本發(fā)明涉及無(wú)線通信，更具體的說(shuō)是涉及一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知無(wú)線電頻譜資源管理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、頻譜資源當(dāng)前頻譜利用率低，提升頻譜利用率是當(dāng)前急待解決的問題，也是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。而認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)是提升頻譜利用率的有效方法之一。

2、深度學(xué)習(xí)作為一種強(qiáng)大的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，其在圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理等領(lǐng)域已經(jīng)取得了顯著的成果。然而，如何將深度學(xué)習(xí)有效地融入到認(rèn)知無(wú)線電中，以實(shí)現(xiàn)頻譜資源的智能管理和優(yōu)化，仍是一個(gè)有待解決的挑戰(zhàn)。這需要深入研究深度學(xué)習(xí)的理論性質(zhì)，例如其對(duì)數(shù)據(jù)的表示能力、泛化性能等，并結(jié)合認(rèn)知無(wú)線電的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出有效的模型和算法。

3、此外，由于頻譜環(huán)境的動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性，如何讓深度學(xué)習(xí)模型能夠適應(yīng)這種環(huán)境變化，以及如何處理可能出現(xiàn)的非理想情況(如信號(hào)干擾、設(shè)備故障等)，也是重要的研究?jī)?nèi)容。從實(shí)踐角度來(lái)看，頻譜資源的有效管理對(duì)于無(wú)線通信系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。在移動(dòng)通信、無(wú)人駕駛、物聯(lián)網(wǎng)等多種應(yīng)用中，頻譜資源的需求都在不斷增加。然而，頻譜資源是有限的，如何提高其利用率，減少資源浪費(fèi)，是通信行業(yè)面臨的重要問題。此外，由于無(wú)線通信環(huán)境的復(fù)雜性，如用戶的移動(dòng)性、設(shè)備的多樣性、信號(hào)的干擾性等，頻譜管理的問題變得異常復(fù)雜。深度學(xué)習(xí)可通過(guò)學(xué)習(xí)和理解這種復(fù)雜環(huán)境，提出有效的頻譜分配策略、降低信號(hào)干擾、提高系統(tǒng)性能。

4、然而，這一領(lǐng)域的研究還處于初級(jí)階段，還面臨許多挑戰(zhàn)，如深度學(xué)習(xí)模型的設(shè)計(jì)和訓(xùn)練、深度學(xué)習(xí)在復(fù)雜無(wú)線通信環(huán)境中的應(yīng)用等。同時(shí)，深度學(xué)習(xí)在認(rèn)知無(wú)線電頻譜管理中的實(shí)際應(yīng)用也需要進(jìn)一步的研究和驗(yàn)證，以提高頻譜管理的有效性。

5、因此，如何提供一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知無(wú)線電頻譜資源管理方法及系統(tǒng)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知無(wú)線電頻譜資源管理方法及系統(tǒng)，用以解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知無(wú)線電頻譜資源管理方法，包括：

4、s100：收集無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)；

5、s200：對(duì)收集的無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

6、s300：基于預(yù)處理后的無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)，構(gòu)建頻譜感知模型并進(jìn)行訓(xùn)練；

7、s400：構(gòu)建頻譜管理模型并進(jìn)行訓(xùn)練；

8、s500：通過(guò)頻譜感知模型及頻譜管理模型實(shí)現(xiàn)頻譜管理。

9、優(yōu)選的，還包括s600：對(duì)頻譜感知模型及頻譜管理模型進(jìn)行驗(yàn)證與評(píng)估。

10、優(yōu)選的，所述s100：收集無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)，包括：

11、收集不同地點(diǎn)、不同時(shí)間、不同天氣的無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)。

12、優(yōu)選的，s200：對(duì)收集的無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括：

13、s210：對(duì)收集的無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪及歸一化處理；

14、s220：將處理后的無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)劃分為訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測(cè)試集。

15、優(yōu)選的，s300：基于預(yù)處理后的無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)，構(gòu)建頻譜感知模型并進(jìn)行訓(xùn)練，包括：

16、s310：選擇頻譜感知模型的類型，所述頻譜感知模型的類型包括卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型以及循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型用于處理訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中具有網(wǎng)格數(shù)據(jù)特性的無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)，所述循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型用于處理訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中具有時(shí)間依賴性的無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)；

