[发明专利]基于模糊移动尺度的认知无线电Ad Hoc网络分簇方法

权利要求书

1.一种基于模糊移动尺度的认知无线电Ad Hoc网络分簇方法，包括如下步骤：

（A）根据认知无线电Ad Hoc网络的特性，建立一个认知无线电Ad Hoc网络场景，在本场景下，假定主用户节点是固定的，且主用户节点在信道上的活动服从半马尔可夫开闭过程，即信道在占用和空闲两种状态下切换服从独立的概率分布，假定认知节点的活动服从平滑随机游走模型，即认知节点速率和方向的改变次数分别服从两个独立的泊松过程：{N₁(t),t≥0}参数为λ₁，和{N₂(t),t≥0}参数为λ₂，其中N₁(t)及N₂(t)分别为认知节点速率及方向改变次数；

（B）根据上述认知无线电Ad Hoc网络场景中认知节点的活动模型，得出认知节点的运动速率v_i(t)和方向的分布函数：

vi(t)=vi0N1(t)=0vitN1(t)≠0]]>

其中，v_i0和分别为认知节点i在时间t＝0时刻的初始速率和初始方向；v_it为当认知节点的运动速率改变时所选取的新的速率变量，服从v_min到v_max均匀分布，即N₁(t)为认知节点速率改变次数；为当移动节点的运动方向改变时所选取的新的方向变量，服从0到2π的均匀分布，即N₂(t)为认知节点方向改变次数；

（C）根据所得到的分布函数，结合随机过程和概率论相关知识得出认知节点i的水平坐标期望和垂直坐标期望

其中，v_i0与为认知节点i的初始运动速率和方向，[v_min,v_max]为认知节点i的运动速率范围，x_i0和y_i0为认知节点i的初始位置的水平及垂直坐标，λ₁和λ₂分别为认知节点速率和方向的改变所服从的两个泊松过程的参数；

（D）根据认知节点i的水平坐标期望和垂直坐标期望构造出认知节点i与认知节点k之间的相对距离期望值Η_i,k，以及认知节点i与主用户PR_j的相对距离期望值

Hi,k=[mxi(t)-mxk(t)]2+[myi(t)-myk(t)]2]]>

Hi,PRj=[mxi(t)-xPRj0(t)]2+[myi(t)-yPRj0]2]]>

其中，和分别为认知节点i的水平坐标期望和垂直坐标期望，和分别为认知节点i的水平坐标期望和垂直坐标期望，和为主用户节点初始位置的水平及垂直坐标；

（E）根据认知节点i与主用户PR_j的相对距离期望值定义评估认知节点对主用户所占用的某个信道的感知状态的信道感知函数f_i,j如下：

fi,j=Δfi,PRj(Hi,PRj/RPRj)=e-1/x2x<0.25e-1/x0.25≤x<0.5e-1/x0.25≤x<1.5e-1/x1.5≤x<1.75e-1/x3x≥1.75]]>

其中，为主用户PR_j的传输半径，f_i,j∈[0,1]表明感知信道的结果由传统的[0,1]二值信道变为[0～1]区间信道；

考虑认知节点移动性，根据所构造出的认知节点间的相对距离期望值Η_i,k，定义衡量认知节点间的运动关系的函数g_i,k如下：

gi,k=Δg(RCR/Hi,k)=e-1/y213≤y<12or2≤y<4e-1/y12≤y<23or43≤y<2e-1/y23≤y<43e-1/y3y<13ory>4]]>

其中，R_CR为认知节点的传输半径，

（F）根据信道感知函数f_i,j以及运动关系函数g_i,k，综合考虑认知节点对主用户信道的感知情况以及认知节点间的运动关系，构造模糊移动尺度Ψ_i如下：

其中，N_i为认知节点i的一跳邻居节点集合，为主用户所有信道集合；

（G）根据模糊移动尺度Ψ_i，通过比较认知节点及其一跳邻居节点的模糊移动尺度，实现对认知节点簇头的选举和簇的划分。

2.按照权利要求1所述的方法，其中步骤（G）中所述的通过比较认知节点的模糊移动尺度，实现对认知节点簇头的选举和簇的划分，按如下步骤进行：

（G1）根据认知节点的模糊移动尺度，所有认知节点在分簇初始阶段将自身状态设为未分配状态，然后每隔1秒时间，向一跳邻居节点广播一个包含认知节点的节点标识ID和模糊移动尺度值的Hello数据包；

（G2）根据接收到的来自一跳邻居节点的Hello包信息，认知节点i将自己的模糊移动尺度值Ψ_i与其所有一跳邻居节点的模糊移动尺度值作比较，若认知节点i的模糊移动尺度值最大，则将节点i选作簇头，反之，则认知节点i保持未分配状态不变；如果认知节点i没有邻居节点，则将自己选作簇头节点；

（G3）所有选为簇头的认知节点向所有其一跳邻居节点广播一个包含簇头节点标识ID和模糊移动尺度值的Join数据包，认知节点根据收到的来自不同簇头节点的Join数据包，比较簇头节点的模糊移动尺度，选取模糊移动尺度最大的簇头节点所在的簇作为自己要加入的簇；

（G4）认知节点向自己所要加入的簇的簇头节点发送Accept消息，同时将自己的状态改为已分配，并将簇头节点标识ID作为自己所属簇标志，完成簇头节点的选举和簇的划分。