[發(fā)明專利]異構(gòu)無線傳感網(wǎng)中基于定位信息的壓縮頻譜感知方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310639225.7
• 申請(qǐng)日: 2013-12-03
• 公開（公告）號(hào): CN103684634A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 齊麗娜;范瑞春;張凱;李紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B17/00
• 分類號(hào): H04B17/00;H04W84/18
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務(wù)所 32241
• 代理人: 許峰

1.一種在異構(gòu)無線傳感網(wǎng)中基于定位信息的壓縮頻譜感知方法，其特征包括以下步驟：

步驟1：針對(duì)異構(gòu)無線傳感網(wǎng)的特點(diǎn)建立頻譜感知的系統(tǒng)模型，根據(jù)路徑損耗模型建立信號(hào)的發(fā)射端和接收端的關(guān)系；

步驟2：對(duì)無線傳感節(jié)點(diǎn)采用分簇方法，分簇處理本地信息，降低中心控制節(jié)點(diǎn)的計(jì)算量；每個(gè)簇的簇頭把融合后的壓縮數(shù)據(jù)發(fā)送到中心控制節(jié)點(diǎn)；

步驟3：在中心控制節(jié)點(diǎn)，對(duì)單個(gè)無線傳感節(jié)點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合地恢復(fù)，從而得到當(dāng)前授權(quán)用戶的多維頻譜信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在異構(gòu)無線傳感網(wǎng)中基于定位信息的壓縮頻譜感知方法，其特征在于步驟1中，建立異構(gòu)無線傳感網(wǎng)頻譜感知系統(tǒng)模型的方法為：

假設(shè)異構(gòu)無線傳感網(wǎng)中有N_r個(gè)無線傳感節(jié)點(diǎn)被隨機(jī)部署到一個(gè)R×C大小的區(qū)域內(nèi)開展工作，每個(gè)無線傳感節(jié)點(diǎn)位置已知，位于點(diǎn)(a_i,b_i)，i∈{1,2,...,N_r}；在該區(qū)域內(nèi)隨機(jī)分布著N_p個(gè)授權(quán)用戶，位置不確定；

為了使模型離散化，假定每個(gè)授權(quán)用戶位于點(diǎn)(x_r,y_c)，

x_r∈{0,Δx,...,(R-1)Δx}，y_c∈{0,Δy,...,(C-1)Δy}，Δx，Δy分別是x軸和y軸的單位長(zhǎng)度；該區(qū)域內(nèi)的寬帶頻譜被分割成N_ch個(gè)相鄰且互不重疊的窄帶信道，假定它們的中心頻率為每個(gè)授權(quán)用戶可能利用這些信道中的任意一個(gè)進(jìn)行通信；

這些無線傳感節(jié)點(diǎn)對(duì)全部信道的使用情況進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)信息發(fā)送到異構(gòu)無線傳感網(wǎng)的中心控制節(jié)點(diǎn)，由中心控制節(jié)點(diǎn)最終做出判斷，如果檢測(cè)到空閑頻段，就可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)頻譜接入。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種在異構(gòu)無線傳感網(wǎng)中基于定位信息的壓縮頻譜感知方法，其特征在于步驟2中，基于分簇的本地信息處理方法為：

在系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，按地理位置先對(duì)傳感節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分簇并在每個(gè)簇中選擇一個(gè)簇頭；

針對(duì)異構(gòu)無線傳感網(wǎng)當(dāng)前電磁環(huán)境可使用頻帶較寬，即需要進(jìn)行寬帶頻譜感知的問題，每個(gè)簇內(nèi)的傳感節(jié)點(diǎn)首先利用壓縮感知理論對(duì)分別對(duì)當(dāng)前電磁環(huán)境中的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)的壓縮，然后將各自的壓縮數(shù)據(jù)乘以一個(gè)加權(quán)系數(shù)發(fā)送給簇頭，簇頭再把接收到的加權(quán)后的壓縮數(shù)據(jù)發(fā)送到中心控制節(jié)點(diǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種在異構(gòu)無線傳感網(wǎng)中基于定位信息的壓縮頻譜感知方法，其特征在于步驟3中，異構(gòu)無線傳感網(wǎng)用戶多維信息獲取方法為：

每個(gè)簇頭將簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的加權(quán)數(shù)據(jù)合并后發(fā)送至中心控制節(jié)點(diǎn)，當(dāng)每個(gè)簇內(nèi)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的加權(quán)系數(shù)滿足均值為0，方差為1的高斯分布時(shí)，中心控制節(jié)點(diǎn)處獲取的多個(gè)簇頭的聯(lián)合數(shù)據(jù)可以表示為矩陣乘積的形式，該形式與壓縮感知理論中的信號(hào)壓縮采樣形式相似，因此，利用壓縮感知理論中基于的信號(hào)重建方法可以對(duì)當(dāng)前電磁環(huán)境中的多維頻譜信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，從而獲取授權(quán)用戶的位置、發(fā)送功率、頻譜使用情況信息。