專利名稱：基于可拓關聯(lián)函數(shù)的無線認知傳感器網(wǎng)絡頻譜感知的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到了一種基于可拓關聯(lián)函數(shù)的無線認知傳感器網(wǎng)絡頻譜感知的方法。具體講，就是在無線認知傳感器網(wǎng)絡中，關于頻譜檢測技術的一種新的方法，本發(fā)明結(jié)合可拓學、頻譜檢測和數(shù)據(jù)融合技術，在保證其可行性的前提下，提高無線認知傳感器網(wǎng)絡頻譜檢測的可靠性。
背景技術：
現(xiàn)如今無線傳感器網(wǎng)絡廣泛應用到軍事、公共安全、公共衛(wèi)生、智能交通、智能家居等各個領域中。但是現(xiàn)有的有限頻譜資源無法滿足各種通信業(yè)務對頻譜資源的需求。基于認知無線電技術(Cognitive Radio, CR)構成的無線認知傳感器網(wǎng)絡(CRSN, CognitiveRadio Sensor Network),可以有效解決無線傳感器網(wǎng)絡可用頻譜資源有限的問題。
無線認知傳感器節(jié)點可利用認知無線電技術動態(tài)地選擇空閑頻譜工作，減少了節(jié)點因競爭通信信道而帶來的等待和沖突，從而提高網(wǎng)絡的吞吐量并縮短通信時延，進而提高服務質(zhì)量。采用CR技術的無線認知傳感器網(wǎng)絡可提高空閑頻譜利用率，增加節(jié)點可選的工作頻段。動態(tài)頻譜管理需要CR具備頻譜感知、頻譜分析、頻譜決策以及頻譜切換能力。
可拓學是以形式化的模型，探討事物拓展的可能性以及開拓創(chuàng)新的規(guī)律和方法，其克服了經(jīng)典集合和模糊集合的局限性，從只能描述確定性的事物，發(fā)展到能描述性質(zhì)處于變化的事物，從而適合處理存在不確定性信息的問題?？赏貙W運用關聯(lián)函數(shù)來刻畫論域中的元素具有某種性質(zhì)的程度，能定量的、客觀的表述元素具有某種性質(zhì)的程度及量變與質(zhì)變的過程。由于信息的不確定性，很多問題的目標或者條件關于某種特征的取值不是精確的量值，或難以獲得精確量值，而是一個區(qū)間，構造基于區(qū)間距和區(qū)間側(cè)距的區(qū)間型初等關聯(lián)函數(shù)，解決了量值為非精確取值情況的定量化問題。發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的無線認識傳感器網(wǎng)絡中頻譜感知不確定性的問題，本發(fā)明提出了一種基于可拓關聯(lián)函數(shù)的無線認知傳感器網(wǎng)絡頻譜感知的方法。本發(fā)明通過可拓學理論把頻譜感知問題用物元方式進行表示，實現(xiàn)認知傳感器節(jié)點對授權用戶頻譜信息的準確檢測。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案為:
基于可拓關聯(lián)函數(shù)的無線認知傳感器網(wǎng)絡頻譜感知的方法，具體步驟如下:
S1.通過物元表示的方法對無線認知傳感器網(wǎng)絡中的授權用戶和認知用戶進行物兀表不:
目標物元:G(授權用戶工作狀態(tài)HcZH1 (非工作狀態(tài)/工作狀態(tài)))；
條件物元:R(認知用戶檢測能量E)；
S2.將目標物元進行轉(zhuǎn)換得到:G(授權用戶HcZH1 (a，b)/(c，d))；
其中(a，b)為非工作狀態(tài)H。下認知用戶接收到的能量值的區(qū)間范圍，(c，d)為工作狀態(tài)H1下認知用戶接收的能量值的區(qū)間范圍；
S3.通過關聯(lián)函數(shù)計算出區(qū)間H0(a, b)和H1 (c, d)的關聯(lián)度P (H0, H1)；
權利要求
