[發明專利]一種基于雙門限能量檢測的用戶選擇協作頻譜感知方法

有效

• 申請號: 201711087021.1
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107911825B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 張海波;張勁;李方偉
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 寸南華

1.一種基于雙門限能量檢測的用戶選擇協作頻譜感知方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟101：采用最佳信噪比用戶選擇策略進行信息上報；

步驟102：采用雙門限能量檢測進行本地檢測；

步驟103：采用最大比合并進行信息融合；

所述步驟101采用最佳信噪比用戶選擇DTBSR策略進行信息上報包括：

假定給予每個協作認知用戶SU一個倒數計時器，并設定其初始值為其中ω₁是常數，表示第i個認知用戶的信噪比，表示第i個認知用戶R_i到中心用戶S的信道衰落系數，信噪比最大的SU最先耗盡計時器并進行報告；

假定協作SUs是相互靠近的，且任意兩個協作SUs之間的信道是充分可靠的，即協作SU能夠準確地知道是否有另一個SU進行了上報；且根據上述倒數計時器的定義可知SUs的倒數計時器的初始值是相互獨立的關于信噪比的函數，其中有兩個或以上的SUs倒數計時器同時耗盡的概率為0；若兩個或以上的SUs計時器同時耗盡的概率不為0，則可通過調節ω₁值使報告沖突的概率變得任意小；所述用戶選擇協作頻譜感知策略的感知過程，包括：

在t'₀時中心用戶S首先進行本地檢測，如果S檢測到授權用戶P存在，則S會通過廣播向其他SUs宣稱P被占用，然后立即停止頻譜感知；當協作SUs接收到廣播信息之后，他們會保持靜默狀態并為下次感知做好準備；否則，如果S在t'₀時間內未能檢測到P的狀態，則S不會廣播任何信息，于是協作SUs會協助S在t'₁和t'₂進一步檢測P的狀態；該最佳信噪比用戶選擇策略包括：

步驟101A：中心用戶S采用雙門限能量檢測算法進行本地檢測；

步驟101B：若檢測成功，即S感知到了授權用戶P存在，則S進行廣播宣稱P被占用；

步驟101C：若檢測失敗，即S未能感知到授權用戶P是否存在，則所有協作SUs采用雙門限能量檢測進行本地檢測；

步驟101D：若檢測集為空，則S對使用CRC編碼的每個協作用戶的本地檢測結果進行解碼；

步驟101E：若檢測集不為空，則選擇具有最佳信噪比的SU進行本地檢測信息的上報，然后S對使用CRC編碼的每個協作用戶的本地檢測結果進行解碼；

步驟101F：若CRC檢測成功，則S宣稱P被占用；

步驟101G：若CRC檢測失敗，則S宣稱P空閑；

最佳信噪比用戶選擇策略中需重新分配感知時隙，其中中心用戶S的本地檢測時間為t0'，認知用戶Ri的本地檢測時間為t1'，感知信息上報時間為t2'，分別為：

t1'＝ηβT＝ηβ(N+1)τ

t0'＝t1'

t2'＝(1-2η)βT＝(1-2η)β(N+1)τ

其中，η和β表示子信道系數因子，τ表示每個認知用戶的檢測時間，N表示參與協作頻頻感知的認知用戶數量，T表示整個感知過程時長；

所述步驟102采用雙門限能量檢測算法進行本地檢測包括：

如果S在t'₀時刻未檢測到P的狀態，就會開始協作頻譜感知，即在t₁'的檢測集中選擇具有最高信噪比的協作SU在t'₂進行報告；

定義一個噪聲不確定性區間其中，ρ為噪聲不確定量，和分別表示實際噪聲功率和標準高斯白噪聲功率，A表示最大噪聲不確定度；根據噪聲不確定性模型和能量檢測固定虛警概率λ，設定雙門限值分別為：進而可得到在狀態H₀和狀態H₁下能量檢測值Y'落入λ₁和λ₂之間的概率分別是：Δ₀＝Pr{λ₁＜Y'＜λ₂|H₀}，Δ₁＝Pr{λ₁＜Y'＜λ₂|H₁}；

所述步驟103采用最大比合并算法進行信息融合包括：

假設共有N個認知用戶，其中有N-K個認知用戶的本地檢測結果落入λ₁和λ₂之間，進而采用最大比合并MRC方法進行能量融合，具體實現如下：

其中，A′＝0表示授權用戶不存在，A′＝1表示授權用戶存在；是MRC的系數，其中γ_i表示第i個認知用戶的信噪比，γ_j表示第j個認知用戶能量檢測值落入λ₁和λ₂之間的信噪比，λ₁和λ₂為門限值；認知用戶i的能量檢測值Y_i(1≤i≤N-K)在狀態H₀和H₁下分別服從自由度為N-K的中心卡方分布和非中心卡方分布，具體關系式為：

上述H₀表示頻譜信道空閑狀態，H₁表示頻譜信道被占用狀態。