基于无线传感器网络可靠感知的频谱共享方法

摘要

本发明公开了基于无线传感器网络可靠感知的频谱共享方法，通过引入无线传感器网络辅助认知无线电，按照传感器节点与融合中心的距离大小选取合适的传感器节点参与感知；次用户首先与传感器网络通信，传感器网络实时监测主用户网络可用及潜在可用的频谱空洞，并将信息有效反馈给次用户；利用该可靠的频谱感知结果，获得当前可用于分配的频谱资源，将量子菌群算法中的每个细菌表征为一种频谱分配方案，通过对细菌进行量子位编码，测量及更新来完成目标频谱的分配。本发明方法可以有效感知频谱，并实现认知用户与主用户在同一区域共存而不干扰主用户的正常通信，有效提高目前投入运营的无线频段的利用率，降低网络运营成本。

主权项

基于无线传感器网络可靠感知的频谱共享方法，包含如下步骤：步骤一：构建具有无线传感器辅助认知无线电网络，无线传感器网络结构采用能耗较小且鲁棒性较强的有融合中心的并行结构；步骤二：融合中心根据最小距离的原则选择传感器节点参与频谱感知；步骤三：融合中心向由步骤二所选出的传感器发送信息，接收到该信息的传感器节点则开始感知信道，没有收到信息的传感器则进入休眠状态；步骤四：参与感知的传感器节点先独立以能量检测方式感知频谱，然后将各自所检测的结果0或1，以1bit信息发送给融合中心，融合中心按照“或”准则对收到的各个数据进行融合，最后由融合中心统一判决当前频谱状态；步骤五：将频谱分配问题转换为图论着色的优化问题，根据无线传感器网络频谱感知结果，确定当前可用于分配的频谱资源，得到可用频谱矩阵L、效益矩阵B、干扰约束矩阵C；步骤六：在当前可用于分配的频谱资源中引入量子菌群算法，用量子菌群算法中每个细菌的状态表示一种频谱分配策略，对细菌进行量子位编码，测量和更新；进而实现公平有效的分配机制，其又包括如下子步骤：步骤1为在当前可用于分配的频谱资源中引入量子菌群算法，将细菌种群和位置信息分别编码成量子染色体和基因信息，并初始化参数；步骤2：对细菌进行测量，将细菌测量值对应到无干扰分配矩阵A中，并进行适应度评估；步骤3：对细菌依次实施量子趋化操作、量子繁殖操作、量子迁徙操作实现种群的更新，计算新的适应度值，保存较优适应度值及其对应的染色体，直至寻找到最优解，即目标频谱分配方案，实现公平有效的分配机制。