[发明专利]基于无线传感器网络的高能效协作频谱感知方法

说明书

本发明涉及一种基于无线传感器网络的高能效协作频谱感知方法，包括：对于未分配传感器的某待感知频段；查找传感器调度方案，从未分配给此待感知频段的传感器中选择一个检测概率最大的传感器；计算频段协作感知后的检测概率，如果协作感知后的检测概率大于等于要求的检测概率并且为该频段选择的传感器数量大于传感器数量的最小值，则完成此频段的传感器选择，对所有频段都按照上述方式进行传感器分配；通过控制信道将每个传感器需要感知的频段发送到传感器；认知基站接收到所有的传感器的感知结果后融合每个频段传感器的感知结果，得出最终每个频段的协作频谱感知结果。本发明可以延长网络的工作时间，提高协作频谱感知的能效。

技术领域

本发明属于认知无线电网络(CRN Cognitive Radio Network)的频谱感知领域。

背景技术

随着无线通信技术的不断发展，人们对于无线频谱资源的需求也越来越迫切，认知无线电(Cognitive Radio,CR)，作为一种可以大幅提高频谱利用率的技术，受到广泛关注。频谱感知技术是认知无线电系统中最为重要的部分之一。受阴影衰落和多径衰落等复杂信道条件的影响，单个节点往往无法完成高精度的频谱感知。协作频谱感知技术通过使用位于不同位置多个节点同时进行频谱感知，融合多个节点的感知结果，大幅提高了频谱感知的精度。传统的认知无线电网络架构中使用次用户(Second Users,SUs)终端进行协作频谱感知。这样的架构会增加次用户设备的成本，同时频繁的感知频谱会增加次用户终端的能量消耗。使用传感器网络进行协作频谱感知可以解决这个问题。传感器网络有很多专门负责频谱感知的传感器节点组成，节点根据认知基站的分配的频段进行频谱感知，完成频谱感知后将结果上报给认知基站。当传感器网络中的传感器数量很多时，可以将传感器分成若干个子集，每个周期内在可以达到感知精度要求的条件下，仅只使用一部分的传感器进行协作频谱感知，让剩余的传感器工作于休眠模式，这样可以大幅度延长网络的工作时间，提高传感器网络的能效。

发明内容

针对需要在传感器辅助认知无线电网络中实现高能效协作频谱感知的问题，提出了一种高能效协作频谱感知方法。该方法能够达到延长传感器网络工作寿命的目标。

本发明的技术方案如下：

一种基于无线传感器网络的高能效协作频谱感知方法，包括下列步骤：

步骤一：在频谱感知开始之前，各个传感器通过控制信道将所有频段的信噪比上传给认知基站，认知基站根据传感器上传的信噪比，计算对应各个频道的频谱感知检测概率；

步骤二：认知基站根据传感器调度方案找到未分配传感器的某待感知频段；

步骤三：认知基站查找传感器调度方案，从未分配给此待感知频段的传感器中选择一个检测概率最大的传感器，将此选择记录到调度方案中；

步骤四：使用OR准则计算步骤三中选择的频段的协作感知后的检测概率，如果协作感知后的检测概率大于等于要求的检测概率并且为该频段选择的传感器数量大于传感器数量的最小值，则完成此频段的传感器选择；对于所有频段都按照上述方法完成传感器分配；

步骤五：通过控制信道将每个传感器需要感知的频段发送到传感器；

步骤六：传感器使用窄带能量法进行频谱感知，将接受到的信号进行采样、平方、求和然后与设定的门限进行比较，完成一个频段的感知后传感器射频电路切换工作频率到另一个频段，继续进行频谱感知；传感器完成分配的所有频段的频谱感知后，通过控制信道将感知结果以0，1的形式通过控制信道上报给认知基站；

步骤七：认知基站接收到所有的传感器的感知结果后根据OR准则融合每个频段传感器的感知结果，得出最终每个频段的协作频谱感知结果。