[发明专利]基于无线传感器网络可靠感知的频谱共享方法

权利要求书

1.基于无线传感器网络可靠感知的频谱共享方法，包含如下步骤：

步骤一：构建具有无线传感器辅助认知无线电网络，无线传感器网络结构采用能耗较小且鲁棒性较强的有融合中心的并行结构；

步骤二：融合中心根据最小距离的原则选择传感器节点参与频谱感知；

步骤三：融合中心向由步骤二所选出的传感器发送信息，接收到该信息的传感器节点则开始感知信道，没有收到信息的传感器则进入休眠状态；

步骤四：参与感知的传感器节点先独立以能量检测方式感知频谱，然后将各自所检测的结果0或1，以1bit信息发送给融合中心，融合中心按照“或”准则对收到的各个数据进行融合，最后由融合中心统一判决当前频谱状态；

步骤五：将频谱分配问题转换为图论着色的优化问题，根据无线传感器网络频谱感知结果，确定当前可用于分配的频谱资源，得到可用频谱矩阵L、效益矩阵B、干扰约束矩阵C；

步骤六：在当前可用于分配的频谱资源中引入量子菌群算法，用量子菌群算法中每个细菌的状态表示一种频谱分配策略，对细菌进行量子位编码，测量和更新；进而实现公平有效的分配机制，其又包括如下子步骤：

步骤I为在当前可用于分配的频谱资源中引入量子菌群算法，将细菌种群和位置信息分别编码成量子染色体和基因信息，并初始化参数；

步骤Ⅱ：对细菌进行测量，将细菌测量值对应到无干扰分配矩阵A中，并进行适应度评估；

步骤Ⅲ：对细菌依次实施量子趋化操作、量子繁殖操作、量子迁徙操作实现种群的更新，计算新的适应度值，保存较优适应度值及其对应的染色体，直至寻找到最优解，即目标频谱分配方案，实现公平有效的分配机制。

2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络可靠感知的频谱共享方法，其特征在于步骤二中的选择方法如下：

步骤1：根据系统所要求的虚警概率上限条件，计算出参与感知的传感器节点数量的上限；

步骤2：将各个无线传感器节点按照与融合中心的距离升序排列，优先选择距离最短的传感器节点进行感知，根据“或”准则下的联合检测概率的公式，计算其值，如果得到的联合检测概率满足所要求的约束条件，则终止算法；

步骤3：继续执行步骤2，直至参与感知的无线传感器节点的数目达到步骤1所述的上限。

3.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络可靠感知的频谱共享方法，其步骤四中能量检测是先将信号通过一个低通滤波器滤除带外噪声和邻近信号，然后依次经过模/数转换器，平方器，N_c个抽样求和后，得到检测统计量Y，将其与预先设定的门限值进行比较；当所得的感兴趣的频段上的能量值大于门限值时，判定该频段上存在主用户，记作H₁，否则，判定该频段上仅有噪声，不存在主用户，记作H₀。

4.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络可靠感知的频谱共享方法，步骤四中或准则为只要有一个传感器节点认为有信号存在时就最终判决主用户存在，否则判决主用户不存在。

5.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络可靠感知的频谱共享方法，步骤五中所述的将频谱分配问题转换为图论着色问题，即假设网络中存在N个次用户，竞争M个相互正交的子频带，各个频带分别用0，1，···，M-1表示，次用户根据无线传感器频谱感知的结果可以获知周围的环境信息，其图论着色问题由可用频谱矩阵L、干扰约束矩阵C、无干扰分配矩阵A和效益矩阵B描述。