[發明專利]一種基于認知傳感器網絡的節能頻譜檢測方法

有效

• 申請號: 201110321832.X
• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN102395140A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 孫雁飛;亓晉;李琳;張斐
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W24/00
• 分類號: H04W24/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及傳感器網絡、認知網絡、頻譜管理等相關領域，屬于一種頻譜檢測方法。

背景技術

現有的傳感器網絡都工作在無需授權的公用頻段。但是研究表明，隨著新的無線通信技術的興起，這些公用頻段已經變得日益擁擠。為了提高無線頻譜的利用率，合理利用私有頻段是解決此類問題的有效辦法。但是對于能量受限的認知傳感器網絡而言，過多的檢測和感知又會加大網絡節點的能量消耗。

無線傳感器網絡是一種集信息采集、處理和無線傳輸于一體的微型傳感器節點組成的無線自組織網絡。在無線傳感器網絡中引入認知技術，既可以緩解公用頻段的擁擠狀況，又可以提高頻譜資源的利用率。要成功的把認知技術引入到無線傳感器網絡中，不僅要實現頻譜感知和信道切換，還要減少能量消耗。

有學者從物理層分析了基于認知技術的無線傳感器網絡的實現細節，指出認知技術能夠擴大無線傳感器網絡中節點的通信范圍，減少多跳通信的路由次數。也有學者提出在無線傳感器網絡中實現集中式頻譜分配，降低信道切換次數。但是都沒有在充分利用頻譜資源的情況下同時做到很好的節約節點能量。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術中存在的不足，從節能的角度出發，提供一種在認知傳感器網絡中檢測空閑頻譜的方法，保證頻譜資源被最大化的公平利用，進而提高系統的性能。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種基于認知傳感器網絡的節能頻譜檢測方法，實現步驟為：

步驟1），將認知傳感器網絡中各節點初始化，建立簇型結構的無線網絡，每個簇由一個簇首節點和多個簇成員節點構成；

步驟2），簇首節點根據上一次的檢測動作和觀察結果，計算該簇的????????????????????????????????????????????????個信道在該時隙開始時為空閑狀態的概率，并在每個時隙結束時，對該估計概率進行更新，總是選擇下一時隙空閑概率較大的個信道進行檢測，，、均為自然數；?

步驟3），簇首節點根據前一步得出的待檢測信道，設定本簇感知頻段的范圍和起始頻率，并監聽公共控制信道；在信道空閑時，廣播本簇的感知頻段；

步驟4），簇內節點收到簇首節點的廣播后開始進行頻譜感知，選擇認知節點接收信號強度作為信道的探測結果；

步驟5），簇內節點在感知周期內，在被探測信道進行信號接收，接收間隔為，接收信號強度為，節點將概率值為探測值報告給簇首，為能量檢測的門限；在多個簇內節點探測到同一個信道時，簇首節點選擇該信道探測值最大值作為探測結果；

步驟6），根據傳輸數據的重要程度對不同的數據設置不同的優先級；

步驟7），傳輸數據前，發送節點利用控制信道向簇首節點發送數據信道參數請求和接收ID，之后進入傳輸過程；

步驟8），在一個數據傳輸周期結束后，進入下一論頻譜檢測過程，所有數據傳輸終止。

上述認知傳感器網絡的節能頻譜檢測方法，步驟7）所述的數據傳輸過程的步驟如下：

步驟a)，簇首節點通過在控制信道的廣播，將可用信道列表中位置最靠前的、未被使用的信道參數發送給發送節點和接收節點，然后將該信道標記為正在使用；

步驟b)，發送節點收到回復后，利用數據信道與接收節點進行一次握手后開始數據傳輸；數據傳完后，發送節點通知簇首節點，簇首節點將該信道標記為未使用；

步驟c)，若有多個節點同時發送數據，簇首節點按照數據優先級由高到低的順序為數據分配可用信道，直到數據都得到可用信道或可用信道分配完。

本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

1，通過只檢測空閑概率較大的私有信道，降低了檢測次數，節省了能量；

2，根據數據的重要程度設置數據的優先級，提高了數據傳輸的公平性，使信道利用更加合理。

附圖說明

圖1是本發明的頻譜檢測方法流程圖。

圖2是數據傳輸過程示意圖。

圖3是認知傳感器網絡的信道使用示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對發明的技術方案做進一步的詳細說明：

如圖1所示，本發明步驟1），將認知傳感器網絡中各節點初始化，建立簇型結構的無線網絡，每個簇由一個簇首節點和多個簇成員節點構成；