认知传感器网络中一种空闲信道搜索方法

摘要

本发明的目的在于提供一种认知无线电系统中最优空闲信道搜索方法，具体步骤如下：根据主用户对信道占用的特性计算信道利用率以及该时刻信道空闲概率；综合考虑信道利用率和信道空闲概率因素，构建信道选择函数，计算信道在该时刻的信道选择函数值；将这些信道选择函数值进行降序排列，按照降序排列后的信道顺序检测，直到检测到第一个空闲信道时停止搜索；若未搜索到空闲信道，次用户等待一段时间后检测原先占用信道是否空闲，若空闲则使用该信道，若信道繁忙则进行下一轮搜索。使用该优化算法可以大大降低搜索到第一个空闲信道的时延，从而使次用户自身业务的平均中断概率最小化。

主权项

1.一种认知无线电系统中空闲信道的搜索方法，其特征在于该方法包括以下步骤：a.计算信道在检测时刻t₁的信道空闲概率，假设次用户在t₁时刻正使用信道m，次用户采用周期性频谱检测方式，在t₂时刻检测到主用户重新占用信道m，为了不与主用户发生碰撞，次用户立刻退出信道m，搜索其他空闲信道，令Δ＝t₂-t₁；b.令信道总数为N，计算信道i，i＝1，2，...m-1，m+1，...，N，在Δ时间内状态变为空闲的概率，设在Δ时间内信道状态一直为空闲的概率为一直为忙的概率为由忙变为空闲的概率为则：$P_{00}^i\left(\Delta \right)=\frac{{\lambda }_{{\mathrm{ON}}^i}}{{\lambda }_{{\mathrm{ON}}^i}+{\lambda }_{{\mathrm{OFF}}^i}}+\frac{{\lambda }_{{\mathrm{OFF}}^i}}{{\lambda }_{{\mathrm{ON}}^i}+{\lambda }_{{\mathrm{OFF}}^i}}{e}^{-({\lambda }_{{\mathrm{ON}}^i}+{\lambda }_{{\mathrm{OFF}}^i})\Delta }=(1-u_i)+u_i·e^{-({\lambda }_{{\mathrm{ON}}^i}+{\lambda }_{{\mathrm{OFF}}^i})\Delta }$$P_{11}^i\left(\Delta \right)=\frac{{\lambda }_{{\mathrm{OFF}}^i}}{{\lambda }_{{\mathrm{ON}}^i}+{\lambda }_{{\mathrm{OFF}}^i}}+\frac{{\lambda }_{{\mathrm{ON}}^i}}{{\lambda }_{{\mathrm{ON}}^i}+{\lambda }_{{\mathrm{OFF}}^i}}{e}^{-({\lambda }_{{\mathrm{ON}}^i}+{\lambda }_{{\mathrm{OFF}}^i})\Delta }=u_i+(1-u_i)·e^{-({\lambda }_{{\mathrm{ON}}^i}+{\lambda }_{{\mathrm{OFF}}^i})\Delta }$$P_{10}^i\left(\Delta \right)=1-P_{11}^i\left(\Delta \right)=(1-u_i)-(1-u_i){·e}^{-({\lambda }_{{\mathrm{ON}}^i}+{\lambda }_{{\mathrm{OFF}}^i})\Delta }$其中为信道忙的平均时长，为信道空闲的平均时长，c.计算信道选择函数其中w为权重因子，0＜w＜1，d.将除了信道m外的其它N-1个信道的Sⁱ(Δ)进行降序排列，并令k＝1；e.对按照降序排列后的N-1个信道顺序进行依次检测，若信道第一个被检测到状态为空闲，则次用户使用信道停止搜索；若未搜索到空闲信道，转步骤f；f.次用户等待一段时间Tw，K＝K+1，回到步骤e。