1.基于可拓關聯(lián)函數(shù)的無線認知傳感器網(wǎng)絡頻譜感知的方法，其特征在于，具體步驟如下: 51.通過物元表示方法對無線認知傳感器網(wǎng)絡中的授權用戶和認知用戶進行物元表示: 目標物元:G (授權用戶工作狀態(tài)HcZH1 (非工作狀態(tài)/工作狀態(tài)))； 條件物元:R(認知用戶檢測能量E)； 52.將目標物元進行轉(zhuǎn)換得到:G(授權用戶^/HikbVhd))； 其中(a，b)為非工作狀態(tài)Htl下認知用戶接收到的信號能量值的區(qū)間范圍，(c，d)為工作狀態(tài)Hl下認知用戶接收到的信號能量值的區(qū)間范圍； 53.通過關聯(lián)函數(shù)計算出區(qū)間H。(a，b)和H1(Id)的關聯(lián)度P(H0, H1)；
2.根據(jù)權利要求1所述的基于可拓關聯(lián)函數(shù)的無線認知傳感器網(wǎng)絡頻譜感知的方法，其特征在于，所述步驟S4中的判斷授權用戶的工作狀態(tài)的方式為: 541.當關聯(lián)度P(H0, H1) > Ptl時，則當檢測信號能量值E屬于Htl區(qū)間內(nèi)時，即授權用戶為非工作狀態(tài)，判定值K = -1，反之E屬于H1區(qū)間內(nèi)時，授權用戶則為工作狀態(tài)，判斷值K = I ;當關聯(lián)度P (H0, H1) ( P0時，跳至步驟S42 ； 542.通過關聯(lián)函數(shù)計算出認知用戶檢測到的信號能量值E基于Hc^PH1的關聯(lián)度P (E，H1)和P (E，H0);根據(jù)關聯(lián)度P (E，H1)和P (E，H0)計算認知用戶的判定值K，
3.根據(jù)權利要求2所述的基于可拓關聯(lián)函數(shù)的無線認知傳感器網(wǎng)絡頻譜感知的方法，其特征在于，所述步驟S42中: 當Κ<-α的時候，此時判定授權用戶為Htl狀態(tài)；當K > α的時候，則屬于授權用戶為氏狀態(tài)，將1(<-0或Κ> α時的判定值K值發(fā)送到融合中心；而當-α <Κ< α時則舍棄此時的檢測結(jié)果；其中a ∈ (O, 1)
4.根據(jù)權利要求2所述的基于可拓關聯(lián)函數(shù)的無線認知傳感器網(wǎng)絡頻譜感知的方法，其特征在于，所述步驟S43中P (L)的計算方式為
5.根據(jù)權利要求4所述的基于可拓關聯(lián)函數(shù)的無線認知傳感器網(wǎng)絡頻譜感知的方法，其特征在于，所述步驟43)中oL = 0.5, Cosnk = 0.5。
6.根據(jù)權利要求2所述的基于可拓關聯(lián)函數(shù)的無線認知傳感器網(wǎng)絡頻譜感知的方法，其特征在于，所述步驟S44中融合中心對授權用戶的判斷方式為: 根據(jù)式V = 仍，計算出融合值U;設定閾值X，iU> λ則授權用戶的判定結(jié)果 i=l為H1，即授權用戶的為工作狀態(tài)；反之當U < λ時，此時判決結(jié)果為Htl，即授權用戶的在非工作狀態(tài)。
7.根據(jù)權利要求6所述的基于可拓關聯(lián)函數(shù)的無線認知傳感器網(wǎng)絡頻譜感知的方法，其特征在于，所述λ的取值范圍為;Lc= (-Μ/2，Μ/2)，其中M為無線認知傳感器網(wǎng)絡中認知用戶 的個數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于可拓關聯(lián)函數(shù)的無線認知傳感器網(wǎng)絡頻譜感知的方法，認知用戶節(jié)點對授權用戶的能量檢測信號判斷是基于二元假設檢驗，通過可拓轉(zhuǎn)換把這種檢測轉(zhuǎn)換為更加直觀的數(shù)值表示法。并通過關聯(lián)函數(shù)計算兩狀態(tài)的關聯(lián)度，判定對授權用戶初期檢測結(jié)果。并把這種結(jié)果發(fā)送到融合中心。由于噪聲干擾和信道衰減對信號能量的影響，對各參數(shù)進行關聯(lián)度計算，得出每個認知用戶節(jié)點的對頻譜信號檢測的準確性，通過分配各參數(shù)權重，把得出的可信度值發(fā)送到融合中心，最終通過對各節(jié)點參數(shù)的計算判定出最終結(jié)果。
文檔編號H04B17/00GK103166723SQ20131008624
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權日2013年3月18日
發(fā)明者王永華, 萬頻, 歐陽升, 楊健, 齊蕾, 王欽若 申請人:廣東工業(yè)大學