一种无线频谱信道感知方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无线频谱信道感知方法及系统。该方法包括：获取待感知区域中各移动终端的剩余电量；根据各所述移动终端的剩余电量，确定满足感知无线信道条件的移动终端，记为感知移动终端；根据感知效果公式，确定在感知效果最大时，需要各所述感知移动终端感知的无线信道；启动所述感知移动终端对各自所需要感知的无线信道进行感知。本发明专利技术提供的数据读取方法及系统，具有感知效果好、算法复杂度低的特点。

Radio spectrum channel sensing method and system

The invention discloses a radio spectrum channel sensing method and a system thereof. The method comprises: acquiring the remaining power to the mobile terminal in the sensing area; according to the residual energy of each of the mobile terminal, the mobile terminal determines the wireless channel conditions meet the perception, perception as a mobile terminal; according to the perceived effect formula, determine the maximum effect in perception, the perception of the wireless channel to the mobile terminal sensing; start the perception of the mobile terminal in a wireless channel to their perception of perception. The data reading method and the system provided by the invention have the advantages of good perception effect and low complexity of the algorithm.

【技术实现步骤摘要】
一种无线频谱信道感知方法及系统
本专利技术涉及数据传输领域，特别是涉及一种无线频谱信道感知方法及系统。
技术介绍
对较大地理范围的无线频谱资源进行感知，可以找到空闲的频段，进行数据传输。现有技术中通常基于贪婪算法和线性规划舍入法来将频谱感知的任务分配给移动终端用户。基于贪婪算法的设计方法为：每次从所有的用户中选择一个报酬小于规定报酬的用户，给这个用户分配无线频谱感知信道，使感知效果函数到达最大，当所有用户全部选择一遍，或者报酬条件不满足，则分配任务结束。该方法没有考虑用户的能量消耗，认为所有用户不论剩余能量多少均能参与感知信道。算法中没有给出明确的感知效果函数表达式，同时算法的优化效果不明显。基于线性规划舍入法的设计方法为：将感知效果函数松弛为线性函数，采用已有的线性规划方法求解线性函数的最优值，根据线性问题的最优解，采用舍入法求解感知效果的最优值。该方法同样没有考虑用户的能量消耗，认为所有用户不论剩余能量多少均能参与感知信道，没有给出明确的感知效果函数表达式。而且，在求解线性函数的过程中，采用的线性规划算法的复杂度比较高，优化效率比较低。可见，现有技术中，基于贪婪算法的设计方法达到的感知效果与最优值的差距较大，基于线性规划舍入法的设计方法的算法复杂度较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无线频谱信道感知方法及系统，具有感知效果好、算法复杂度低的特点。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种无线频谱信道感知方法，所述方法包括：获取待感知区域中各移动终端的剩余电量；根据各所述移动终端的剩余电量，确定满足感知无线信道条件的移动终端，记为感知移动终端；根据感知效果公式确定在感知效果f最大时，各所述感知移动终端所需要感知的无线信道，其中，M为待感知区域的数量，N为待感知信道的数量，m为j区域内的子区域数量，yi为承担感知信道i的任务的所述感知移动终端所占的子区域的数量，wji为位于j区域内、用于感知信道i的所述感知移动终端的感知效果权值；启动所述感知移动终端对各自所需要感知的无线信道进行感知。