专利名称：认知传感器网络中一种基于能耗的分簇频谱感知方法
技术领域：
本发明涉及一种特别用于认知传感器网络的频谱感知方法，属于通信技术领域。
背景技术：
认知无线电是一种提高频谱利用率的技术，它允许次网络(用户)从主授权网络 (用户)中借用未使用的无线频谱，或者与主授权网络(用户)共同使用频谱。作为智能的无线通信系统，认知无线电技术最关键的部分之一是频谱感知。 认知无线电必须不断感知其所使用的频段，以检测主用户是否正在使用此频段。一旦主用户被检测到，认知无线电必须立即将其次用户从此频段中撤回，以使对主用户的可能出现的干扰达到最小。认知无线电的旨在提高频谱利用率的目的使得它可以在很多方面的到应用。无线传感器网络便是其中之一。传统的无线传感器网络固定分配所用频谱，且其通信和处理资源受到微小的传感器节点的限制。而一个由装备有认知无线电的传感器节点组成的无线传感器网络，能够从认知无线电的潜在能力受益。这便是认知传感器网络CRSN，其潜在能力有动态频谱接入、 突发流量时的机会式信道利用、多个同时存在的无线传感器网络的叠加式部署和不同频谱规则下的通信。一般，一个认知无线电传感器网络可以定义为若干个认知无线电传感器节点的分布式网络，这些节点感知事件信号并动态地以多跳的形式在可用频段协作通信他们所感知到的一切，最终满足特殊应用的需求。然而，认知传感器网络面对新的挑战传感器节点固有的资源受限、额外的以实现认知无线电能力的通信和处理需求、低损耗和高能量利用率的认知传感器节点的设计、在密集地部署有传感器网络的授权和未授权频带上的多跳机会式通信等。由于受到阴影、多径衰落或者建筑物中穿透损耗的影响，有些次用户无法正确感知到主用户的存在，此时，授权用户将遭到严重的干扰，即隐终端问题。为了解决隐终端问题，可以采用多认知用户协作进行频谱感知。协作频谱感知实际上建立了空间分集，利用了相同数据在不同终端不同传输路径的多接收的优势。当认知传感器网络规模变得相当大时，认知用户和融合中心分布于更大的地理区域，使得感知信道(从主用户到次用户)和报告信道(从认知用户到融合中心或公共接收器)更易受到衰落或深阴影的影响，控制信道带宽的限制又使协作频谱感知随认知用户数的增加而面临巨大的挑战。于是引进了基于分簇的协作感知。要想解决隐终端问题，协作感知的用户数要足够多，但是参与检测会消耗认知节点的能量，参与协作感知的节点越多，认知网络的能量消耗越快，认知网络的生存时间越短。如何使得认知传感器网络能够同时获得尽可能好的感知性能和尽可能长的生存时间成为了必须研究的问题。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种认知无线电系统中基于能耗的分簇频谱感知方法，该方法可以有效地延长认知传感器网络的生存时间，节省网络的能耗，并且保证良好的检测性能。技术方案该方法引入基于节点能量的LEACH分簇算法，首先将认知传感器网络中的各个节点按该分簇算法分入若干簇内；然后在每个簇内，构造了同时考虑检测性能和能量消耗的效用函数，基于该效用函数对最佳协作用户数和用户进行选择，使每个簇内的检测性能和能耗达到很好的折中；最后在汇聚节点运用OR规则将簇头发送过来的感知信息进行融合，得到最终判决结果。该方法包括以下步骤a.根据低能量自适应分簇分级机制将认知传感网划分为η个簇，并选取剩余能量最多的节点为簇头，其它节点为普通次用户，普通次用户处于休眠状态，簇头根据簇内普通用户的接收信噪比和能耗确定簇内参与协作的普通用户并唤醒它们；b. j = 1 ；c.初始化簇j中次用户数、=1，根据/^=1-Vir^计算簇的虚警概率Pf, J'
其中Pf是整个认知无线电网络频谱感知的系统虚警概率，η是该网络的簇头数，即簇数；d.将簇j的Nj个认知用户按接收信噪比从大到小排列，即有A >/2>……
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权利要求
1. 一种认知传感器网络中基于能耗的分簇频谱感知方法，其特征在于该方法包括以下步骤a.根据低能量自适应分簇分级机制将认知传感网划分为η个簇，并选取剩余能量最多的节点为簇头，其它节点为普通次用户，普通次用户处于休眠状态，簇头根据簇内普通用户的接收信噪比和能耗确定簇内参与协作的普通用户并唤醒它们；b.j = 1 ；c.初始化簇j中次用户数、=1，根据/V，广1计算簇j的虚警概率&d，其中 Pf是整个认知无线电网络频谱感知的系统虚警概率，η是该网络的簇头数，即簇数；d.将簇j的 个认知用户按接收信噪比从大到小排列，即有
全文摘要
本发明的目的是提供一种认知传感器网络中基于能耗的分簇频谱感知方法，该方法引入基于节点能量的LEACH分簇算法，首先将认知传感器网络中的各个节点按该分簇算法分入若干簇内；然后在每个簇内，构造同时考虑检测性能和能量消耗的效用函数，基于该效用函数对最佳协作用户数和用户进行选择，使每个簇内的检测性能和能耗达到很好的折中；最后在汇聚节点运用OR规则将簇头发送过来的感知信息进行融合，得到最终判决结果。该发明可以有效地延长认知传感器网络的生存时间，节省网络的能耗，并且保证良好的检测性能。
文档编号H04W16/14GK102412915SQ20111035157
公开日2012年4月11日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者张丽红, 朱洪波, 朱琦, 杨龙祥 申请人:南京邮电大学