生物友好的高效利用频谱资源的认知水声网络通信方法

摘要

本发明涉及一种生物友好的高效利用频谱资源的认知水声网络通信方法，包括：UCANs中的主用户为海洋哺乳动物，传感器节点为次级用户，以海洋哺乳动物的发声占用的频段为授权频段，将授权频段分为两部分，对于使用频率高的频段海洋哺乳动物有优先使用权；认知用户接收到认知中心的同意通信信息后，对信道进行频谱感知，发送功率需要低于对海洋哺乳动物的听力阈值；认知用户根据认知中心的分配信息进行通信，在通信过程中仍然需要进行频谱感知。本发明能够避免传感器节点通信对海洋哺乳动物间通信的干扰，同时合理利用与分配水下频谱资源，基于认知技术，实现频谱资源的高效利用。

主权项

一种生物友好的高效利用频谱资源的认知水声网络通信方法，包括下列步骤：步骤一：UCANs中的主用户为海洋哺乳动物，传感器节点为次级用户，以海洋哺乳动物的发声占用的频段为授权频段，将授权频段分为两部分，对于使用频率高的频段海洋哺乳动物有优先使用权，传感器节点与海洋哺乳动物不能同时在该频段通信；对于授权频段中的其他频段，传感器节点作为次级用户，通过功率控制实现主用户与次级用户的频谱共享；当传感器节点有数据需要发送时，首先向认知中心发送通信请求，认知中心在收到请求后，需要向认知用户反馈是否同意通信信号；步骤二：认知用户接收到认知中心的同意通信信息后，对信道进行频谱感知，感知各个子信道所处的状态，即忙碌还是空闲，以及各主用户与认知用户的发送功率发送信道信息，并将频谱感知结果发送给认知中心。步骤三：认知中心需要根据感知结果为认知用户分配发送功率与传输信道，认知节点的发送功率需要低于对海洋哺乳动物的听力阈值P_th：$P_{th}=(k·10\lg d+\frac{d}{1000}·10\lg f_n)·{10}^{\left(0.1\right(\delta -170.77\left)\right)}$其中，k是路径损耗系数，反映信号传播的几何形状：k＝1用于圆柱形传播，k＝2用于球形传播，d是距离当前接入的认知用户最近的海洋哺乳动物与当前认知用户的距离，f_n是第n个信道的中心频率，δ是海洋哺乳动物的行为影响阈值，单位为dBμPa，听力阈值是一个功率上限，当海洋哺乳动物感知到的声音信号功率低于该值时，将不会对这个声音信号做出任何反应；同时将认知用户的发送功率与发送信道分配结果发送给认知用户。步骤四：认知用户根据认知中心的分配信息进行通信，在通信过程中仍然需要进行频谱感知，监听其周围主用户对信道的使用情况，如果需要更换信道，则需再次向认知中心发出请求，进行新一轮的功率分配与信道分配。