[发明专利]认知无线传感网络分簇合作频谱感知硬融合方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信与信号检测领域，尤其涉及一种认知无线传感网络分簇合作频谱感知硬融合方法。

背景技术

认知无线传感网络是认知无线电技术与无线传感器网技术结合所产生的一种新型传感网络结构，该网络中的网络节点具有频谱感知以及动态选择频谱资源的功能，可以在主用户的频带未被使用时利用该空闲频段进行无线通信，大大提高了频谱利用率，缓解了无线传感器网络频谱资源紧张的问题，因此，如何高效、准确地感知空闲频谱是提高频谱利用率，保证信息传输可靠性的关键。

合作感知可以大大提高感知性能,但是节点之间互相交换感知信息会占用系统资源并产生传输时延,节点数较大时,在性能提高的同时带来通信开销过大的问题,某些感知性能不佳的节点加入反而会降低整体的检测性能。

现有的合作频谱感知方法没有充分考虑节点布局的复杂性、网络节点布局的地理位置信息以及简单拓扑信息，而且其所采用的融合方法复杂度高，不适用大规模的认知无线传感网络。

发明内容

有鉴于此，为了解决合作感知的通信开销问题，本发明提供了一种认知无线传感网络分簇合作频谱感知硬融合方法，以达到高效、准确地感知空闲频谱的效果。

为了解决通信开销问题，本发明的认知无线传感网络分簇合作频谱感知硬融合方法包括步骤：

1)对网络中的所有认知传感节点进行分簇，形成K个认知传感簇；

2)所述融合中心从每个所述认知传感簇中选择一个认知传感节点作为簇头；

3)每个所述认知传感簇中的所有传感节点各自感知某一频谱是否空闲形成本地频谱感知信息，并将所述本地频谱感知信息发送给所在簇的簇头，所述本地频谱感知信息分为空闲和非空闲两种状态；

4)每个所述簇头将接收到的本簇中所有所述本地频谱感知信息进行第一次融合形成本簇频谱感知信息，并将所述本簇频谱感知信息发送给所述融合中心，所述本簇频谱感知信息分为空闲和非空闲两种状态；

5)所述融合中心将接收到的所有所述簇头的本簇频谱感知信息进行第二次融合形成所述某一频谱的最终频谱感知信息，所述最终频谱感知信息分为空闲和非空闲两种状态。

作为本发明方法的进一步改进，步骤1)中融合中心对网络中的所有认知传感节点进行分簇所采用的方法为模糊C均值聚类算法。

作为本发明方法的进一步改进，步骤2)中选择簇头的具体步骤为：所述融合中心与任一所述认知传感节点通过频谱感知信道进行无线通信，所述融合中心计算所有所述频谱感知信道的信噪比，选择每个所述认知传感簇中信噪比最大的认知传感节点作为该簇的簇头。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤3)中形成本地频谱感知信息的具体步骤如下：

所述认知传感簇中的所有所述认知传感节点对所述某一频谱进行本地能量检测得到能量值；

将所述能量值与预先设定的门限进行比较，所述能量值大于所述门限值，则所述本地频谱感知信息为非空闲状态，否则为空闲状态。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤4)中第一次融合的具体步骤如下：

所述簇头统计本簇中非空闲状态的本地频谱感知信息的个数；

将所述个数与预先设定的门限值L₁进行比较，若所述个数大于或等于所述预先设定的门限值L₁，则所述本簇频谱感知信息为非空闲状态，否则为空闲状态。

作为步骤4)的进一步改进，所述门限值L₁设置为1或不小于本簇中认知传感节点总数一半的任意整数。

作为本发明方法的进一步改进，步骤5)中形成最终频谱感知信息的具体步骤如下：

融合中心统计所有非空闲状态的本簇频谱感知信息的个数；

将所述个数与预先设定的门限值L₂进行比较，若所述个数大于或等于所述预先设定的门限值L₂，则最终频谱感知信息为非空闲状态，否则为空闲状态。

作为步骤5)的进一步改进，所述门限值L₂设置为1或不小于所有所述簇头总数一半的任意整数。