專利名稱：一種基于瑞利商的加權(quán)協(xié)作頻譜感知方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種認(rèn)知無線電系統(tǒng)頻譜感知方法，更具體的涉及ー種基于瑞利商的加權(quán)協(xié)作頻譜感知方法。
背景技術(shù)：
隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，無線通信所提供的業(yè)務(wù)也從初始階段的単一低速話音業(yè)務(wù)逐漸拓展為當(dāng)今的寬帶多媒體業(yè)務(wù)。由于各種不合理的分配政策造成的頻譜資源的匱乏是限制新興的無線通信技術(shù)發(fā)展的主要因素。眾多研究表明，認(rèn)知無線電技術(shù)是目前的最優(yōu)選擇，它能夠大大提高頻譜利用率。認(rèn)知無線電技術(shù)能夠動(dòng)態(tài)地感知無線環(huán)境中的空閑頻段，從而為新的無線通信技術(shù)提供更多的可用頻譜資源。認(rèn)知無線電由軟件無線電技術(shù)發(fā)展而來，是ー種智能的頻譜共享技木。其核心思想就是無線電設(shè)備能感知周圍的無線環(huán)境特征，按照機(jī)會(huì)接入的方式，在不妨礙授權(quán)用戶的正常傳輸?shù)那疤嵯?，通過自適應(yīng)調(diào)整其 傳輸參數(shù)，動(dòng)態(tài)地檢測(cè)和有效地利用空閑頻譜，理論上允許在時(shí)間、頻率以及空間上進(jìn)行多維的頻譜復(fù)用，達(dá)到合理利用無線頻譜資源的目的。頻譜感知是實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無線電的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前的單認(rèn)知用戶檢測(cè)算法主要有能量檢測(cè)、匹配濾波器檢測(cè)和周期平穩(wěn)過程特征檢測(cè)等。單認(rèn)知用戶檢測(cè)性能易受無線信道衰落的影響，檢測(cè)性能差，因此需要多個(gè)認(rèn)知用戶進(jìn)行協(xié)作檢測(cè)。在協(xié)作頻譜感知中，融合中心的決策算法的好壞嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的檢測(cè)概率。硬合并判決檢測(cè)方法中常見的融合準(zhǔn)則有“與”準(zhǔn)則、“或”準(zhǔn)則和“K”秩準(zhǔn)則等，軟合并判決檢測(cè)方法中經(jīng)常使用的融合準(zhǔn)則有似然比準(zhǔn)則和線性加權(quán)準(zhǔn)則等。線性加權(quán)算法主要有等増益合并(EqualGain Combination, EGC)、最大比合并(Maximal Ratio Combination, MRC)和選擇合并(Selecting Combination, SC)等,其中最大比合并有相對(duì)較好的檢測(cè)性能。目前已有的加權(quán)協(xié)作感知方法大多假設(shè)在每個(gè)靜默期認(rèn)知用戶的信道參數(shù)是不變的，由融合中心對(duì)認(rèn)知節(jié)點(diǎn)的感知結(jié)果分配固定的權(quán)重。然而，實(shí)際上每個(gè)認(rèn)知節(jié)點(diǎn)的無線信道是時(shí)刻變化的。在這樣的實(shí)際情況下，仍然對(duì)每個(gè)用戶分配固定的權(quán)重顯然不合理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出了一種基于瑞利商的加權(quán)協(xié)作頻譜感知方法，該方法通過給每個(gè)認(rèn)知用戶在每個(gè)采樣時(shí)刻都分配一個(gè)合適的權(quán)重系數(shù)，使得認(rèn)知無線電中所有感知用戶的采樣信息都能得到充分的利用，從而提高頻譜感知的檢測(cè)性能。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:(I)我們假設(shè)關(guān)于主用戶的狀態(tài)共有兩種Htl與H1, H0用來表示在檢測(cè)頻段內(nèi)主用戶信號(hào)不存在，H1表示在檢測(cè)頻段內(nèi)主用戶信號(hào)存在。在一個(gè)認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中有M個(gè)認(rèn)知用戶共同協(xié)作感知。假設(shè)每個(gè)認(rèn)知用戶在ー個(gè)靜默期的采樣個(gè)數(shù)為N。在不同的假設(shè)條件下第i(i=l，2…M)個(gè)認(rèn)知節(jié)點(diǎn)的第k個(gè)采樣點(diǎn)的接收信號(hào)，可以用下面的ニ元假設(shè)模型來表示:H0: Xi (k) =Iii (k), k=0, 1，…N—1H1: Xi (k) =hj (k) Si (k) +Iii (k) k=0, 1，…N_1其中k是采樣點(diǎn)序列號(hào)，i(i=l，2…M)為認(rèn)知節(jié)點(diǎn)序號(hào)，Si(k)表示主用戶信號(hào)序列，Xi(k)表示第i個(gè)認(rèn)知節(jié)點(diǎn)的接收信號(hào)，hjk)表示信道増益，IiiGO為高斯白噪聲，
