝0兩種工作狀態(tài)，n＝1,2,…,N；在訓(xùn)練數(shù)據(jù)集Θ_T的基礎(chǔ)上，利用K-均值聚類方法獲得聚類標(biāo)簽，并將此標(biāo)簽作為PUT傳輸模式分類的訓(xùn)練集標(biāo)簽，即其中代表Θ_T中的Y_t通過K-均值聚類方法獲得的聚類標(biāo)簽；然后，將該訓(xùn)練數(shù)據(jù)集Θ_T和訓(xùn)練集標(biāo)簽用于訓(xùn)練卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，獲得適配的PUT傳輸模式分類器TM1-Classifier；

S4：利用K-均值聚類方法獲得的PUT傳輸模式標(biāo)簽為時(shí)的能量值矩陣Y_t及對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格標(biāo)簽A_t，根據(jù)閾值檢測(cè)算法獲得PUT傳輸模式為x時(shí)的網(wǎng)格標(biāo)簽分類器Classifier_x，其中網(wǎng)格標(biāo)簽A_t表示為：

其中a_o,p為第(o,p)個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的SU對(duì)應(yīng)的LFB接入指示標(biāo)簽，a_o,p∈{1,0,-1}分別對(duì)應(yīng)于SU禁止接入、需要額外檢測(cè)是否可以接入、可以自由接入LFB；Θ_T中利用K-均值聚類算法獲得的PUT傳輸模式標(biāo)簽分別為{0,1,2,…,2^N-1}的能量值矩陣組成Θ_T1及對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格標(biāo)簽利用閾值檢測(cè)算法獲得2^N種PUT傳輸模式下的網(wǎng)格標(biāo)簽分類器TM2-Classifier，其中

S5：將與步驟S3相同的、預(yù)先部署的足夠多的SU在m時(shí)刻獲得的LFB能量值觀測(cè)矩陣Y_m輸入到PUT傳輸模式分類器TM1-Classifier中，判定當(dāng)前m時(shí)刻的PUT傳輸模式標(biāo)簽其中l(wèi)∈{0,1,…,2^N-1}；

S6：當(dāng)判斷出PUT傳輸模式后，第q網(wǎng)格內(nèi)的SU將其自身的頻譜觀測(cè)數(shù)據(jù)Z_q輸入到網(wǎng)格標(biāo)簽分類器classifier_l中獲得對(duì)LFB的接入指示標(biāo)簽從而決定SU可以自由接入、需要額外檢測(cè)是否可以接入、禁止接入LFB；

S7：設(shè)置UpdateCounter為距離上次更新PUT傳輸模式標(biāo)簽的計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)時(shí)間值；預(yù)先設(shè)定一個(gè)上限值φ，若UpdateCounter＞φ，說明需要重新獲得PUT傳輸模式標(biāo)簽，即執(zhí)行步驟S5，并將UpdateCounter清零；若UpdateCounter＜φ，則認(rèn)為此時(shí)PUT傳輸模式在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)與上一次傳輸模式相比，未發(fā)生變化，無需更新PUT傳輸模式標(biāo)簽；此時(shí)令UpdateCounter繼續(xù)計(jì)數(shù)，并進(jìn)入步驟S8；

S8：若有新感知需求的SU，根據(jù)步驟S7的結(jié)果執(zhí)行步驟S6。