[发明专利]一种智能照明灯具通信传输信道选择方法

权利要求书

1.一种智能照明灯具的通信传输信道选择方法，所述智能照明灯具中包含有若干个ZigBee终端节点，所述ZigBee终端节点与网络协调器进行通信并形成通信网络；其特征是，所述传输信道选择方法是如下步骤进行：

步骤1、所述网络协调器在所述通信网络中生成一个备选信道序列，并广播至所有ZigBee终端节点，使得所述ZigBee终端节点得到所述备选信道序列；

步骤2、根据已知信道状态序列的隐马尔可夫模型预测通信信道未来空闲的概率与空闲时间期望；

步骤2.1、建立已知信道状态序列的隐马尔可夫模型参数为λ＝{S,O,π,A,B}，所述信道状态序列包括信道的隐藏状态序列和检测状态序列，其中，S为由N个信道编号组成的信道隐藏状态集，且S＝{s_n|n＝1,2,...,N}，s_n为第n个信道编号，令t时刻的信道隐藏状态x_t∈S，则由T个时刻的信道隐藏状态组成的隐藏状态序列记为x^T＝{x_t|t＝1,2,...,T,x_t∈S}，根据所述隐藏状态集建立已知信道状态序列的隐马尔可夫隐藏状态系统模型；O为检测到的信道状态集，且O＝{0,1}，当O＝0时，表示信道的状态为空闲，当O＝1时，表示信道的状态为忙碌；令t时刻检测到的信道状态为y_t∈O，则由T个时刻检测到的信道状态组成的检测状态序列记为y^T＝{y_t|t＝1,2,...,T,y_t∈O}；π是信道初始状态分配矩阵；A是信道状态转移概率矩阵，且是信道隐藏状态集S中从第j个信道编号s_j转移到第i个信道编号s_i的概率，并有：Pr(·)是概率函数；i,j∈[1,N]；B表示条件概率矩阵，且B＝{b_j(k)}，b_j(k)表示k时刻检测到的信道状态为y_k∈O，而隐藏信道状态为s_j∈S的条件概率；t,k∈[1,T]；根据建立的已知状态序列的隐马尔可夫隐藏状态系统模型，

步骤2.2、利用T时间内得到的隐藏状态序列x^T和检测状态序列y^T采用贝叶斯信号处理方法对信道状态转换估计参数和b_j(k)不断更新，从而得到更新后的信道状态转换估计参数和b_j′(k)；

步骤2.3、利用式(1)得到隐藏状态序列概率Pr(x^T)：

式(1)中，是信道隐藏状态集S中从t-1时刻的信道隐藏状态x_t-1转移到t时刻的信道隐藏状态x_t的概率；

步骤2.4、在已知隐藏状态序列x^T下，利用式(2)得到检测状态序列y^T的条件概率Pr(y^T|x^T)：

式(2)中，是表示t时刻检测到的信道状态为y_t∈O，而隐藏信道状态为x_t∈S的条件概率；

步骤2.5、根据乘法准则和边际分布定律，利用式(3)得到检测状态序列y^T的概率Pr(y^T)：

步骤2.6、在已知隐藏状态序列x^T和检测状态序列y^T的条件下，利用式(4)得到在T时刻所述ZigBee终端节点与网络协调器时隙时间T₁内检测状态序列的概率

式(4)中，是信道时隙时间T₁的检测状态序列，且

步骤2.7、利用式(5)得到从T时刻到T+T₂时刻的信道空闲概率

式(5)中，是信道时隙时间T₂的检测状态序列，且是表示t时刻检测到的信道状态为空闲，而隐藏信道状态为x_t∈S的条件概率；

步骤2.8、利用式(6)得到从T-T₁+1时刻到T+T₂时刻的信道时隙时间T₁+T₂的联合概率

步骤2.9、假设T时刻用于智能照明的通信信道为信道编号为s_m的通信信道，且s_m∈S，即t时刻的信道隐藏状态x_T＝s_m，则基于已知信道时隙时间T₁内的检测状态序列利用式(7)得到信道编号为s_m的信道T时刻后的空闲时间期望E(T₂)_m：

式(7)中，是信道时隙时间T₂的观测状态序列，且

步骤2.10、基于已知信道时隙时间T₁内的检测状态序列将信道编号为s_m的通信信道的空闲概率表示为

步骤3、令τ_L为忙碌的阈值，τ_H为空闲的阈值；

当时，即信道编号为s_m的通信信道未来大概率忙碌，则执行步骤4；

当即信道编号为s_m的通信信道未来大概率空闲，则，将T+1赋值给T后返回执行步骤2.2，继续在信道编号为s_m的通信信道中通信；

步骤4、假设S_A是所述通信网络中备选信道编号的集合，利用式(8)得到最佳信道Ch：

式(8)中，s_a为S中第a个信道编号，s_a∈S_A，T₂为时隙时间，E(T₂)_a代表信道编号为s_a的信道空闲时间期望，argmax(·)表示取最大值集合；

步骤5、所述网络协调器将选取的最佳信道Ch替换所述备选信道序列，并将替换后的备选信道序列广播至若干个ZigBee终端节点，使得所述ZigBee终端节点得到替换后的备选信道序列并用于更新本地的信道序列；所述ZigBee终端节点根据替换后的备选信道序列切换到最佳信道Ch，从而完成通信网络中ZigBee终端节点的信道选择。