[發(fā)明專利]認知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道選擇方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810240868.7
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108471619B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧曉衡;李鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W72/04;H04W72/08;H04W84/18
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務(wù)所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;米中業(yè)

本發(fā)明公開了一種認知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道選擇方法，包括獲取認知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)信息；選擇是否接入該信道；計算各個信道的信道收益；選定一個信道作為接入信道；更新系統(tǒng)狀態(tài)；找到最優(yōu)的信道選擇組合，完成認知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道選擇。本發(fā)明從認知用戶的角度考慮，設(shè)計信道收益函數(shù)作為評估指標評價信道選擇的質(zhì)量，通過不斷與環(huán)境進行交互與學習，引導次用戶選擇信道質(zhì)量較優(yōu)的信道供給認知用戶傳輸數(shù)據(jù)，從而降低了次用戶在通信過程中的信道切換次數(shù)，保障了認知用戶的服務(wù)質(zhì)量，在減少了對主用戶的干擾的同時也提高了通信質(zhì)量以及頻譜利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明具體涉及一種認知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道選擇方法。

背景技術(shù)

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,信息技術(shù)也日新月異，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)得到了廣泛的應(yīng)用，如智能家居，智慧城市，軍事，反恐，救災(zāi)，環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量廉價的微型傳感器節(jié)點組成，節(jié)點之間的通信采用的是非授權(quán)頻譜，而使用非授權(quán)頻譜的設(shè)備數(shù)量隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展呈指數(shù)遞增，造成了擁塞，通信的可靠性得不到保障，極大的限制了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。將認知無線電技術(shù)引入到傳感器網(wǎng)絡(luò)中是目前解決以上問題的最佳方法，但是引入這項技術(shù)的同時也帶來了挑戰(zhàn)：主用戶的隨機性與從用戶信道的沖突問題，如何選擇信道質(zhì)量較好的授權(quán)頻譜傳輸認知用戶的數(shù)據(jù)，使整個網(wǎng)絡(luò)的時間平均網(wǎng)絡(luò)效用達到最大，成為許多亟待解決的問題之一。因此，認知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中信道選擇問題的研究具有至關(guān)重要的意義，如何找到最佳的信道選擇方案已成為熱點研究領(lǐng)域之一。

認知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中信道選擇問題就是選擇最優(yōu)的信道方案以實現(xiàn)最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)效用。在認知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，每個信道主用戶(PU)返回信道的概率不同，因而有不同的頻譜利用率。當前大多數(shù)工作在信道選擇策略中假設(shè)認知用戶(SU)能獲取PU的準確信息，在單位時刻t內(nèi)也不會發(fā)生改變，但是實際中，SU很難獲取到PU的準確信息，同時PU可能在單位時刻t內(nèi)重新占用信道，如果隨機從空閑信道集中選擇信道接入，這樣極有可能選到一個PU頻繁使用的信道，就會增加PU-SU之間的碰撞率，導致SU的信道切換變得頻繁，從而增加了時延，影響系統(tǒng)吞吐量，系統(tǒng)性能也會因為頻繁信道切換的巨額成本而顯著降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種信道選擇科學、有效且信道利用率較高的認知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道選擇方法。

本發(fā)明提供的這種認知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道選擇方法，包括如下步驟：

S1.獲取認知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)信息；

S2.針對所有的信道，節(jié)點n選擇接入或者不接入該信道；

S3.根據(jù)步驟S2的選擇關(guān)系，節(jié)點n計算各個信道的信道收益；

S4.根據(jù)步驟S3得到的各個信道的信道收益，節(jié)點n選定一個信道作為接入信道；

S5.節(jié)點n根據(jù)步驟S4選定的信道，更新系統(tǒng)狀態(tài)；

S6.重復步驟S2～S5，直至找到最優(yōu)的信道選擇組合，完成認知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道選擇。

步驟S1所述的認知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)信息，具體包括信道空閑的概率，主用戶重回信道的概率和信道的狀態(tài)。

步驟S3所述的計算各個信道的信道收益，具體為采用如下公式計算信道收益：