17、s320：設(shè)置頻譜感知模型的結(jié)構(gòu)；

18、s330：選擇頻譜感知模型的優(yōu)化器和損失函數(shù)；

19、s340：確定頻譜感知模型的訓(xùn)練策略。

20、優(yōu)選的，s400：構(gòu)建頻譜管理模型并進(jìn)行訓(xùn)練，包括：

21、s410：以強(qiáng)化學(xué)習(xí)rl模型框架作為頻譜管理模型基礎(chǔ)；

22、s420：確定頻譜管理模型的狀態(tài)空間、動(dòng)作空間和獎(jiǎng)賞函數(shù)；

23、s430：確定頻譜管理模型的優(yōu)化器、損失函數(shù)和訓(xùn)練參數(shù)。

24、優(yōu)選的，所述s420：確定頻譜管理模型的狀態(tài)空間、動(dòng)作空間和獎(jiǎng)賞函數(shù)中：

25、所述狀態(tài)空間包括頻譜使用情況、用戶需求的信息；

26、所述動(dòng)作空間包括分配頻譜、調(diào)整功率的決策；

27、所述獎(jiǎng)賞函數(shù)包括反映出頻譜管理的目標(biāo)。

28、一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知無(wú)線電頻譜資源管理系統(tǒng)，包括：

29、數(shù)據(jù)收集模塊：收集無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)；

30、數(shù)據(jù)處理模塊：對(duì)收集的無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

31、頻譜感知模型構(gòu)建模塊：基于預(yù)處理后的無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)，構(gòu)建頻譜感知模型并進(jìn)行訓(xùn)練；

32、頻譜管理模型構(gòu)建模塊：構(gòu)建頻譜管理模型并進(jìn)行訓(xùn)練；

33、頻譜管理模塊：通過(guò)頻譜感知模型及頻譜管理模型實(shí)現(xiàn)頻譜管理。

34、優(yōu)選的，還包括：

35、驗(yàn)證與評(píng)估模塊：對(duì)頻譜感知模型及頻譜管理模型進(jìn)行驗(yàn)證與評(píng)估。

36、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開提供了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知無(wú)線電頻譜資源管理方法及系統(tǒng)，在頻譜感知和管理問題上具有一定的優(yōu)勢(shì)和有效性。具體有益效果為：

37、(1)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)：本發(fā)明全程依賴于對(duì)大數(shù)據(jù)的處理和分析。通過(guò)將大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用于決策過(guò)程，本發(fā)明能夠提供更深入、更準(zhǔn)確的洞察，幫助團(tuán)隊(duì)做出更好的決策。這種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法是本發(fā)明的特色之處。

38、(2)高級(jí)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)：本發(fā)明使用了一些最新的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，如深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)和自然語(yǔ)言處理等。這意味著本發(fā)明可以處理復(fù)雜的問題，產(chǎn)生出傳統(tǒng)方法無(wú)法達(dá)到的結(jié)果。

39、(3)可擴(kuò)展和模塊化設(shè)計(jì)：本發(fā)明的設(shè)計(jì)允許它輕松地?cái)U(kuò)展和調(diào)整以滿足未來(lái)的需求。本發(fā)明通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊都可以獨(dú)立地進(jìn)行升級(jí)和替換。這種靈活的設(shè)計(jì)使本發(fā)明能夠隨著時(shí)間的推移而持續(xù)進(jìn)化，保持其領(lǐng)先地位。

技術(shù)特征：

1.一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知無(wú)線電頻譜資源管理方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知無(wú)線電頻譜資源管理方法，其特征在于，還包括s600：對(duì)頻譜感知模型及頻譜管理模型進(jìn)行驗(yàn)證與評(píng)估。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知無(wú)線電頻譜資源管理方法，其特征在于，所述s100：收集無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知無(wú)線電頻譜資源管理方法，其特征在于，s200：對(duì)收集的無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知無(wú)線電頻譜資源管理方法，其特征在于，s300：基于預(yù)處理后的無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)，構(gòu)建頻譜感知模型并進(jìn)行訓(xùn)練，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知無(wú)線電頻譜資源管理方法，其特征在于，s400：構(gòu)建頻譜管理模型并進(jìn)行訓(xùn)練，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知無(wú)線電頻譜資源管理方法，其特征在于，所述s420：確定頻譜管理模型的狀態(tài)空間、動(dòng)作空間和獎(jiǎng)賞函數(shù)中：

8.一種利用權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知無(wú)線電頻譜資源管理方法的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知無(wú)線電頻譜資源管理系統(tǒng)，其特征在于，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知無(wú)線電頻譜資源管理系統(tǒng)，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知無(wú)線電頻譜資源管理方法及系統(tǒng)，屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：S100：收集無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)；S200：對(duì)收集的無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；S300：基于預(yù)處理后的無(wú)線電頻譜數(shù)據(jù)，構(gòu)建頻譜感知模型并進(jìn)行訓(xùn)練；S400：構(gòu)建頻譜管理模型并進(jìn)行訓(xùn)練；S500：通過(guò)頻譜感知模型及頻譜管理模型實(shí)現(xiàn)頻譜管理。本發(fā)明能夠全面優(yōu)化深度學(xué)習(xí)在認(rèn)知無(wú)線電頻譜管理中的應(yīng)用，為認(rèn)知無(wú)線電的理論研究和實(shí)踐應(yīng)用提供有價(jià)值的技術(shù)方案。

技術(shù)研發(fā)人員：黃堂森,羅恩韜,尹向東,黃偉國(guó)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南科技學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19