基于聚类算法的毫米波在线频谱共享方法及系统技术方案

本公开涉及一种基于聚类算法的毫米波在线频谱共享方法，其包括：多个基站基于多个用户端与多个基站的位置信息和聚类算法确定多个目标基站，各个目标基站分别与对应的用户端之间进行信号传输，多个基站与多个用户端频谱共享，若用户端移动或出现新的用户端，则该用户端由距离最近的目标基站服务，若该目标基站增加用户端后射频链路的数量不小于该目标基站服务的用户端的数量，则多个目标基站不变，若该目标基站增加用户端后射频链路的数量小于该目标基站服务的用户端的数量，则将初始中心点的数量增加并基于各个基站和各个用户端的位置信息和聚类算法重新确定多个目标基站。由此能够有效地减小毫米波蜂窝网系统的频谱共享的协调开销和计算复杂度。

【技术实现步骤摘要】
基于聚类算法的毫米波在线频谱共享方法及系统
本公开涉及无线通信
，具体涉及一种基于聚类算法的毫米波在线频谱共享方法及系统。
技术介绍
在现代无线通信中，频谱资源作为非可再生资源，非常宝贵。在传统通信协议中的频谱资源的分配是独占且专用的，为了提高频谱利用率，出现了频谱共享技术，即允许多个网络运营商访问相同的频谱资源。毫米波蜂窝网系统的工作频率达到了10-300GHz，相对于传统电磁波具有超大带宽，可以大幅度解决频谱资源紧张的问题。在现有技术中可以利用毫米波蜂窝网系统实现频谱共享，毫米波蜂窝网系统的频谱共享是指允许多个网络运营商访问相同的频谱资源。目前，已有科研团队实现了毫米波蜂窝网系统的频谱共享，例如非专利文献1公开了一种通过小区关联、协调和波束成形在毫米波蜂窝网中进行频谱共享，其通过提出一种基于联合波束成形设计和基站关联的优化框架，减小了因频谱共享所导致的更高的多用户干扰。然而，在上述现有技术中，毫米波蜂窝网系统的频谱共享往往存在两个问题：(1)多个基站之间交换大量信息会导致非常高的协调开销；(2)寻找多个基站的最优预编码加权矩阵的计算复杂度很高。[参考文献]非专利文献1：SpectrumSharinginmmWaveCellularNetworksviaCellAssociation,Coordination,andBeamforming.HosseinShokri-GhadikolaeiNovember,2016。
技术实现思路
本公开是有鉴于上述的状况而提出的，其目的在于提供一种减小毫米波蜂窝网系统的频谱共享的协调开销和计算复杂度的基于聚类算法的毫米波在线频谱共享方法及系统。为此，本公开的第一方面提供了一种基于聚类算法的毫米波在线频谱共享方法，是具有多个固定位置的基站和多个用户端的毫米波蜂窝网系统的在线频谱共享方法，其特征在于，包括：多个所述基站接收各个所述用户端发射的包含位置信息的位置信号以获得所述用户端的位置信息，并基于聚类算法和多个所述基站的位置信息确定多个目标基站，所述聚类算法基于所述用户端的数量和所述基站的射频链路的数量获得多个初始中心点，并基于所述多个初始中心点、多个用户端的数量与位置信息以及各个所述基站的射频链路的数量获得与所述多个用户端对应的多个聚类中心点；其中，各个聚类中心点分别对应一个目标基站，所述目标基站为与该聚类中心点距离最小的基站，多个所述基站和多个所述用户端频谱共享，若所述用户端移动或出现新的用户端，则该用户端由距离最近的目标基站服务，若该目标基站增加用户端后射频链路的数量不小于该目标基站服务的用户端的数量，则所述多个目标基站不变，若该目标基站增加用户端后射频链路的数量小于该目标基站服务的用户端的数量，则将所述初始中心点的数量增加并基于各个所述基站和各个所述用户端的位置信息和所述聚类算法重新确定所述多个目标基站。在本公开中，基站基于用户端与基站的位置信息和聚类算法确定多个目标基站。