[發(fā)明專利]多用戶頻譜感知中的偽均勻量化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310030617.3
• 申請(qǐng)日: 2013-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN103117793A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓維佳;李贊;司江勃;謝夢(mèng);王丹洋;郝本建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/08
• 分類號(hào): H04B7/08;H04B17/00
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;黎漢華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及量化技術(shù)，特別涉及一種多用戶頻譜感知中的偽均勻量化方法，可用于認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)中的多用戶頻譜感知。

背景技術(shù)

隨著無(wú)線和移動(dòng)通信的迅速發(fā)展，日益增長(zhǎng)的無(wú)線頻譜需求與有限的頻譜資源之間的矛盾已經(jīng)成為當(dāng)前無(wú)線通信行業(yè)的突出矛盾，然而與此同時(shí)，又存在著大量授權(quán)的頻譜被閑置或者利用率極低的現(xiàn)象。為了改善頻譜利用率低下的現(xiàn)狀，J.Mitola等人提出了認(rèn)知無(wú)線電的概念，其主要思想是在已授權(quán)的頻段內(nèi)尋找空閑頻譜，在不影響授權(quán)用戶正常通信的前提下，允許認(rèn)知用戶能夠感知、識(shí)別并接入當(dāng)前空閑的頻段，從而大幅提高頻譜利用率。為了達(dá)到充分利用頻譜并且盡量保護(hù)授權(quán)用戶的目的，認(rèn)知用戶必須準(zhǔn)確地感知其周圍的頻譜占用情況，以盡量減小對(duì)授權(quán)用戶正常通信的干擾，因此認(rèn)知無(wú)線電中的頻譜感知研究受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。

現(xiàn)有的頻譜感知算法可以分為單用戶頻譜感知和多用戶協(xié)作感知CSS兩大類，而其中的多用戶協(xié)作感知，通過多個(gè)認(rèn)知用戶間的相互協(xié)作，可以有效降低陰影衰落和噪聲不確定性等因素的影響，從而降低對(duì)單個(gè)用戶的感知要求，提高認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的整體性能。

在集中式CSS中，參與協(xié)作的認(rèn)知用戶將各自的相關(guān)感知信息匯報(bào)給融合中心，然后由融合中心做出最終的決策。這種集中式的CSS通常分為兩種模式：1）各協(xié)作認(rèn)知用戶先將各自的觀測(cè)數(shù)據(jù)生成檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，然后匯報(bào)給融合中心，由融合中心做最終決策；2）各協(xié)作認(rèn)知用戶將觀測(cè)數(shù)據(jù)全部傳送給融合中心，由融合中心處理這些數(shù)據(jù)進(jìn)而做最終決策。很顯然，第二種模式所需的通信開銷會(huì)非常大，因此在認(rèn)知無(wú)線電中，多采用第一種模式。而對(duì)于第一種模式的CSS，有兩種融合準(zhǔn)則：1）硬判決融合準(zhǔn)則，此時(shí)各協(xié)作認(rèn)知用戶僅向融合中心匯報(bào)他們各自的感知決策，然后由融合中心根據(jù)各用戶的判斷來(lái)做最終決策；2）軟判決融合SDF準(zhǔn)則，各協(xié)作認(rèn)知用戶向融合中心匯報(bào)的是他們各自的量化后的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量。而本質(zhì)上，硬判決融合準(zhǔn)則是軟判決融合準(zhǔn)則的一種特例，因此我們可以只考慮CSS中的SDF情況。

SDF準(zhǔn)則主要由兩部分構(gòu)成：量化和數(shù)據(jù)融合。在實(shí)際應(yīng)用中，檢測(cè)器在給定的信噪比范圍內(nèi)具有確定的接收機(jī)工作特性曲線ROC，而協(xié)作頻譜感知的ROC是由量化方法決定的，因此，在CSS中，采用一種適當(dāng)?shù)牧炕椒?，可以有效地提高最終的感知性能。

目前最常用于CSS中的量化方法是均勻量化方法和Lloyd-Max量化方法。均勻量化方法中，量化電平值和量化門限較容易獲得，計(jì)算開銷較低，但是由于不考慮實(shí)際應(yīng)用中信號(hào)本身的特點(diǎn)，在協(xié)作頻譜感知中體現(xiàn)出較差的感知性能。Lloyd-Max量化法雖然結(jié)合了信號(hào)本身的分布特點(diǎn)而使協(xié)作頻譜感知系統(tǒng)具有較好的感知性能，但是該方法都是基于對(duì)數(shù)似然比LLR或者似然比LR域進(jìn)行量化，而事實(shí)上LLR域的概率密度函數(shù)在某些應(yīng)用中是無(wú)法得到的，這就需要量化方法可以應(yīng)用在其他域上。另外，當(dāng)協(xié)作的認(rèn)知用戶數(shù)量或者每個(gè)用戶的量化電平個(gè)數(shù)增大時(shí)，Lloyd-Max量化方法在估計(jì)虛警概率和檢測(cè)概率時(shí)的計(jì)算開銷會(huì)隨之快速增大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種用于多用戶頻譜感知中的偽均勻量化方法，以有效降低多用戶頻譜感知系統(tǒng)中對(duì)感知性能估計(jì)時(shí)的計(jì)算開銷，同時(shí)能使感知系統(tǒng)獲得較好的感知性能，并且適用于任何類型的檢測(cè)器。

為了完成上述目的，本發(fā)明提出用于多用戶頻譜感知中的偽均勻量化方法，包括如下步驟：

（1）感知用戶將檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量的均值和方差上報(bào)到融合中心；

（2）融合中心根據(jù)各感知用戶上傳的數(shù)據(jù)計(jì)算量化門限ε_i：

（2.1）融合中心確定第i個(gè)感知用戶的第j個(gè)量化電平值：q_j,i＝j(luò)，其中，i＝1，2,...,K，K為感知用戶的個(gè)數(shù)，j＝0,1,...,L-1，L表示每個(gè)感知用戶的量化電平個(gè)數(shù)；

（2.2）融合中心根據(jù)量化電平值q_j，i計(jì)算檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量T_f：