[发明专利]基于贝叶斯压缩感知的免于训练的室内白频谱检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种无线通信领域的技术，具体是一种基于贝叶斯压缩感知的免 于训练的室内白频谱检测方法。

背景技术

随着无线网络的繁荣发展、移动终端和移动应用的迅速增长，用于无线通信的信 道变得越来越拥挤，为了应对这种情况，人们提出了动态频谱接入 (DynamicSpectrumAccess)这项技术，简称DSA。DAS旨在让授权用户(LicensedUser)和非授 权用户(UnlicensedUser)共同分享信道.

2008年，美国通讯委员会(FCC)通过了一项决议，允许非授权用户利用本地空闲的 电视信道进行无线通信，一般把空闲的电视信道称为白频谱(WhiteSpace)。此后，白频谱受 到了越来越多的关注。尽管白频谱对于非授权用户是开放的，但是FCC要求非授权用户使用 白频谱时不能影响正常电视信号的传播，这样，对于非授权用户来说，在使用某个信道之前 检测其是否可用就显得尤为重要了。人们进行白频谱检测的方法主要分为两大类：频谱感 知方法(SpectrumSensing)和地理定位数据库方法(geo‐locationdatabase)。频谱感知方 法用的相对较少，因为它依赖于用户设备来进行频谱检测，能耗大同时对用户设备的要求 也比较高；相反，更为常用的地理定位数据库方法并不需要用户进行频谱检测，因此减少了 用户的能量消耗，用户只需要查询在线的数据库便可以得知当前位置可用的白频谱信息。

现有的白频谱检测的工作大多数仅仅关注室外的白频谱，而有调查显示室内的白 频谱要多于室外，因此仅仅使用室外探测到的白频谱会造成白频谱的浪费。又由于室内的 障碍物要远远多于室外，因此并不能直接把室外的方法拿来用。此外，为数不多的关于室内 白频谱检测的研究在部署频谱扫描仪之前需要复杂的训练过程，消耗的量的人力物力。考 虑到贝叶斯压缩感知是一种近年来发展起来的不基于训练集的数据恢复方法，同时贝叶斯 压缩感知可以和差分熵结合进而确定携带信息量最大的点，可以用来布设频谱扫描仪，于 是考虑把贝叶斯压缩感知与室内白频谱检测相结合，实现免于训练的室内白频谱检测。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN104780009A，公开(公告)日 2015.07.15，公开了一种无线通信领域的基于压缩感知的室内白频谱优化检测方法，通过 基于k‐medoids分组的传感器布设方法，有选择的在部分测量点上布设传感器，传感器测量 到不完整的室内白频谱信息，基于压缩感知的数据恢复模型把不完整的数据恢复为完整的 数据，传输给有需要的用户。但该技术需要大量的训练数据来训练相关的数据恢复模型，费 时费力。另外，该技术无法确定合适的传感器数量，难以取得实际应用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于贝叶斯压缩感知的免于训练 的室内白频谱检测方法，即TIME(Training‐freeIndoorwhitespaceexplorationMEchanism)， 对室内白频谱采用适宜的贝叶斯压缩感知进行恢复，根据差分熵的计算结果进行频谱扫描 仪的布设，从而在省去了复杂的训练过程的同时不会引入大量的误差。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明通过在选定的若干测量点中随机布设至少三个频谱扫描仪并测量其所在 位置的数字电视信道，根据测量结果生成相应的测量矩阵后，以计算在该位置布设频谱扫 描仪之前和之后的差分熵最大为原则逐个推算得到各个测量点对应的位置，进行对应的测 量并更新测量矩阵，并恢复得到完整的频谱数据，当用户需要白频谱时，根据频谱数据的均 值返回给用户其相应位置可用的白频谱列表，供用户选择可用信道进行通信。

本发明具体包括以下步骤：

步骤1、在选定的室内环境中选择一系列测量点，随机地在其中部分测量点上布设 频谱扫描仪，之后用布设的频谱扫描仪测量所在位置的数字电视信道。

所述的测量点根据不同环境而定，但是每一个房间至少需要一个测量点。

所述的部分测量点，优选为在三个测量点上布设传感器。

步骤2、启动频谱扫描仪进行测量，并生成相应的测量矩阵Φ_d，该测量矩阵中的向 量y_d＝Φ_dx，其中：y_d是通过已经布设的频谱扫描仪实际测量得到的结果，x是所有测量点的 完整的白频谱数据。