各个目标基站分别与对应的用户端之间进行信号传输，多个基站与多个用户端频谱共享。若用户端移动或出现新的用户端，则该用户端由距离最近的目标基站服务，若该目标基站增加用户端后射频链路的数量不小于该目标基站服务的用户端的数量，则多个目标基站不变，若该目标基站增加用户端后射频链路的数量小于该目标基站服务的用户端的数量，则将初始中心点的数量增加并基于各个基站和各个用户端的位置信息和聚类算法重新确定多个目标基站。在这种情况下，能够有效地减小毫米波蜂窝网系统的频谱共享的协调开销和计算复杂度。本公开的第一方面所涉及的毫米波在线频谱共享方法中，可选地，所述聚类算法为K均值聚类算法。由此，能够更好地获得聚类中心点。本公开的第一方面所涉及的毫米波在线频谱共享方法中，可选地，各个用户端均能获得各自对应的位置信息。由此，能够获得各个用户端的位置信息。本公开的第一方面所涉及的毫米波在线频谱共享方法中，可选地，将多个所述基站中的所述多个目标基站外的基站关闭。由此，能够有助于降低能量的消耗。本公开的第一方面所涉及的毫米波在线频谱共享方法中，可选地，所述多个用户端划分为多个聚类，任一聚类中的用户端数量不超过该聚类对应的目标基站的射频链路的数量。由此，能够使基站和用户端更好地工作。本公开的第二方面提供了一种基于聚类算法的毫米波在线频谱共享系统，是具有多个固定位置的发射装置和多个用户装置的在线频谱共享的毫米波蜂窝网系统，其特征在于，包括：多个所述发射装置接收各个所述用户装置发射的包含位置信息的位置信号以获得所述用户装置的位置信息，并基于聚类算法和多个所述发射装置的位置信息确定多个目标发射装置，所述聚类算法基于所述用户装置的数量和所述发射装置的射频链路的数量获得多个初始中心点，并基于所述多个初始中心点、多个用户装置的数量与位置信息以及各个所述发射装置的射频链路的数量获得与所述多个用户装置对应的多个聚类中心点；其中，各个聚类中心点分别对应一个目标发射装置，所述目标发射装置为与该聚类中心点距离最小的发射装置，多个所述发射装置和多个所述用户装置频谱共享，若所述用户装置移动或出现新的用户装置，则该用户装置由距离最近的目标发射装置服务，若该目标发射装置增加用户装置后射频链路的数量不小于该目标发射装置服务的用户装置的数量，则所述多个目标发射装置不变，若该目标发射装置增加用户装置后射频链路的数量小于该目标发射装置服务的用户装置的数量，则将所述初始中心点的数量增加并基于各个所述发射装置和各个所述用户装置的位置信息和所述聚类算法重新确定所述多个目标发射装置。在本公开中，发射装置基于用户装置与发射装置的位置信息和聚类算法确定多个目标发射装置，各个目标发射装置分别与对应的用户装置之间进行信号传输，多个发射装置与多个用户装置频谱共享。若用户装置移动或出现新的用户装置，则该用户装置由距离最近的目标发射装置服务，若该目标发射装置增加用户装置后射频链路的数量不小于该目标发射装置服务的用户装置的数量，则多个目标发射装置不变，若该目标发射装置增加用户端后射频链路的数量小于该目标发射装置服务的用户装置的数量，则将初始中心点的数量增加并基于各个发射装置和各个用户装置的位置信息和聚类算法重新确定多个目标发射装置。在这种情况下，能够有效地减小毫米波蜂窝网系统的频谱共享的协调开销和计算复杂度。本公开的第二方面所涉及的毫米波在线频谱共享系统中，可选地，所述聚类算法为K均值聚类算法。由此，能够更好地获得聚类中心点。本公开的第二方面所涉及的毫米波在线频谱共享系统中，可选地，各个用户装置均能获得各自对应的位置信息。由此，能够获得各个用户装置的位置信息。本公开的第二方面所涉及的毫米波在线频谱共享系统中，可选地，将多个发射装置中的所述多个目标发射装置外的发射装置关闭。