[發(fā)明專利]一種基于歷史能量信息的自適應(yīng)雙門限頻譜感知方法

有效

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• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111465023B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉琚;王京;于山山;王磊;姚仕聰;張吉成
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14;H04B17/318;H04B17/336;H04B17/391
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

1.一種基于歷史能量信息的自適應(yīng)雙門限頻譜感知方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：初始化檢測系統(tǒng)，清空歷史能量檢測信息緩存；

步驟二：根據(jù)系統(tǒng)要求的虛警概率求得判決能量統(tǒng)計(jì)值的高門限，再根據(jù)系統(tǒng)要求的漏檢概率求得判決能量統(tǒng)計(jì)值的低門限，即采用雙門限能量檢測算法，其基本思想是：

通過檢測采樣信號能量統(tǒng)計(jì)值與判決門限值比較做出判決，當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)較大時(shí)，能量統(tǒng)計(jì)值近似服從公式所示的高斯分布，其中H₀代表信道空閑狀態(tài)，H₁代表信道被占用狀態(tài)，E為能量統(tǒng)計(jì)值，為噪聲方差，為主用戶信號平均功率，N為采樣點(diǎn)數(shù)， 根據(jù)實(shí)際情況，當(dāng)虛警概率p_f和漏檢概率p_m設(shè)定好后，可求出判決的高低門限值λ_H和λ_L，其中Q^-1為標(biāo)準(zhǔn)高斯互補(bǔ)累積分布函數(shù)的逆函數(shù)，根據(jù)得到的能量統(tǒng)計(jì)值，當(dāng)能量統(tǒng)計(jì)值小于等于低門限時(shí)，判定為信道空閑狀態(tài)，當(dāng)能量統(tǒng)計(jì)值大于等于高門限時(shí)，判定為信道被占用狀態(tài)，判決規(guī)則如公式所示，其中Y代表信道判決情況；

步驟三：將各個(gè)認(rèn)知節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前判決時(shí)刻所采集信噪比信息進(jìn)行存儲求和取平均，按照信噪比大小，為每一個(gè)認(rèn)知節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)權(quán)值，權(quán)值的計(jì)算方法為其中M是認(rèn)知用戶數(shù)，SNR_i是第i個(gè)認(rèn)知用戶接收信號的信噪比，按照信噪比大小，各個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)權(quán)值自適應(yīng)調(diào)整其判決門限，其高斯判決門限分別為和λ_H表示由虛警概率計(jì)算得到的高門限值，λ_L表示由漏檢概率得到的低門限值，即信噪比較高的節(jié)點(diǎn)具有更高的可信度，信噪比較低的節(jié)點(diǎn)具有較低的可信度，各個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)權(quán)值自適應(yīng)調(diào)整其判決門限；

步驟四：當(dāng)能量統(tǒng)計(jì)值大于高門限時(shí)，判定為有授權(quán)用戶使用授權(quán)頻段，當(dāng)能量統(tǒng)計(jì)值小于低門限時(shí)，判定為沒有授權(quán)用戶使用授權(quán)頻段；

步驟五：若能量統(tǒng)計(jì)值處于高低門限之間，則進(jìn)行第二次判決，新的能量統(tǒng)計(jì)值E_avg為當(dāng)前能量統(tǒng)計(jì)值E_now和歷史能量統(tǒng)計(jì)值的平均值，新的能量統(tǒng)計(jì)值大于λ_Hi判定為授權(quán)用戶使用授權(quán)頻段，低于λ_Li判定為授權(quán)用戶未使用授權(quán)頻段，若處于λ_Hi和λ_Li之間，則將新的能量統(tǒng)計(jì)值與單門限λ_si進(jìn)行對比，λ_si的表達(dá)式為：其中N為采樣點(diǎn)數(shù)，Q^-1函數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)高斯互補(bǔ)累積分布函數(shù)的逆函數(shù)，P_f為虛警概率，為噪聲方差；若新的能量統(tǒng)計(jì)值大于λ_si判定為授權(quán)用戶使用授權(quán)頻段，小于λ_si判定為授權(quán)用戶未使用授權(quán)頻段，檢測概率P_di如公式所示：

其中H₁代表信道被占用狀態(tài)，E為能量統(tǒng)計(jì)值，為噪聲方差，為主用戶信號平均功率，N為采樣點(diǎn)數(shù)，高門限值為λ_H，低門限值為λ_L，M是認(rèn)知用戶數(shù)，下標(biāo)i表示第i個(gè)用戶，下標(biāo)j表示前第j次判決，Q函數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)高斯互補(bǔ)累積分布函數(shù)；

步驟六：各認(rèn)知節(jié)點(diǎn)將判決結(jié)果發(fā)往中心節(jié)點(diǎn)，采用“或”準(zhǔn)則判決，得出當(dāng)前頻譜的使用情況。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于歷史能量信息的自適應(yīng)雙門限頻譜感知方法，其特征在于步驟六中，各認(rèn)知節(jié)點(diǎn)將判決結(jié)果P_di發(fā)往中心節(jié)點(diǎn)，采用“或”準(zhǔn)則判決，即當(dāng)有一個(gè)節(jié)點(diǎn)檢測到信號時(shí)就判決為有用戶存在，檢測概率為