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

1、無線電頻譜是一種寶貴的自然資源。它作為無線通信的傳輸載體，在無線電通信系統(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)展和無線電業(yè)務(wù)的擴(kuò)大，頻譜資源日趨緊張。但多項測量研究指出在當(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)知無線電的概念應(yīng)運而生。在認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中，次級用戶可以對空閑的授權(quán)頻段實施動態(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)測有助于降低接入過程中的用頻沖突，保證主次

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

3、頻譜監(jiān)測數(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現(xiàn)了對未來時刻的頻譜占用狀態(tài)的預(yù)測?；诓糠种芷谀Ｊ酵诰蚍椒ㄌ崛☆l譜的頻繁使用模式，并生成強關(guān)聯(lián)規(guī)則，得到頻譜的使用規(guī)律，從而實現(xiàn)時間維頻譜狀態(tài)的預(yù)測。結(jié)果表明，該方法在實驗選取的三個業(yè)務(wù)頻段的占用預(yù)測中均取得了較好的效果，預(yù)測精度均在90％左右。同時，分析了該算法的兩個主要參數(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)行了對比，展現(xiàn)了后者在頻譜預(yù)測中的優(yōu)勢。⑵在次級用戶需多個信道傳輸數(shù)據(jù)的情況下，頻率維頻譜預(yù)測有利于提高頻譜檢測的吞吐量和傳輸速率。對此，提出了基于密度的信道相關(guān)性聚類方法，實現(xiàn)頻率維的頻譜預(yù)測。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)行對比，說明了本文提出的聚類算法的有效性；然后基于該算法對三個業(yè)務(wù)頻段進(jìn)行頻率維預(yù)測分析，實驗結(jié)果表明該方法可以取得較高的預(yù)測精度：當(dāng)ε=0