[发明专利]一种水下认知声学网络的频谱管理方法

权利要求书

1.一种水下认知声学网络的频谱管理方法，应用于水下认知声学网络，其特征在于，所述水下认知声学网络包括接收机和发射机，所述频谱管理方法，包括：

发射机接收相邻的接收机发送的握手协议，与所述相邻的接收机建立连接；

所述发射机接收所述相邻接收机发送的频谱感知模式，并根据所述频谱感知模式进行本地频谱感知；

所述发射机将本地频谱感知结果、待发送的数据报文的数量以及处于工作状态的其他相邻接收机的频谱分配情况发送至所述相邻接收机；

所述发射机接收所述相邻接收机根据所述本地频谱感知结果、待发送的数据报文的数量以及处于工作状态的其他相邻接收机的频谱分配情况得到的频谱分配决策；

所述发射机接收所述相邻接收机发送的频谱感知模式，并根据所述频谱感知模式进行本地频谱感知，包括：

根据所述频谱感知模式确定所述发射机感知的频率范围；

基于所述频率范围，采用预设的频谱感知神经网络模型对所述发射机接收的声信号进行频谱感知，区分所述水下认知声学网络的声信号和其他声学系统的声信号。

2.根据权利要求1所述的频谱管理方法，其特征在于，所述频谱分配决策包括：所述发射机向所述接收机发送数据报文所采用的数据信道、所述发射机向所述接收机发送数据报文的开始时间和结束时间。

3.根据权利要求2所述的频谱管理方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述发射机根据所述频谱分配决策向所述相邻接收机发送数据报文。

4.根据权利要求3所述的频谱管理方法，其特征在于，所述发射机根据所述频谱分配决策向所述相邻接收机发送数据报文，之前，还包括：

所述发射机根据所述频谱分配决策生成避碰信息；

将所述避碰信息广播给其他相邻接收机。

5.根据权利要求3所述的频谱管理方法，其特征在于，所述发射机根据所述频谱分配决策向所述相邻接收机发送数据报文，之后，还包括：

所述发射机接收所述相邻接收机接收到所述数据报文后发送的应答信息。

6.根据权利要求1所述的频谱管理方法，其特征在于，所述频谱感知神经网络模型的构建包括：

获取发射机接收的声信号样本；

对所述声信号样本进行特征提取，得到特征数据；

利用在预设的感知时间段上的所述特征数据训练预先构建的神经网络模型，得到频谱感知神经网络模型。

7.根据权利要求1所述的频谱管理方法，其特征在于，所述相邻接收机根据所述本地频谱感知结果、待发送的数据报文的数量以及处于工作状态的其他相邻接收机的频谱分配情况得到频谱分配决策，包括：

按照预设的目标函数进行频谱划分得到频谱分配决策；

所述目标函数如下所示：

其中：

所述目标函数的约束条件为：

，如果；

式中，表示在t时刻的频谱分配矩阵中第k个发射机在第n个数据信道上的数据传输率；表示在t时刻的频谱分配矩阵中第k个发射机在第n个数据信道上传输的功率；表示在t时刻的频谱分配矩阵中第n个数据信道与第k个发射机的关系，当第n个数据信道分配给第k个发射机时=1，当第n个数据信道没有分配给第k个发射机时=0；N表示接收机可以获得的用于传输数据的数据信道的数量；表示与接收机相邻的发射机的数量；表示带宽； 表示的平均值，表示的概率分布函数，表示在第n个数据信道上的第k个发射机和接收机之间的瞬时信道响应；表示预设的第k个发射机在第n个数据信道上的中断概率；表示噪音谱密度；表示第k个发射机的电源的功率。