[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) |
| 地址: | 410083 湖南*** | 國省代碼: | 湖南;43 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 認知 無線 傳感器 網(wǎng)絡(luò) 信道 選擇 方法 | ||
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:
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