[發明專利]一種大小尺度衰落信道下寬帶協作頻譜感知方法

有效

• 申請號: 201510088180.8
• 申請日: 2015-02-26
• 公開（公告）號: CN104702355B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 劉明騫;陳健;李軍芳
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B17/382
• 分類號: H04B17/382;H04B17/336
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體涉及一種大小尺度衰落信道下寬帶協作頻譜感知方法。

背景技術

在認知無線電網絡中，為了不對主用戶造成有害的干擾，認知用戶需要通過頻譜感知的方式，對主用戶進行判斷是否存在。精確的頻譜感知可以在不對主用戶產生干擾的同時，提高認知用戶的接入機會，提高頻譜資源的利用率。由于認知用戶與主用戶相對位置的隨機性，使得兩者之間的無線信道也具有隨機性。與理想信道相比，衰落信道對頻譜感知的可靠性影響較大。

對于小尺度衰落信道或陰影衰落信道，單個認知用戶受無線信道環境的影響，接收信噪比明顯下降，感知性能受到嚴重的影響，甚至出現隱終端的情況。由于認知用戶的獨立性和隨機性，基于多個認知用戶的協作頻譜感知能夠明顯的減小衰落信道的影響，提高頻譜感知的性能。

在協作頻譜感知中，各認知用戶將感知結果通過報告信道傳輸到融合中心，通過一定的融合準則和判決準則，得到最終的感知結果。因此，在協作感知過程中，感知信道和報告信道都將會受到衰落信道的影響，增加了報告信道的誤碼率，降低了認知用戶的感知性能。目前，針對衰落信道下協作頻譜感知技術，一些學者已展開了研究。Herath S P等人提出的衰落信道的頻譜感知，僅考慮了無線信道的衰落對感知信道的影響，而沒有考慮無線信道的衰落對報告信道傳輸誤碼率的影響(Herath S P,Rajatheva N,Tellambura C.Energy detection of unknown signals in fading and diversity reception[J].Communications,IEEE Transactions on,2011,59(9):2443-2453.)。Rao A等人給出了獨立不同分布的小尺度衰落信道下感知信道的檢測概率和虛警概率，沒有考慮大尺度衰落對感知性能的影響(Rao A,Alouini M S.Performance of cooperative spectrum sensing over non-identical fading environments[J].Communications,IEEE Transactions on,2011,59(12):3249-3253.)。Hussain S等人提出了報告信道的傳播特性分析在認知無線網絡中重要性(Hussain S,Fernando X.Performance Analys is of Relay-Based Cooperative Spectrum Sens ing in Cognitive Radio Networks over Non-Identical Nakagami-m Channels[J].Communications,IEEE Transactions on,2014,62(8):2733-2746.)。Wang Q等人在考慮報告信道傳輸誤碼的情況下，給出了全局檢測概率和虛警概率的范圍(Wang Q,Yue D W,Lau F C M.Performance of cooperative spectrum sens ing over fading channels with low signal-to-noise ratio[J].Communications,IET,2012,6(13):1988-1999.)。但是，Hussain S和Wang Q均沒有考慮大尺度衰落信道中，傳播距離以及不同的傳播路徑引起的路徑損耗指數對報告信道誤碼率的影響。

發明內容

本發明的目的是克服上述已有技術的不足，提出了一種大小尺度衰落信道下寬帶協作頻譜感知方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

S1構建大小尺度衰落信道下寬帶協作頻譜感知系統模型；

S2按照寬帶頻譜分成L個窄帶頻譜，并將次用戶分成L個簇；

S3在小尺度衰落信道下，各個次用戶利用能量檢測的方法對窄帶頻譜進行感知；

S4根據簇頭到融合中心的路徑損耗指數、方差及傳播距離，選擇最優的簇頭；

S5簇頭利用“或”準則，對簇內的次用戶的感知結果進行信息融合判決，實現簇內的協作頻譜感知；

S5通過簇間的協作，融合中心將所有的簇頭信息進行合并，實現對寬帶頻譜的感知。在上述技術方案的基礎上，所述將寬帶頻譜分成L個窄帶頻譜包括：

所述寬帶頻譜內包含L個窄帶頻譜,按照窄帶信號的個數，將次用戶按照距離最小的原則分成相應的L個簇。

在上述技術方案的基礎上，所述小尺度衰落信道下，各個次用戶對窄帶頻譜進行感知包括：