且
權(quán)利要求
1.一種認(rèn)知無線電系統(tǒng)頻譜感知方法，其特征在于，所述方法是基于瑞利商的加權(quán)協(xié)作頻譜感知方法，該方法通過給每個(gè)認(rèn)知用戶在每個(gè)采樣時(shí)刻都分配一個(gè)合適的權(quán)重系數(shù)，使得認(rèn)知無線電中所有感知用戶的采樣信息都能得到充分的利用，從而提高頻譜感知的檢測(cè)性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 1)假設(shè)認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中有M個(gè)認(rèn)知用戶用來進(jìn)行協(xié)作頻譜感知檢測(cè)，每個(gè)認(rèn)知用戶在一個(gè)檢測(cè)時(shí)隙中的采樣個(gè)數(shù)為N，每個(gè)認(rèn)知節(jié)點(diǎn)連續(xù)檢測(cè)接收信號(hào)序列； 2)每個(gè)認(rèn)知節(jié)點(diǎn)在本地檢測(cè)中對(duì)接收到的采樣信號(hào)運(yùn)用能量檢測(cè)法，在每個(gè)采樣點(diǎn)，經(jīng)過本地檢測(cè)的信號(hào)能量組成ー個(gè)MXl維的列向量，即:y(k) = [|Xl(k) |2, |x2 (k) |2…|xM(k) |2]T，Xi (k) |2表示在第1(1=1，2...M)個(gè)認(rèn)知用戶在第k(k=l，2,...N)個(gè)采樣點(diǎn)接收信號(hào)的能量； 3)融合中心將每個(gè)認(rèn)知用戶傳送來的信息量與權(quán)重因子相乘，得到在第k個(gè)采樣點(diǎn)上的能量加權(quán)和yc(k)，將N個(gè)采樣點(diǎn)的yc(k)相加得到全局檢測(cè)量yc:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述r。的計(jì)算方法如下: 1)在一定噪聲方差條件下，需要尋找最優(yōu)的權(quán)重系數(shù)W(k)，使得yc(k)最大:
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在主用戶不存在的情況下，統(tǒng)計(jì)檢測(cè)量y(k)服從中心卡方分布，當(dāng)主用戶存在的情況下，統(tǒng)計(jì)檢測(cè)量y(k)服從非中心卡方分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在仿真時(shí)相同虛警概率情況下，檢測(cè)概率隨陣列天線個(gè)數(shù)的増加逐漸提高。
全文摘要
本發(fā)明提供一種認(rèn)知無線電系統(tǒng)頻譜感知方法，所述方法是基于瑞利商的加權(quán)協(xié)作頻譜感知方法，該方法通過給每個(gè)認(rèn)知用戶在每個(gè)采樣時(shí)刻都分配一個(gè)合適的權(quán)重系數(shù)，使得認(rèn)知無線電中所有感知用戶的采樣信息都能得到充分的利用，從而提高頻譜感知的檢測(cè)性能。在相同的仿真條件下，對(duì)于同一虛警概率，基于瑞利商的協(xié)作頻譜感知算法要比最大比合并、等增益合并的檢測(cè)概率都要高，最大比合并跟等增益合并比較接近；對(duì)于給定的信噪比，基于瑞利商的協(xié)作頻譜感知算法要比最大比合并、等增益合并的檢測(cè)概率都要高并隨著參與協(xié)作；檢測(cè)的天線個(gè)數(shù)的增加，基于瑞利商的協(xié)作頻譜感知算法的檢測(cè)性能也大幅提升。
文檔編號(hào)H04B17/00GK103117821SQ20131002853
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者杜利平, 柳飛飛, 周賢偉 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)