[发明专利]认知无线传感器网络的信道选择方法

说明书

本发明公开了一种认知无线传感器网络的信道选择方法，包括获取认知无线传感器网络的网络参数信息；选择是否接入该信道；计算各个信道的信道收益；选定一个信道作为接入信道；更新系统状态；找到最优的信道选择组合，完成认知无线传感器网络的信道选择。本发明从认知用户的角度考虑，设计信道收益函数作为评估指标评价信道选择的质量，通过不断与环境进行交互与学习，引导次用户选择信道质量较优的信道供给认知用户传输数据，从而降低了次用户在通信过程中的信道切换次数，保障了认知用户的服务质量，在减少了对主用户的干扰的同时也提高了通信质量以及频谱利用率。

技术领域

本发明具体涉及一种认知无线传感器网络的信道选择方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展,信息技术也日新月异，无线传感器网络得到了广泛的应用，如智能家居，智慧城市，军事，反恐，救灾，环境监测等领域。由于无线传感器网络是由大量廉价的微型传感器节点组成，节点之间的通信采用的是非授权频谱，而使用非授权频谱的设备数量随着无线通信技术的发展呈指数递增，造成了拥塞，通信的可靠性得不到保障，极大的限制了无线传感器网络的发展。将认知无线电技术引入到传感器网络中是目前解决以上问题的最佳方法，但是引入这项技术的同时也带来了挑战：主用户的随机性与从用户信道的冲突问题，如何选择信道质量较好的授权频谱传输认知用户的数据，使整个网络的时间平均网络效用达到最大，成为许多亟待解决的问题之一。因此，认知无线传感器网络中信道选择问题的研究具有至关重要的意义，如何找到最佳的信道选择方案已成为热点研究领域之一。

认知无线传感器网络中信道选择问题就是选择最优的信道方案以实现最优的网络效用。在认知无线传感器网络中，每个信道主用户(PU)返回信道的概率不同，因而有不同的频谱利用率。当前大多数工作在信道选择策略中假设认知用户(SU)能获取PU的准确信息，在单位时刻t内也不会发生改变，但是实际中，SU很难获取到PU的准确信息，同时PU可能在单位时刻t内重新占用信道，如果随机从空闲信道集中选择信道接入，这样极有可能选到一个PU频繁使用的信道，就会增加PU-SU之间的碰撞率，导致SU的信道切换变得频繁，从而增加了时延，影响系统吞吐量，系统性能也会因为频繁信道切换的巨额成本而显著降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种信道选择科学、有效且信道利用率较高的认知无线传感器网络的信道选择方法。

本发明提供的这种认知无线传感器网络的信道选择方法，包括如下步骤：

S1.获取认知无线传感器网络的网络参数信息；

S2.针对所有的信道，节点n选择接入或者不接入该信道；

S3.根据步骤S2的选择关系，节点n计算各个信道的信道收益；

S4.根据步骤S3得到的各个信道的信道收益，节点n选定一个信道作为接入信道；

S5.节点n根据步骤S4选定的信道，更新系统状态；

S6.重复步骤S2～S5，直至找到最优的信道选择组合，完成认知无线传感器网络的信道选择。

步骤S1所述的认知无线传感器网络的网络参数信息，具体包括信道空闲的概率，主用户重回信道的概率和信道的状态。

步骤S3所述的计算各个信道的信道收益，具体为采用如下公式计算信道收益：