专利名称：基于可拓关联函数的无线认知传感器网络频谱感知的方法
技术领域：
本发明涉及到了一种基于可拓关联函数的无线认知传感器网络频谱感知的方法。具体讲，就是在无线认知传感器网络中，关于频谱检测技术的一种新的方法，本发明结合可拓学、频谱检测和数据融合技术，在保证其可行性的前提下，提高无线认知传感器网络频谱检测的可靠性。
背景技术：
现如今无线传感器网络广泛应用到军事、公共安全、公共卫生、智能交通、智能家居等各个领域中。但是现有的有限频谱资源无法满足各种通信业务对频谱资源的需求。基于认知无线电技术(Cognitive Radio, CR)构成的无线认知传感器网络(CRSN, CognitiveRadio Sensor Network),可以有效解决无线传感器网络可用频谱资源有限的问题。
无线认知传感器节点可利用认知无线电技术动态地选择空闲频谱工作，减少了节点因竞争通信信道而带来的等待和冲突，从而提高网络的吞吐量并缩短通信时延，进而提高服务质量。采用CR技术的无线认知传感器网络可提高空闲频谱利用率，增加节点可选的工作频段。动态频谱管理需要CR具备频谱感知、频谱分析、频谱决策以及频谱切换能力。
可拓学是以形式化的模型，探讨事物拓展的可能性以及开拓创新的规律和方法，其克服了经典集合和模糊集合的局限性，从只能描述确定性的事物，发展到能描述性质处于变化的事物，从而适合处理存在不确定性信息的问题。可拓学运用关联函数来刻画论域中的元素具有某种性质的程度，能定量的、客观的表述元素具有某种性质的程度及量变与质变的过程。由于信息的不确定性，很多问题的目标或者条件关于某种特征的取值不是精确的量值，或难以获得精确量值，而是一个区间，构造基于区间距和区间侧距的区间型初等关联函数，解决了量值为非精确取值情况的定量化问题。发明内容
为了克服现有的无线认识传感器网络中频谱感知不确定性的问题，本发明提出了一种基于可拓关联函数的无线认知传感器网络频谱感知的方法。本发明通过可拓学理论把频谱感知问题用物元方式进行表示，实现认知传感器节点对授权用户频谱信息的准确检测。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为:
基于可拓关联函数的无线认知传感器网络频谱感知的方法，具体步骤如下:
S1.通过物元表示的方法对无线认知传感器网络中的授权用户和认知用户进行物兀表不:
目标物元:G(授权用户工作状态HcZH1 (非工作状态/工作状态))；
条件物元:R(认知用户检测能量E)；
S2.将目标物元进行转换得到:G(授权用户HcZH1 (a，b)/(c，d))；
其中(a，b)为非工作状态H。下认知用户接收到的能量值的区间范围，(c，d)为工作状态H1下认知用户接收的能量值的区间范围；
S3.通过关联函数计算出区间H0(a, b)和H1 (c, d)的关联度P (H0, H1)；
权利要求
1.基于可拓关联函数的无线认知传感器网络频谱感知的方法，其特征在于，具体步骤如下: 51.通过物元表示方法对无线认知传感器网络中的授权用户和认知用户进行物元表示: 目标物元:G (授权用户工作状态HcZH1 (非工作状态/工作状态))； 条件物元:R(认知用户检测能量E)； 52.将目标物元进行转换得到:G(授权用户^/HikbVhd))； 其中(a，b)为非工作状态Htl下认知用户接收到的信号能量值的区间范围，(c，d)为工作状态Hl下认知用户接收到的信号能量值的区间范围； 53.通过关联函数计算出区间H。(a，b)和H1(Id)的关联度P(H0, H1)；
2.根据权利要求1所述的基于可拓关联函数的无线认知传感器网络频谱感知的方法，其特征在于，所述步骤S4中的判断授权用户的工作状态的方式为: 541.当关联度P(H0, H1) > Ptl时，则当检测信号能量值E属于Htl区间内时，即授权用户为非工作状态，判定值K = -1，反之E属于H1区间内时，授权用户则为工作状态，判断值K = I ;当关联度P (H0, H1) ( P0时，跳至步骤S42 ； 542.通过关联函数计算出认知用户检测到的信号能量值E基于Hc^PH1的关联度P (E，H1)和P (E，H0);根据关联度P (E，H1)和P (E，H0)计算认知用户的判定值K，
3.根据权利要求2所述的基于可拓关联函数的无线认知传感器网络频谱感知的方法，其特征在于，所述步骤S42中: 当Κ<-α的时候，此时判定授权用户为Htl状态；当K > α的时候，则属于授权用户为氏状态，将1(<-0或Κ> α时的判定值K值发送到融合中心；而当-α <Κ< α时则舍弃此时的检测结果；其中a ∈ (O, 1)
4.根据权利要求2所述的基于可拓关联函数的无线认知传感器网络频谱感知的方法，其特征在于，所述步骤S43中P (L)的计算方式为
5.根据权利要求4所述的基于可拓关联函数的无线认知传感器网络频谱感知的方法，其特征在于，所述步骤43)中oL = 0.5, Cosnk = 0.5。
6.根据权利要求2所述的基于可拓关联函数的无线认知传感器网络频谱感知的方法，其特征在于，所述步骤S44中融合中心对授权用户的判断方式为: 根据式V = 仍，计算出融合值U;设定阈值X，iU> λ则授权用户的判定结果 i=l为H1，即授权用户的为工作状态；反之当U < λ时，此时判决结果为Htl，即授权用户的在非工作状态。
7.根据权利要求6所述的基于可拓关联函数的无线认知传感器网络频谱感知的方法，其特征在于，所述λ的取值范围为;Lc= (-Μ/2，Μ/2)，其中M为无线认知传感器网络中认知用户 的个数。
全文摘要
本发明公开一种基于可拓关联函数的无线认知传感器网络频谱感知的方法，认知用户节点对授权用户的能量检测信号判断是基于二元假设检验，通过可拓转换把这种检测转换为更加直观的数值表示法。并通过关联函数计算两状态的关联度，判定对授权用户初期检测结果。并把这种结果发送到融合中心。由于噪声干扰和信道衰减对信号能量的影响，对各参数进行关联度计算，得出每个认知用户节点的对频谱信号检测的准确性，通过分配各参数权重，把得出的可信度值发送到融合中心，最终通过对各节点参数的计算判定出最终结果。
文档编号H04B17/00GK103166723SQ20131008624
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月18日 优先权日2013年3月18日
发明者王永华, 万频, 欧阳升, 杨健, 齐蕾, 王钦若 申请人:广东工业大学