基于數(shù)據(jù)挖掘的無(wú)線電頻譜預(yù)測(cè)及應(yīng)用.pdf

1、無(wú)線電頻譜是一種寶貴的自然資源。它作為無(wú)線通信的傳輸載體，在無(wú)線電通信系統(tǒng)中扮演著不可或缺的角色。近年隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展和無(wú)線電業(yè)務(wù)的擴(kuò)大，頻譜資源日趨緊張。但多項(xiàng)測(cè)量研究指出在當(dāng)今固定頻譜分配策略下，部分已授權(quán)的業(yè)務(wù)頻段內(nèi)頻譜利用并不高。為解決上述矛盾，認(rèn)知無(wú)線電的概念應(yīng)運(yùn)而生。在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中，次級(jí)用戶可以對(duì)空閑的授權(quán)頻段實(shí)施動(dòng)態(tài)接入，從而提高頻譜利用率，緩解頻譜資源緊缺。其中，頻譜預(yù)測(cè)有助于降低接入過(guò)程中的用頻沖突，保證主次

2、用戶的通信質(zhì)量，同時(shí)可以指導(dǎo)認(rèn)知用戶進(jìn)行頻譜檢測(cè)從而降低了感知過(guò)程中的時(shí)耗和能耗。目前，頻譜預(yù)測(cè)技術(shù)已成為認(rèn)知無(wú)線電研究中的重要內(nèi)容。本文對(duì)成都市的GSM900上行（890 MHz-915 MHz），廣播電視（470 MHz-806 MHz）和GSM1800上行（1710 MHz-1785 MHz）三個(gè)業(yè)務(wù)頻段進(jìn)行了為期48小時(shí)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)際采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用數(shù)據(jù)挖掘的方法在時(shí)間維和頻率維進(jìn)行頻譜預(yù)測(cè)。最后，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了無(wú)線電

3、頻譜監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析應(yīng)用原型系統(tǒng)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用部分周期模式挖掘方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)未來(lái)時(shí)刻的頻譜占用狀態(tài)的預(yù)測(cè)?；诓糠种芷谀Ｊ酵诰蚍椒ㄌ崛☆l譜的頻繁使用模式，并生成強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)則，得到頻譜的使用規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)間維頻譜狀態(tài)的預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，該方法在實(shí)驗(yàn)選取的三個(gè)業(yè)務(wù)頻段的占用預(yù)測(cè)中均取得了較好的效果，預(yù)測(cè)精度均在90％左右。同時(shí)，分析了該算法的兩個(gè)主要參數(shù)----模式最小置信度和規(guī)則最小置信度的取值對(duì)挖掘結(jié)果的影響。并且，傳

4、統(tǒng)頻繁模式挖掘與部分周期模式的挖掘結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，展現(xiàn)了后者在頻譜預(yù)測(cè)中的優(yōu)勢(shì)。⑵在次級(jí)用戶需多個(gè)信道傳輸數(shù)據(jù)的情況下，頻率維頻譜預(yù)測(cè)有利于提高頻譜檢測(cè)的吞吐量和傳輸速率。對(duì)此，提出了基于密度的信道相關(guān)性聚類方法，實(shí)現(xiàn)頻率維的頻譜預(yù)測(cè)。首先，將提出的聚類算法與已有的基于最小信息熵增量的信道聚類算法進(jìn)行對(duì)比，說(shuō)明了本文提出的聚類算法的有效性；然后基于該算法對(duì)三個(gè)業(yè)務(wù)頻段進(jìn)行頻率維預(yù)測(cè)分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法可以取得較高的預(yù)測(cè)精度：當(dāng)ε=0