可选的，所述根据各所述移动终端的剩余电量，确定满足感知无线信道条件的移动终端，记为感知移动终端，具体包括：判断所述移动终端的剩余电量是否大于设定阈值；如果是，则将所述移动终端确定为所述感知移动终端。可选的，所述方法还包括：所述移动终端每进行一次信道感知，重新对所述移动终端的剩余电量进行一次获取，并重新确定感知移动终端。可选的，在所述根据感知效果公式，确定在感知效果f最大时，各所述感知移动终端所需要感知的无线信道之前，还包括：获取需要支付给各所述感知移动终端的报酬；判断所需支付的报酬总和是否小于设定值；所述根据感知效果公式，确定在感知效果f最大时，各所述感知移动终端所需要感知的无线信道，具体包括：当所需支付的报酬总和小于设定值时，根据所述感知效果公式，确定在感知效果最大时，各所述感知移动终端所需要感知的无线信道；当所需支付的报酬总和大于等于所述设定值时，重新确定所述感知移动终端，直到所需支付的报酬总和小于所述设定值，之后，根据所述感知效果公式，确定在感知效果最大时，各所述感知移动终端所需要感知的无线信道。可选的，所述根据感知效果公式确定在感知效果f最大时，需要各所述感知移动终端感知的无线信道，具体包括：随机产生多个感知矩阵，记为第一代感知矩阵，所述感知矩阵的每行表示一个所述感知移动终端，每列表示一个所述无线信道，所述感知矩阵中的元素xki＝1表示第k个感知移动终端感知第i个无线信道，元素xki＝0表示第k个感知移动终端没有感知第i个无线信道，每个所述感知移动终端感知一个所述无线信道，且xki满足其中，K(j)为j区域内移动终端的集合，N为待感知信道的数量，nj为j区域内的所述感知移动终端的数量；根据所述感知效果公式计算各所述第一代感知矩阵的感知效果；将感知效果最大的所述第一代感知矩阵记为第一代全局最优矩阵；将所述第一代感知矩阵向所述第一代全局最优矩阵进行优化，得到优化后的矩阵，记为第二代感知矩阵；根据所述第一代感知矩阵和所述第二代感知矩阵，执行感知矩阵优化循环体，得到第三代感知矩阵；根据第n-1代感知矩阵和第n代感知矩阵，多次执行所述感知矩阵优化循环体，直到得到的第n+1代感知矩阵收敛至稳定状态不再变化，得到代表各所述感知移动终端所需要感知的无线信道的感知矩阵，其中，n为大于1的整数；所述感知矩阵优化循环体具体包括：根据所述感知效果公式计算各所述第n代感知矩阵的感知效果；将所述第n代感知矩阵的感知效果与所述第n代感知矩阵对应的第n-1代感知矩阵的感知效果进行比较，将感知效果大的感知矩阵记为局部最优矩阵；将所述第n-1代感知矩阵和第n代感知矩阵中感知效果最大的感知矩阵记为全局最优矩阵；以设定概率将所述第n代感知矩阵向所述局部最优矩阵和所述全局最优矩阵进行优化，得到第n+1代感知矩阵。本专利技术还提供了一种无线频谱信道感知系统，所述系统包括：剩余电量获取单元，用于获取待感知区域中各移动终端的剩余电量；感知移动终端确定单元，用于根据各所述移动终端的剩余电量，确定满足感知无线信道条件的移动终端，记为感知移动终端；感知任务确定单元，用于根据感知效果公式确定在感知效果f最大时，各所述感知移动终端所需要感知的无线信道，其中，M为待感知区域的数量，N为待感知信道的数量，m为j区域内的子区域数量，yi为承担感知信道i的任务的所述感知移动终端所占的子区域的数量，wji为位于j区域内、用于感知信道i的所述感知移动终端的感知效果权值；信道感知单元，用于启动所述感知移动终端对各自所需要感知的无线信道进行感知。可选的，所述感知移动终端确定单元，具体包括：剩余电量判断子单元，用于判断所述移动终端的剩余电量是否大于设定阈值；移动终端确定子单元，用于当所述移动终端的剩余电量大于设定阈值时，将所述移动终端确定为所述感知移动终端。可选的，所述剩余电量获取单元还用于在所述移动终端每进行一次信道感知后，重新对所述移动终端的剩余电量进行一次获取；感知移动终端确定单元还用于在所述剩余电量获取单元重新获取所述移动终端的剩余电量后，根据所述移动终端的剩余电量重新确定感知移动终端。可选的，所述系统还包括：报酬获取单元，用于获取需要支付给各所述感知移动终端的报酬；报酬总和判断单元，用于判断所需支付的报酬总和是否小于设定值；感知移动终端重新确定单元，用于当所需支付的报酬总和是大于等于所述设定值时，重新确定所述感知移动终端，直到所需支付的报酬总和小于所述设定值；感知任务确定单元还用于在所需支付的报酬总和小于设定值，或是，重新确定所述感知移动终端之后，根据所述感知效果公式，确定在感知效果最大时，各所述感知移动终端所需要感知的无线信道。可选的，所述感知任务确定单元，具体包括：感知矩阵生成子单元，用于随机产生多个感知矩阵，记为第一代感知矩阵，所述感知矩阵的每行表示一个所述感知移动终端，每列表示一个所述无线信道，所述感知矩阵中的元素xki＝1表示第k个感知移动终端感知第i个无线信道，元素xki＝0表示第k个感知移动终端没有感知第i个无线信道，每个所述感知移动终端感知一个所述无线信道，且xki满足其中，K(j)为j区域内移动终端的集合，N为待感知信道的数量，nj为j区域内的所述感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线频谱信道感知方法，其特征在于，所述方法包括：获取待感知区域中各移动终端的剩余电量；根据各所述移动终端的剩余电量，确定满足感知无线信道条件的移动终端，记为感知移动终端；根据感知效果公式

