[发明专利]一种基于频谱感知及预测的水下多路通信方法

摘要

本发明涉及水下通信技术领域，目的是提供一种基于频谱感知及预测的水下多路通信方法。本发明首先对各个频道的使用状态信息建立预测模型，然后利用占用频道的节点的时延信息来预测频道当前的使用状态，并在此基础上选择合适的频道进行通信，本发明提供的频谱预测机制，使得节点可以快速接入空闲频道，减少了接入时延，提高了通信效率。本发明通过对各个频道的使用状态信息建立预测模型，利用占用频道的节点的时延信息来预测频道当前的使用状态，减少了多路通信的数据碰撞概率，提高了数据传输速率和频谱利用率，节省节点能量，延长网络生命周期。

主权项

一种基于频谱感知及预测的水下多路通信方法，其特征在于：包括下列步骤：步骤1：网络中各节点按预定的感知时间间隔周期性地对各频道感知，获取频道的使用状态的统计信息，计算各频道的统计占用概率及状态转移概率矩阵，并对各个频道的使用状态建立预测模型；步骤2：当网络中某节点需要传输数据时，该节点对各频道进行频谱感知，若某频道正在被占用，则该节点接收并解调正在各频道中传输的数据，如果某频道的数据可以被解调且能提取时间信息，则根据提取的时间信息估计该频道数据传输时延；如果某频道的数据不能被解调或无法从解调的数据中提取时间信息，则将该频道的时延信息标注为缺失；若该节点感知到某频道该时刻空闲，则将该频道的时延信息标注为缺失；步骤3：将步骤2中感知到的各频道使用状态作为初始状态，当某频道的数据传输时延能估计出来时，利用步骤1中得到的各频道使用状态的预测模型对当前该频道的使用状态进行预测，计算当前该频道被占用的概率；当某频道的时延信息缺失时，将各频道的统计占用概率作为当前该频道被占用的概率；步骤4：该节点根据步骤3计算得到各频道被占用概率与规定门限值比较，比较结果分为：A、若计算的频道占用概率均大于门限值，则该频道当前不可用，该节点当前时刻没有合适频道可以接入；B、若计算的频道占用概率小于门限值且该频道的数据传输时延小于等于步骤1所述的预定的感知时间间隔，则当前时刻该频道可用，该节点直接接入；C、若计算的频道占用概率小于门限值且该频道的数据传输时延大于步骤1所述的预定的感知时间间隔，则当前时刻该频道可用，但该节点不能直接接入。步骤5：节点根据步骤2中感知到的各频道使用状态及时延信息，更新各频道的统计占用概率和预测模型。