[发明专利]基于频谱感知的认知无线网络机会路由协议的实现方法

权利要求书

1.基于频谱感知的认知无线网络机会路由协议的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、每个认知节点采用扩散频谱感知算法与其各个认知邻节点通过迭代实现检测信息的融合，得到最终的检测判决，确定授权用户是否存在，若判决出所感知的信道处于空闲状态，则将此信道信息记录在自己的空闲信道集中，该信道信息包括信道带宽、信道信噪比和信道的可用概率，接着感知下一个信道，直到得到所有信道的状态信息；认知节点采用扩散频谱感知算法判断所感知的信道是否处于空闲状态的具体方法为：

(1)认知用户i分别独立地对信号进行L次本地检测得到自身观测的检测量(y_i,1,y_i,2,y_i,3,...,y_i,L)；

(2)k时刻认知用户i利用自身观测的检测量(y_i,1,y_i,2,y_i,3,...,y_i,L)与其邻节点检测量对认知用户i的扩散作用进行数据融合，获得估计值其中表示节点i接受节点j信息的权重，即节点i对节点j的信任度，j∈N_i,k，即属于节点i在k时刻的邻节点集，y_j表示j节点的自身观测检测量，y_j,l表示j节点的第l次检测得到的检测值，表示节点i接受节点i信息的权重，即节点i对节点i的信任度，y_i,l表示i节点的第l次检测得到的检测值；

(3)判决其中λ为判决门限，H＝0表示频谱空闲，此时信道可用，H＝1表示频谱繁忙，此时信道不可用；

步骤二、路由发现过程：根据步骤一得到的所有信道的状态信息，每个认知节点找到可能的合适路径，保存合适的下一跳路由信息，这些路由信息形成初始竞争节点集；

步骤三、认知节点针对步骤二中得到的初始竞争节点集进行优化，计算每个初始竞争节点的权重值，然后将这些初始竞争节点按照权重值的大小从大到小排列；计算每个初始竞争节点权重值的方法为：

WEIGHT_i＝(1-α)E_i·P_i-α·d_i

其中，α表示在0与1之间的因子，E_i表示竞争节点i的剩余能量，P_i表示竞争节点i与发送节点的认知节点之间的投递率，d_i表示竞争节点i与发送节点之间的位置距离；

步骤四、数据包的传输：通过以上步骤，每个认知节点都有自己的路径路由信息以及空闲信道信息，需要传输数据包的认知节点即发送节点在自己的竞争节点集中选取合适的竞争节点作为数据包的中继节点，发送节点与中继节点之间传输成功后，该中继节点变成新的发送节点继续选择下一跳竞争节点进行数据包的传输，直到数据包到达目的节点。

2.根据权利要求1所述的基于频谱感知的认知无线网络机会路由协议的实现方法，其特征在于：所述步骤二中每个认知节点形成自己的初始竞争节点集的具体方法为：认知节点向网络种进行洪泛广播HELLO包，该HELLO包内附加了该认知节点的剩余能量信息、上一跳链路的投递率、位置信息以及空闲信道信息；每个邻节点接收到HELLO包后检测自己之前是否接收过，如果之前已经接收过，则丢弃该HELLO包，如果之前没有接收过，则提取该HELLO包内附加的信息，生成或者更新下一跳路径的路由信息，直到网络中的每个认知节点都生成相应的路由表，该路由表包括了多个不同下一跳节点的路由信息，构成该认知节点的初始竞争节点集。

3.根据权利要求1所述的基于频谱感知的认知无线网络机会路由协议的实现方法，其特征在于：所述步骤四中发送节点选择中继节点的方法为：首先，发送节点在公共控制信道上广播一个路由请求信息RREQ，同时启动一个定时器Timer，等待下游邻居节点的路由响应消息RRSP；当下游邻居节点接收到RREQ后，提取RREQ内的竞争节点集优先级列表信息，并检测自身节点是否是其中一员，如果不是则丢弃RREQ信息，如果是，则根据自己的优先级位置决定延时的时间T_delay，在延时结束后，该节点根据自己的可用信道列表信息，再结合RREQ内的可用信道信息，从中随机选取信道可用概率最高的信道用于两节点之间的通信，并把这一信道信息附加在RRSP内回复；如果发送节点接收到RRSP后，则发送节点确定了数据传输的中继节点，继而广播路由确定消息RDEQ通知其他低优先级的竞争节点不再需要回复RRSP；低优先级的竞争节点在接收到RDEQ后，则不再继续延时等待回复RRSP，而是保持初始状态等待其他的数据传输；如果定时器Timer到期发送节点还没有收到RRSP表示没有合适的候选节点，就会重复进行广播RREQ；

一个成功的RREQ-RRSP握手协议后，可用来数据传输的链路即确定了；接着数据传输的中继节点在回复完RRSP后，接口切换到所确定的数据信道上，等待数据包的到达；发送节点在广播完RDEQ后，接口也切换到所确定的数据信道上进行数据包的发送；当发送节点在数据信道上接收到确认包时即完成了一跳数据包的传输，这样的过程持续进行直到数据包最终到达目的节点。