【技术特征摘要】
1.一种无线频谱信道感知方法，其特征在于，所述方法包括：获取待感知区域中各移动终端的剩余电量；根据各所述移动终端的剩余电量，确定满足感知无线信道条件的移动终端，记为感知移动终端；根据感知效果公式确定在感知效果f最大时，各所述感知移动终端所需要感知的无线信道，其中，M为待感知区域的数量，N为待感知信道的数量，m为j区域内的子区域数量，yi为承担感知信道i的任务的所述感知移动终端所占的子区域的数量，wji为位于j区域内、用于感知信道i的所述感知移动终端的感知效果权值；启动所述感知移动终端对各自所需要感知的无线信道进行感知。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各所述移动终端的剩余电量，确定满足感知无线信道条件的移动终端，记为感知移动终端，具体包括：判断所述移动终端的剩余电量是否大于设定阈值；如果是，则将所述移动终端确定为所述感知移动终端。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述移动终端每进行一次信道感知，重新对所述移动终端的剩余电量进行一次获取，并重新确定感知移动终端。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据感知效果公式，确定在感知效果f最大时，各所述感知移动终端所需要感知的无线信道之前，还包括：获取需要支付给各所述感知移动终端的报酬；判断所需支付的报酬总和是否小于设定值；所述根据感知效果公式，确定在感知效果f最大时，各所述感知移动终端所需要感知的无线信道，具体包括：当所需支付的报酬总和小于设定值时，根据所述感知效果公式，确定在感知效果最大时，各所述感知移动终端所需要感知的无线信道；当所需支付的报酬总和大于等于所述设定值时，重新确定所述感知移动终端，直到所需支付的报酬总和小于所述设定值，之后，根据所述感知效果公式，确定在感知效果最大时，各所述感知移动终端所需要感知的无线信道。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述根据感知效果公式确定在感知效果f最大时，需要各所述感知移动终端感知的无线信道，具体包括：随机产生多个感知矩阵，记为第一代感知矩阵，所述感知矩阵的每行表示一个所述感知移动终端，每列表示一个所述无线信道，所述感知矩阵中的元素xki＝1表示第k个感知移动终端感知第i个无线信道，元素xki＝0表示第k个感知移动终端没有感知第i个无线信道，每个所述感知移动终端感知一个所述无线信道，且xki满足其中，K(j)为j区域内移动终端的集合，N为待感知信道的数量，nj为j区域内的所述感知移动终端的数量；根据所述感知效果公式计算各所述第一代感知矩阵的感知效果；将感知效果最大的所述第一代感知矩阵记为第一代全局最优矩阵；将所述第一代感知矩阵向所述第一代全局最优矩阵进行优化，得到优化后的矩阵，记为第二代感知矩阵；根据所述第一代感知矩阵和所述第二代感知矩阵，执行感知矩阵优化循环体，得到第三代感知矩阵；根据第n-1代感知矩阵和第n代感知矩阵，多次执行所述感知矩阵优化循环体，直到得到的第n+1代感知矩阵收敛至稳定状态不再变化，得到代表各所述感知移动终端所需要感知的无线信道的感知矩阵，其中，n为大于1的整数；所述感知矩阵优化循环体具体包括：根据所述感知效果公式计算各所述第n代感知矩阵的感知效果；将所述第n代感知矩阵的感知效果与所述第n代感知矩阵对应的第n-1代感知矩阵的感知效果进行比较，将感知效果大的感知矩阵记为局部最优矩阵；将所述第n-1代感知矩阵和第n代感知矩阵中感知效果最大的感知矩阵记为全局最优矩阵；以设定概率将所述第n代感知矩阵向所述局部最优矩阵和所述全局最优矩阵进行优化，得到第n+1代感知矩阵。6.一种无线频谱信道感知系统，其特征在于，所述系统包括：剩余电量获取单元，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟临博，杨峰，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东,37