專利名稱：基于可拓關(guān)聯(lián)函數(shù)的無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)頻譜感知的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到了一種基于可拓關(guān)聯(lián)函數(shù)的無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)頻譜感知的方法。具體講，就是在無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)中，關(guān)于頻譜檢測(cè)技術(shù)的一種新的方法，本發(fā)明結(jié)合可拓學(xué)、頻譜檢測(cè)和數(shù)據(jù)融合技術(shù)，在保證其可行性的前提下，提高無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)頻譜檢測(cè)的可靠性。
背景技術(shù)：
現(xiàn)如今無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用到軍事、公共安全、公共衛(wèi)生、智能交通、智能家居等各個(gè)領(lǐng)域中。但是現(xiàn)有的有限頻譜資源無法滿足各種通信業(yè)務(wù)對(duì)頻譜資源的需求。基于認(rèn)知無線電技術(shù)(Cognitive Radio, CR)構(gòu)成的無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)(CRSN, CognitiveRadio Sensor Network),可以有效解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可用頻譜資源有限的問題。
無線認(rèn)知傳感器節(jié)點(diǎn)可利用認(rèn)知無線電技術(shù)動(dòng)態(tài)地選擇空閑頻譜工作，減少了節(jié)點(diǎn)因競(jìng)爭(zhēng)通信信道而帶來的等待和沖突，從而提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量并縮短通信時(shí)延，進(jìn)而提高服務(wù)質(zhì)量。采用CR技術(shù)的無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)可提高空閑頻譜利用率，增加節(jié)點(diǎn)可選的工作頻段。動(dòng)態(tài)頻譜管理需要CR具備頻譜感知、頻譜分析、頻譜決策以及頻譜切換能力。
可拓學(xué)是以形式化的模型，探討事物拓展的可能性以及開拓創(chuàng)新的規(guī)律和方法，其克服了經(jīng)典集合和模糊集合的局限性，從只能描述確定性的事物，發(fā)展到能描述性質(zhì)處于變化的事物，從而適合處理存在不確定性信息的問題。可拓學(xué)運(yùn)用關(guān)聯(lián)函數(shù)來刻畫論域中的元素具有某種性質(zhì)的程度，能定量的、客觀的表述元素具有某種性質(zhì)的程度及量變與質(zhì)變的過程。由于信息的不確定性，很多問題的目標(biāo)或者條件關(guān)于某種特征的取值不是精確的量值，或難以獲得精確量值，而是一個(gè)區(qū)間，構(gòu)造基于區(qū)間距和區(qū)間側(cè)距的區(qū)間型初等關(guān)聯(lián)函數(shù)，解決了量值為非精確取值情況的定量化問題。發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的無線認(rèn)識(shí)傳感器網(wǎng)絡(luò)中頻譜感知不確定性的問題，本發(fā)明提出了一種基于可拓關(guān)聯(lián)函數(shù)的無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)頻譜感知的方法。本發(fā)明通過可拓學(xué)理論把頻譜感知問題用物元方式進(jìn)行表示，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)授權(quán)用戶頻譜信息的準(zhǔn)確檢測(cè)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
基于可拓關(guān)聯(lián)函數(shù)的無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)頻譜感知的方法，具體步驟如下:
S1.通過物元表示的方法對(duì)無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)中的授權(quán)用戶和認(rèn)知用戶進(jìn)行物兀表不:
目標(biāo)物元:G(授權(quán)用戶工作狀態(tài)HcZH1 (非工作狀態(tài)/工作狀態(tài)))；
條件物元:R(認(rèn)知用戶檢測(cè)能量E)；
S2.將目標(biāo)物元進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到:G(授權(quán)用戶HcZH1 (a，b)/(c，d))；
其中(a，b)為非工作狀態(tài)H。下認(rèn)知用戶接收到的能量值的區(qū)間范圍，(c，d)為工作狀態(tài)H1下認(rèn)知用戶接收的能量值的區(qū)間范圍；
S3.通過關(guān)聯(lián)函數(shù)計(jì)算出區(qū)間H0(a, b)和H1 (c, d)的關(guān)聯(lián)度P (H0, H1)；
權(quán)利要求
