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Intelligent Resource Management for Satellite and Terrestrial Spectrum Shared Networking toward B5G

计算机科学 频谱管理 稳健性(进化) 资源管理(计算) 光谱效率 频率分配 干扰(通信) 卫星 实时计算 资源配置 无线 分布式计算 电信 认知无线电 计算机网络 频道(广播) 生物化学 化学 工程类 基因 航空航天工程
作者
Min Jia,Ximu Zhang,Jintian Sun,Xuemai Gu,Qing Guo
出处
期刊:IEEE Wireless Communications [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:27 (1): 54-61 被引量:62
标识
DOI:10.1109/mwc.001.1900238
摘要

Integrated satellite-terrestrial networks (ISTNs) toward beyond fifth-generation (B5G) wireless systems benefiting from both satellite and terrestrial systems can achieve all-time seamless and broad coverage. Considering the scarcity of frequency resources and intense satellite-terrestrial cochannel interference, intelligent resource allocation with high spectrum efficiency and low co-channel interference has received a substantial amount of attention. Focusing on the spectrum efficiency advantages achieved by spectrum sensing and prediction, a hierarchical satellite and terrestrial spectrum shared framework based on the spectrum management unit (SMU) is proposed. Moreover, an intelligent resource management scheme in the SMU composed of spectrum sensing, prediction and allocation is formulated to improve spectrum efficiency with different user densities. We present a support vector machine (SVM) based algorithm that improves the accuracy and robustness of the learned model for the detection of spectrum occupancy. Then, a convolutional neural network (CNN) based spectrum prediction (SP) is performed, where the CNN is trained with the historical detection results from spectrum sensing. In addition, an intelligent resource management scheme including spectrum sensing, prediction and allocation based on the priorities and requirements of users is proposed to improve spectrum utilization. The evaluation results demonstrate that the proposed intelligent resource management scheme can achieve lower error detection probability and better spectrum efficiency.
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