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融合多模态数据的移动物联网频谱智能感知算法OA

An Intelligent Spectrum Sensing Algorithm for Mobile Internet of Things Integrating Multimodal Data

中文摘要英文摘要

针对复杂多变的移动物联网(Mobile Internet of Things,MIoT)环境中频谱利用率低的问题,提出了一种融合多模态数据的频谱智能感知算法.首先,系统获取的多个次级用户信号通过协作构建时间序列数据,并对其进行样本协方差矩阵计算,得到相应的图像数据.时间序列数据和图像数据构成了多模态数据,不仅提供了更全面的时域和空间视角,还提高了特征的多样性.然后,基于多模态数据构建了并行双分支 Time-ImageNet 网 络.TimeNet 分支网络由多层 Conv1D 和多层Transformer 构成,从时间序列数据中提取关键的时间特征.ImageNet 分支基于 FasterNet 网络,一方面通过优化网络结构降低复杂度,另一方面利用通道混洗操作对特征图进行跨分组通道的信息交互,打破分组边界.最后,将输出的时间序列特征与对应的图像特征进行融合,输入到模态融合网络进行频谱感知,以判定频谱是否可用.基于 N-Nakagami 信道条件,在-21~-9 dB 信噪比内,相比其他算法,采用 QPSK 调制方式时,Time-ImageNet 的检测概率提升了35%,虚警概率降低了38%.

For the problem of low spectrum utilization in the complex and changeable mobile Internet of Things(MIoT)environment,an intelligent spectrum sensing algorithm integrating multimodal data is proposed.Firstly,multiple secondary user signals obtained by the system are used to construct time series data through collaboration,and the sample covariance matrix is calculated to obtain the corresponding image data.Time series data and image data constitute multimodal data,which not only provides a more comprehensive temporal and spatial perspective,but also improves the diversity of features.Then,a parallel dual-branch Time-ImageNet network is constructed based on multi-modal data.The TimeNet branch network consists of multi-layer Conv1D and multi-layer Transformer to extract key time features from time series data.The ImageNet branch is based on the FasterNet network.On the one hand,it reduces the complexity by optimizing the network structure.On the other hand,it uses the channel shuffle operation to perform cross-group channel information interaction on the feature map to break the grouping boundary.Finally,the output time series features are fused with the corresponding image features,and input into the modal fusion network for spectrum sensing to determine whether the spectrum is available.Based on the N-Nakagami channel conditions,in the low signal-to-noise ratio range of-21 dB to-9 dB,compared with other algorithms,when using QPSK modulation,the Time-ImageNet's detection probability is increased by 35%,and the false alarm probability is reduced by 38%.

张力良;李天成;方珺;程涵冰;徐凌伟

青岛科技大学 信息科学技术学院,山东 青岛 266061||数字化学习技术集成与应用教育部工程研究中心,北京 100039||广西民族大学 广西混杂计算与集成电路设计分析重点实验室,南宁 530006青岛科技大学 信息科学技术学院,山东 青岛 266061青岛科技大学 信息科学技术学院,山东 青岛 266061青岛科技大学 信息科学技术学院,山东 青岛 266061青岛科技大学 信息科学技术学院,山东 青岛 266061||数字化学习技术集成与应用教育部工程研究中心,北京 100039||广西民族大学 广西混杂计算与集成电路设计分析重点实验室,南宁 530006

信息技术与安全科学

移动物联网智能频谱感知多模态数据

mobile Internet of Thingsintelligent spectrum sensingmultimodal data

《电讯技术》 2026 (6)

914-923,10

国家自然科学基金资助项目(62201313)数字化学习技术集成与应用教育部工程研究中心创新基金项目(1321012)广西混杂计算与集成电路设计分析重点实验室开放基金课题(GXIC2401)

10.20079/j.issn.1001-893x.250801003

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