1.基于可拓關(guān)聯(lián)函數(shù)的無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)頻譜感知的方法，其特征在于，具體步驟如下: 51.通過物元表示方法對(duì)無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)中的授權(quán)用戶和認(rèn)知用戶進(jìn)行物元表示: 目標(biāo)物元:G (授權(quán)用戶工作狀態(tài)HcZH1 (非工作狀態(tài)/工作狀態(tài)))； 條件物元:R(認(rèn)知用戶檢測(cè)能量E)； 52.將目標(biāo)物元進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到:G(授權(quán)用戶^/HikbVhd))； 其中(a，b)為非工作狀態(tài)Htl下認(rèn)知用戶接收到的信號(hào)能量值的區(qū)間范圍，(c，d)為工作狀態(tài)Hl下認(rèn)知用戶接收到的信號(hào)能量值的區(qū)間范圍； 53.通過關(guān)聯(lián)函數(shù)計(jì)算出區(qū)間H。(a，b)和H1(Id)的關(guān)聯(lián)度P(H0, H1)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可拓關(guān)聯(lián)函數(shù)的無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)頻譜感知的方法，其特征在于，所述步驟S4中的判斷授權(quán)用戶的工作狀態(tài)的方式為: 541.當(dāng)關(guān)聯(lián)度P(H0, H1) > Ptl時(shí)，則當(dāng)檢測(cè)信號(hào)能量值E屬于Htl區(qū)間內(nèi)時(shí)，即授權(quán)用戶為非工作狀態(tài)，判定值K = -1，反之E屬于H1區(qū)間內(nèi)時(shí)，授權(quán)用戶則為工作狀態(tài)，判斷值K = I ;當(dāng)關(guān)聯(lián)度P (H0, H1) ( P0時(shí)，跳至步驟S42 ； 542.通過關(guān)聯(lián)函數(shù)計(jì)算出認(rèn)知用戶檢測(cè)到的信號(hào)能量值E基于Hc^PH1的關(guān)聯(lián)度P (E，H1)和P (E，H0);根據(jù)關(guān)聯(lián)度P (E，H1)和P (E，H0)計(jì)算認(rèn)知用戶的判定值K，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可拓關(guān)聯(lián)函數(shù)的無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)頻譜感知的方法，其特征在于，所述步驟S42中: 當(dāng)Κ<-α的時(shí)候，此時(shí)判定授權(quán)用戶為Htl狀態(tài)；當(dāng)K > α的時(shí)候，則屬于授權(quán)用戶為氏狀態(tài)，將1(<-0或Κ> α?xí)r的判定值K值發(fā)送到融合中心；而當(dāng)-α <Κ< α?xí)r則舍棄此時(shí)的檢測(cè)結(jié)果；其中a ∈ (O, 1)
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可拓關(guān)聯(lián)函數(shù)的無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)頻譜感知的方法，其特征在于，所述步驟S43中P (L)的計(jì)算方式為
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于可拓關(guān)聯(lián)函數(shù)的無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)頻譜感知的方法，其特征在于，所述步驟43)中oL = 0.5, Cosnk = 0.5。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可拓關(guān)聯(lián)函數(shù)的無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)頻譜感知的方法，其特征在于，所述步驟S44中融合中心對(duì)授權(quán)用戶的判斷方式為: 根據(jù)式V = 仍，計(jì)算出融合值U;設(shè)定閾值X，iU> λ則授權(quán)用戶的判定結(jié)果 i=l為H1，即授權(quán)用戶的為工作狀態(tài)；反之當(dāng)U < λ時(shí)，此時(shí)判決結(jié)果為Htl，即授權(quán)用戶的在非工作狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于可拓關(guān)聯(lián)函數(shù)的無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)頻譜感知的方法，其特征在于，所述λ的取值范圍為;Lc= (-Μ/2，Μ/2)，其中M為無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)中認(rèn)知用戶 的個(gè)數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于可拓關(guān)聯(lián)函數(shù)的無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)頻譜感知的方法，認(rèn)知用戶節(jié)點(diǎn)對(duì)授權(quán)用戶的能量檢測(cè)信號(hào)判斷是基于二元假設(shè)檢驗(yàn)，通過可拓轉(zhuǎn)換把這種檢測(cè)轉(zhuǎn)換為更加直觀的數(shù)值表示法。并通過關(guān)聯(lián)函數(shù)計(jì)算兩狀態(tài)的關(guān)聯(lián)度，判定對(duì)授權(quán)用戶初期檢測(cè)結(jié)果。并把這種結(jié)果發(fā)送到融合中心。由于噪聲干擾和信道衰減對(duì)信號(hào)能量的影響，對(duì)各參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)度計(jì)算，得出每個(gè)認(rèn)知用戶節(jié)點(diǎn)的對(duì)頻譜信號(hào)檢測(cè)的準(zhǔn)確性，通過分配各參數(shù)權(quán)重，把得出的可信度值發(fā)送到融合中心，最終通過對(duì)各節(jié)點(diǎn)參數(shù)的計(jì)算判定出最終結(jié)果。
文檔編號(hào)H04B17/00GK103166723SQ20131008624
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者王永華, 萬頻, 歐陽升, 楊健, 齊蕾, 王欽若 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)