由此，能够有助于降低能量的消耗。本公开的第二方面所涉及的毫米波在线频谱共享系统中，可选地，所述多个用户装置划分为多个聚类，任一聚类中的用户装置数量不超过该聚类对应的目标发射装置的射频链路的数量。由此，能够使发射装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于聚类算法的毫米波在线频谱共享方法，是具有多个固定位置的基站和多个用户端的毫米波蜂窝网系统的在线频谱共享方法，其特征在于，/n包括：/n多个所述基站接收各个所述用户端发射的包含位置信息的位置信号以获得所述用户端的位置信息，并基于聚类算法和多个所述基站的位置信息确定多个目标基站，所述聚类算法基于所述用户端的数量和所述基站的射频链路的数量获得多个初始中心点，并基于所述多个初始中心点、多个用户端的数量与位置信息以及各个所述基站的射频链路的数量获得与所述多个用户端对应的多个聚类中心点；/n其中，各个聚类中心点分别对应一个目标基站，所述目标基站为与该聚类中心点距离最小的基站，多个所述基站和多个所述用户端频谱共享，若所述用户端移动或出现新的用户端，则该用户端由距离最近的目标基站服务，若该目标基站增加用户端后射频链路的数量不小于该目标基站服务的用户端的数量，则所述多个目标基站不变，若该目标基站增加用户端后射频链路的数量小于该目标基站服务的用户端的数量，则将所述初始中心点的数量增加并基于各个所述基站和各个所述用户端的位置信息和所述聚类算法重新确定所述多个目标基站。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于聚类算法的毫米波在线频谱共享方法，是具有多个固定位置的基站和多个用户端的毫米波蜂窝网系统的在线频谱共享方法，其特征在于，
包括：
多个所述基站接收各个所述用户端发射的包含位置信息的位置信号以获得所述用户端的位置信息，并基于聚类算法和多个所述基站的位置信息确定多个目标基站，所述聚类算法基于所述用户端的数量和所述基站的射频链路的数量获得多个初始中心点，并基于所述多个初始中心点、多个用户端的数量与位置信息以及各个所述基站的射频链路的数量获得与所述多个用户端对应的多个聚类中心点；
其中，各个聚类中心点分别对应一个目标基站，所述目标基站为与该聚类中心点距离最小的基站，多个所述基站和多个所述用户端频谱共享，若所述用户端移动或出现新的用户端，则该用户端由距离最近的目标基站服务，若该目标基站增加用户端后射频链路的数量不小于该目标基站服务的用户端的数量，则所述多个目标基站不变，若该目标基站增加用户端后射频链路的数量小于该目标基站服务的用户端的数量，则将所述初始中心点的数量增加并基于各个所述基站和各个所述用户端的位置信息和所述聚类算法重新确定所述多个目标基站。


2.根据权利要求1所述的毫米波在线频谱共享方法，其特征在于：
所述聚类算法为K均值聚类算法。


3.根据权利要求1所述的毫米波在线频谱共享方法，其特征在于：
各个用户端均能获得各自对应的位置信息。


4.根据权利要求1所述的毫米波在线频谱共享方法，其特征在于：
将多个所述基站中的所述多个目标基站外的基站关闭。


5.根据权利要求1所述的毫米波在线频谱共享方法，其特征在于：
所述多个用户端划分为多个聚类，任一聚类中的用户端数量不超过该聚类对应的目标基站的射频链路的数量。


6.一种基于聚类算法的毫米波在线频谱共享系统，是...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢宁，李卓远，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44