[發(fā)明專利]協(xié)作感知中基于公平和節(jié)能的認(rèn)知用戶選擇方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710587638.3
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN107465471B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙林靖;董浩;張崗山;趙三文;張順
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B17/336
• 分類號(hào): H04B17/336;H04B17/382;H04B17/391
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 程曉霞;王品華

1.一種協(xié)作感知中基于公平和節(jié)能的認(rèn)知用戶選擇方法，包括：

(1)系統(tǒng)初始化：

設(shè)認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)里，存在主用戶、數(shù)據(jù)融合中心和M個(gè)認(rèn)知用戶，其中：

主用戶占用一條信道，認(rèn)知用戶與數(shù)據(jù)融合中心通過報(bào)告信道進(jìn)行信息交互，第k個(gè)認(rèn)知用戶感知信道消耗的能量為e_s,k，k＝1,2,...,M，第k個(gè)認(rèn)知用戶上傳感知結(jié)果消耗的能量為e_t,k；

在時(shí)隙n系統(tǒng)總消耗能量為表示第k個(gè)認(rèn)知用戶在時(shí)隙n不參與感知，表示第k個(gè)認(rèn)知用戶在時(shí)隙n參與感知；

第k個(gè)認(rèn)知用戶的檢測概率為P_d,k，第k個(gè)認(rèn)知用戶的虛警概率為P_f,k，且有P_f,1＝P_f,2＝...P_f,k＝...＝P_f,M＝P_f；

第k個(gè)認(rèn)知用戶有數(shù)據(jù)發(fā)送需求的概率為p_h,k，第k個(gè)認(rèn)知用戶在時(shí)隙n參與感知的權(quán)重為第k個(gè)認(rèn)知用戶在前n個(gè)時(shí)隙內(nèi)參與感知的概率為p_c,k，第k個(gè)認(rèn)知用戶在前n個(gè)時(shí)隙內(nèi)參與感知的次數(shù)為且

令第k個(gè)認(rèn)知用戶在時(shí)隙0時(shí)參與感知的權(quán)重參與感知的次數(shù)系統(tǒng)從時(shí)隙1開始工作且時(shí)隙1所有認(rèn)知用戶都參與感知，即令更新時(shí)隙n＝2；

(2)根據(jù)步驟1設(shè)置的參數(shù)，在數(shù)據(jù)融合中心端構(gòu)造性能函數(shù)：

其中λ是性能函數(shù)中的系數(shù)，0≤λ≤1；

(3)更新cost(k,n)中第k個(gè)認(rèn)知用戶在時(shí)隙n參與感知的權(quán)重

(4)將更新后的帶入步驟(2)中的性能函數(shù)cost(k,n)中求解系數(shù)λ，選擇滿足系統(tǒng)檢測概率的前N個(gè)用戶，N∈{1,2,...M}，并通過報(bào)告信道通知被選中的認(rèn)知用戶在時(shí)隙n參與協(xié)作感知，其中M為認(rèn)知用戶個(gè)數(shù)；

(5)更新時(shí)隙n＝n+1，返回步驟(3)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(2)中在數(shù)據(jù)融合中心端構(gòu)造性能函數(shù)，按如下步驟進(jìn)行：

(2a)根據(jù)步驟(1)設(shè)置的參數(shù)，定義第k個(gè)認(rèn)知用戶在時(shí)隙n的等效能量消耗

(2b)利用系數(shù)λ權(quán)衡檢測概率P_d,k與等效能量消耗在性能函數(shù)中所占的比重，得到性能函數(shù)為：

(2c)將(2a)中的表達(dá)式代入(2b)中的表達(dá)式得到性能函數(shù)為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(3)中更新cost(k,n)中第k個(gè)認(rèn)知用戶在時(shí)隙n參與感知的權(quán)重按如下步驟進(jìn)行：

(3a)判斷第k個(gè)認(rèn)知用戶在時(shí)隙n-1是否被選中：若表示認(rèn)知用戶被選中，則令第k個(gè)認(rèn)知用戶在前n-1個(gè)時(shí)隙內(nèi)參與感知的次數(shù)執(zhí)行(3b)，否則令執(zhí)行(3b)；

(3b)將第k個(gè)認(rèn)知用戶參與感知的概率更新為：執(zhí)行(3c)；

(3c)通過判斷表示公平性的值p_c,k/p_h,k與1的大小，更新參與感知的權(quán)重

若p_c,k/p_h,k＞1，則令否則，令

其中Δa為認(rèn)知用戶參與感知的權(quán)重增量，其取值范圍為0～min{p_h,1,p_h,2,...p_h,k,...p_h,M}。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(4)中求解系數(shù)λ，選擇滿足系統(tǒng)檢測概率的前N個(gè)用戶，按如下步驟進(jìn)行：

(4a)初始化λ的取值下界λ_min＝0，λ的取值上界λ_max＝1，初始化協(xié)作感知能量消耗上界en＝∞，執(zhí)行(4b)；

(4b)將λ_min與λ_max的差值與設(shè)定的門限δ比較：若|λ_max-λ_min|≤δ，結(jié)束求解λ的迭代過程，否則，采用二分法確定λ為：λ＝(λ_min+λ_max)/2，獲取系統(tǒng)的初始感知用戶數(shù)：N＝[ln(α)/ln(P_f)]，其中α為系統(tǒng)允許的最大虛警概率，P_f表示為虛警概率，[·]表示右取整，令執(zhí)行(4c)；

(4c)判斷參與感知的用戶數(shù)N是否小于系統(tǒng)總的用戶數(shù)M：若N≤M，執(zhí)行(4d)，否則，更新λ的取值下界λ_min＝λ，返回(4b)；

(4d)計(jì)算所有認(rèn)知用戶的性能函數(shù)值，并從小到大排列，選擇前N個(gè)認(rèn)知用戶作為在時(shí)隙n參與協(xié)作感知的認(rèn)知用戶，若第k個(gè)認(rèn)知用戶被選中，令否則，令執(zhí)行(4e)；

(4e)計(jì)算前N個(gè)認(rèn)知用戶的協(xié)作檢測概率Q_D，并判斷Q_D是否滿足系統(tǒng)要求：若Q_D不滿足系統(tǒng)要求，則令參與感知的用戶數(shù)N＝N+1，返回(4c)，否則，更新λ的取值上界λ_max＝λ，執(zhí)行(4f)；

(4f)計(jì)算前N個(gè)認(rèn)知用戶的感知能量消耗E_n，并判斷E_n是否小于協(xié)作感知能量消耗上界en：若E_n＜en，則更新en＝E_n，返回(4b)，否則，返回(4b)。