[发明专利]一种基于k均值聚类算法的自适应调制方法

权利要求书

1.一种基于k均值聚类算法的自适应调制方法，其特征在于，包括：

步骤S1，根据所有节点的地理位置以及簇的数量K，通过k均值聚类算法对于所有的节点进行分簇，并得到所有簇的中心坐标；

步骤S2，在簇内选择单一节点作为簇头，并确定该簇头节点至基站上行无线传输采用的调制方式；

步骤S3，判断所有簇头采用的调制方式是否满足簇内成员节点数据汇聚后的传输速率要求，如果满足则执行步骤S5，否则执行步骤S4；

步骤S4，增加簇的数量K＝K+1，转至步骤S1；

步骤S5，根据已确定的分簇以及调制方式，簇成员节点和簇头节点进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，k均值聚类算法的输入为所有节点的地理位置坐标{x₁,x₂,…,x_N}和簇的总数K，输出为簇Θ₁,Θ₂,…Θ_K的组成以及对应的簇中心坐标u₁,u₂,…,u_K，N为节点数量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

步骤S11，在无线基站的覆盖区域内，随机选择K个坐标作为簇中心二维坐标u₁,u₂,…,u_K的初始值；

步骤S12，遍历N个节点，对于节点i＝1,2,…,N，找到距离该节点最近的簇中心坐标u_k，把该节点归属于簇Θ_k，节点i满足

步骤S13，遍历K个簇，对于簇k＝1,2,…,K，簇中心坐标u_k更新为该簇内所有节点坐标的平均值；

更新完所有簇中心坐标后，转至步骤S14；

步骤S14，判断算法是否已经收敛，如果已经收敛，则退出算法，转至步骤S15；如果算法未收敛，则继续迭代，转至步骤S12；

步骤S15，输出簇集合簇Θ₁,Θ₂,…Θ_K以及对应的簇中心坐标u₁,u₂,…,u_K。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S14通过前一次迭代计算得到的簇中心坐标和当前迭代计算得到的簇中心坐标的偏差范围来判断算法是否已经收敛，如果该偏差范围低于设定的门限值，则判定算法已经收敛。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S13中，簇中心坐标u_k更新为：

其中，|Θ_k|表示簇内节点的总数，包括簇头和簇成员节点。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在得到分簇集合Θ₁,Θ₂,…Θ_K和对应的簇中心坐标u₁,u₂,…,u_K后，所述步骤S2从每个簇的成员节点中选取一个作为簇头节点；成员节点选取为簇头节点满足以下两个条件：

第一条件：该成员节点距离簇中心坐标的距离小于门限r_max，即||x_i-u_k||r_k,x_i∈Θ_k；

第二条件：基于该成员节点至基站的信道状态，选取的自适应调制方式，传输速率满足簇内成员节点并发汇聚数据传输。