[發明專利]一種基于NS3的高動態電磁頻譜認知管理系統及其方法

在審

• 申請號: 201710574102.8
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107566062A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 崔翠梅;楊德智;汪一鳴;朱錫芳
• 申請（專利權）人: 常州工學院
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391;H04W16/10;H04W16/22
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司32252
• 代理人: 李小靜

1.一種基于NS3的高動態電磁頻譜認知管理系統，其特征在于，包括MCRN網絡，所述MCRN網絡包括M個主用戶組成的主用戶群PUs、N個認知用戶組成的認知用戶群CRs和一個認知用戶融合中心；

所述M個主用戶組成的主用戶群PUs與N個認知用戶組成的認知用戶群CRs共享C個正交授權信道；

所述M個主用戶組成的主用戶群PUs、N個認知用戶組成的認知用戶群CRs與所述認知用戶融合中心之間相通信連接；

每個所述認知用戶CR中包括有MCRE-NS3擴展模塊，所述MCRE-NS3擴展模塊中包括四個子模塊，所述四個子模塊分別為頻譜智能感知模塊、頻譜決策模塊、頻譜智能切換模塊和頻譜共享模塊。

2.根據權利要求1所述的基于NS3的高動態電磁頻譜認知管理系統，其特征在于，所述頻譜智能感知模塊用來負責感知某段時間、某一空間的主用戶PU是否占用某一授權信道，根據所加載的靜態主用戶PU數據庫推測主用戶PU的活動狀態，所述主用戶PU的活動狀態包括啟用狀態ON或禁用狀態OFF。

3.根據權利要求2所述的基于NS3的高動態電磁頻譜認知管理系統，其特征在于，所述頻譜智能感知模塊用來負責感知某段時間、某一空間的主用戶PU是否占用某一授權信道的方式為兩種,分別為獨立感知方式和協同感知方式：

所述獨立感知方式為在某一信道c處在空閑狀態H₀或被主用戶PU占用的狀態H₁的條件下，第j個認知用戶CR_j(j＝1,2,...,N)接收到第i個主用戶PU_i(i＝1,2,...,M)的信號表達式分別為公式(1)所示：

其中代表第i個主用戶PU_i的發射信號在CR_j處的接收信號強度，w(n)為高斯白噪聲，i、j與n均為自然數，第j個認知用戶CR_j接收到第i個主用戶PU_i的發射信號的平均功率為：

其中K為采樣數，若則信道c處在被主用戶PU占用的占用狀態H₁，則信道c處于空閑狀態H₀，沒被主用戶PU占用，λ為設定的能量檢測閾值；

所述協同感知方式為由于電磁頻譜的高動態性及復雜的地理環境，若所述獨立感知方式中的第j個認知用戶CR_j(j＝1,2,...,N)接收第i個主用戶PU_i的信號強度弱到不能準確、快速判斷PU是否占用某一授權信道時，第j個認知用戶CR_j就可以切換到協同頻譜感知方式以增加感知的準確性和時間敏捷性，具體的協同頻譜感知方式為：第j個認知用戶CR_j根據最小臨界功率其中A^*為目標檢測概率，p_f為虛警概率，選擇其射頻覆蓋范圍內接收第i個主用戶PU_i信號較強的認知用戶CR_i作為中繼用戶，其中，i≠j，采用動態可變時分多址接入DV-TDMA調度機制進行AF放大轉發協作，那么CR_j在信道c接收到PU_i的最終信號Y_j,i表示為：

Y_j,i＝θ_j,iS_j,i+W_j,i(3)

式中在H₀條件下，θ_j,i＝0或在H₁條件下，θ_j,i＝1，信號噪聲G_ji,i＝E{|h_ji,i|²}

表示認知用戶CR_j與認知中繼用戶間的平均信道增益，h_pj,i，h_ji,i，h_pi,i分別表示主用戶PU_i與認知用戶CR_j、認知用戶CR_j與認知中繼用戶CR_i、主用戶PU_i與認知中繼用戶CR_i間的瞬時信道增益，認知用戶CR_j與認知中繼用戶CR_i間的功率放大因子，w_j,i、w_i,i分別表示主用戶PU_i與認知用戶CR_j、主用戶PU_i與認知中繼用戶CR_i間的噪聲。根據能量檢測E(Y_j,i)＝|Y_j,i|²≥λ，則認知用戶融合中心判決處在被主用戶PU占用的占用狀態H₁,否則信道c處于空閑狀態H₀，沒被主用戶PU占用。