[发明专利]一种基于无线能量的认知网络分簇协作频谱感知方法

权利要求书

1.一种基于无线能量的认知网络分簇协作频谱感知方法，其特征在于：包括认知网络的帧结构设计和基于无线能量采集和传输的分簇协作频谱感知，其中，

所述认知网络的帧结构设计将认知网络的帧结构分为协作频谱感知时隙、能量采集时隙和数据传输时隙，所述协作频谱感知时隙包括本地感知时隙和协作交互时隙，所述协作交互时隙包括K个子时隙；

所述认知网络帧结构的基于无线能量采集和传输的分簇协作频谱感知方法，具体步骤包括：

步骤1、将认知网络中的N个节点平均分为K个簇，并为每个簇选择一个簇头节点，K个簇头节点参与协作频谱感知；

步骤2、采用簇头节点协作频谱感知方法检测主用户是否存在于频谱之中：

如果在协作频谱感知时隙检测到主用户不存在，认知网络在数据传输时隙接入主用户频谱并传输信息；否则，认知网络在数据传输时隙不接入主用户频谱、不传输信息，并等待下一帧重新检测主用户；

步骤3、每个簇内的普通节点在协作频谱感知时隙和能量传输时隙，采用普通节点无线能量采集和传输方法，分别采集和传输主用户发射信号的无线能量。

步骤4、簇头节点在能量传输时隙，采集本簇内所有普通节点发射信号的无线能量，并将无线能量转化成系统电能存储到可充电电池中，当簇头节点在数据传输时隙传输信息时，利用存储的电能补充协作频谱感知所消耗的能量，保证簇头节点拥有足够的传输能量。

2.如权利要求1所述的一种基于无线能量的认知网络分簇协作频谱感知方法，其特征在于，所述步骤1中采用的分簇和簇头选择方法，由以下步骤实现：

(101)计算主用户s和N个认知网络节点m_i之间的距离d(s,m_i)，选择d(s,m_i)最小的前K个节点m_k作为K个簇的初始簇头节点，其中，i＝1,2,…,N，k＝1,2,…,K；

(102)初始化每个簇的节点集合Ω_k＝{m_k}以及初始簇中心c_k＝m_k；

(103)对于剩余N-K个节点，计算每个节点m_i到每个簇k的簇中心c_k的距离d(m_i,c_k)，选择d(m_i,c_k)最小的簇k_i，将m_i归类到相应的簇节点集合中，即Ωki=Ωki∪{mi};]]>

如果某个簇的节点数目已达到D，则不再对该簇分配节点；

(104)对于每个簇k，根据每个簇内的节点集合Ω_k，重新更新簇中心c_k；

(105)对于每个簇k，计算每个簇内的D个节点m_k,j到本簇中心c_k的距离d(m_k,j,c_k)，选择距离最小的节点m_k,j*更新本簇的簇头节点，其中，j＝1,2,…,D；

(106)用更新后的簇头节点作为每个簇的初始簇头，反复执行步骤2至步骤5，直至每个簇的簇头节点不再发生任何变化，记录每个簇的簇节点集合Ω_k和相应的簇头节点m_k,j*。