專利名稱：認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)中多用戶感知信道的選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中多用戶多信道場(chǎng)景下感知信道選擇方案， 屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著無線通信業(yè)務(wù)的廣泛發(fā)展，頻譜資源出現(xiàn)了日趨匱乏的現(xiàn)象，其主要原因是無線頻譜接入技術(shù)的不合理利用，即現(xiàn)有的無線通信系統(tǒng)均采用低效率的固定信道分配策略。認(rèn)知無線電被認(rèn)為是解決該問題最行之有效的新技術(shù)之一，它允許認(rèn)知用戶在不影響頻帶內(nèi)合法用戶正常通信的前提下共享該頻段。CRN (Cognitive Radio Network認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò))中，CRN對(duì)周圍無線環(huán)境中頻譜占用情況的準(zhǔn)確、快速檢測(cè)是提高頻譜利用率同時(shí)保護(hù)主用戶免受干擾的重要前提和核心環(huán)節(jié)，所以頻譜感知是認(rèn)知無線電中一項(xiàng)至關(guān)重要的技術(shù)。認(rèn)知無線電(Cognitive Radio,CR)中的物理層檢測(cè)方法包括匹配濾波器檢測(cè)法、 能量檢測(cè)法、以及特征檢測(cè)法等。但是在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，由于各種原因，CR檢測(cè)技術(shù)僅僅憑借單純的物理層檢測(cè)算法，對(duì)于提高頻譜利用率以及保護(hù)主用戶都有一定的局限性。所以有必要通過基于MAC層的CR檢測(cè)機(jī)制對(duì)檢測(cè)參數(shù)進(jìn)行選取和優(yōu)化，提高物理層檢測(cè)算法的有效性，快速發(fā)現(xiàn)頻譜空穴，提高CR用戶對(duì)頻譜的檢測(cè)性能和效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)主用戶干擾最小情況下最大化次用戶的頻譜利用率。另外，頻譜感知的性能不僅僅依賴檢測(cè)方法，而且還依賴于怎樣調(diào)度感知行為。頻譜感知調(diào)度的目的是為了幫助CR用戶有效地檢測(cè)到主用戶信號(hào)并且識(shí)別出可用頻譜機(jī)會(huì)，主要包括檢測(cè)時(shí)間和感知信道的選擇。近些年的研究中頻譜感知調(diào)度都是基于周期感知幀結(jié)構(gòu)的，在每一幀中包含一個(gè)檢測(cè)時(shí)間塊和一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間塊。檢測(cè)時(shí)間是頻譜感知算法中非常重要的參數(shù)，它的取值直接影響頻譜空穴的檢測(cè)概率以及主次用戶間的碰撞概率。不同檢測(cè)階段檢測(cè)時(shí)間優(yōu)化具有不同的優(yōu)化公式在帶外搜索新的空閑信道階段， 從最小化帶外信道的平均搜索時(shí)間來優(yōu)化；在機(jī)會(huì)占用頻譜的帶內(nèi)周期性頻譜檢測(cè)階段， 從最大化可獲得的平均吞吐量進(jìn)行優(yōu)化。還可以從最大化信道利用率出發(fā)，采用數(shù)值最優(yōu)化算法對(duì)檢測(cè)時(shí)間進(jìn)行最優(yōu)化。在主用戶受到充分保護(hù)情況下，可從使次用戶的有效吞吐量最大角度優(yōu)化檢測(cè)時(shí)間，并且應(yīng)用分布式頻譜感知方法可以使性能進(jìn)一步提升。更進(jìn)一步，在多用戶多信道環(huán)境下，次用戶可以自主選擇信道執(zhí)行頻譜感知，這需要研究新的感知信道分配方案使整個(gè)次用戶網(wǎng)絡(luò)的吞吐量最大化。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于在多用戶多信道環(huán)境下提供一種感知信道優(yōu)化選擇的方法。該方法基于能量檢測(cè)法，從最大化一個(gè)次用戶感知一個(gè)主用戶信道能獲得的歸一化吞吐量出發(fā)，在目標(biāo)檢測(cè)概率限制下，采用改進(jìn)的匈牙利算法進(jìn)行感知信道的最優(yōu)選擇。 采用該方法在認(rèn)知無線電多用戶多信道場(chǎng)景下可以大大提高整個(gè)次用戶網(wǎng)絡(luò)的歸一化吞吐量。技術(shù)方案本發(fā)明在認(rèn)知無線電多用戶多信道環(huán)境下提供一種感知信道優(yōu)化選擇的方法?；谀芰繖z測(cè)法，該方法首先最大化一個(gè)次用戶感知一個(gè)主用戶信道能獲得的歸一化吞吐量，然后在目標(biāo)檢測(cè)概率限制下，采用改進(jìn)的匈牙利算法進(jìn)行感知信道的最優(yōu)選擇。該方法在認(rèn)知無線電多用戶多信道場(chǎng)景下可以大大提高整個(gè)次用戶網(wǎng)絡(luò)的歸一化吞吐量。該方法包括以下步驟a.次用戶i對(duì)信道j進(jìn)行檢測(cè)，i = 1,2,…，K，K為次用戶數(shù)，j = 1,2,…，N， N為信道數(shù)，計(jì)算次用戶i可獲得的歸一化吞吐量&⑴=^(I-Pf)P(B0)，其中T是檢測(cè)
周期，τ是檢測(cè)時(shí)間，Pf為要求的虛警概率，P(Htl)表示信道j不存在主用戶的概率；b.當(dāng)T為固定值是，尋找最優(yōu)τ*，使得Ι^.(τ)最大，記為RiJ;c. K個(gè)次用戶根據(jù)接收信噪比計(jì)算出檢測(cè)N個(gè)信道能獲得的最大吞吐量R…這
KXN個(gè)最大吞吐量構(gòu)成最大吞吐量矩陣
權(quán)利要求
1. 一種認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)中多用戶感知信道的選擇方法，其特征在于該方法包括以下步驟a.次用戶i對(duì)信道j進(jìn)行檢測(cè)，i= 1，2，…，K，K為次用戶數(shù)，j = 1，2，…，N，N為信道數(shù)，計(jì)算次用戶i可獲得的歸一化吞吐量&(力= ^^(1-^^0^),其中T是檢測(cè)周期，τ是檢測(cè)時(shí)間，Pf為要求的虛警概率，P(Htl)表示信道j不存在主用戶的概率；b.當(dāng)T為固定值是，尋找最優(yōu)τ*，使得氏“ τ)最大，記為Rij;c.K個(gè)次用戶根據(jù)接收信噪比計(jì)算出檢測(cè)N個(gè)信道能獲得的最大吞吐量1^，這KXN個(gè)
全文摘要
在認(rèn)知無線電中頻譜感知是實(shí)現(xiàn)頻譜動(dòng)態(tài)接入的重要前提和核心環(huán)節(jié)，本發(fā)明的目的在于提供一種在多用戶多信道環(huán)境下感知信道的選擇方法。該方法基于能量檢測(cè)法，從最大化一個(gè)次用戶感知一個(gè)主用戶信道能獲得的歸一化吞吐量出發(fā)，使用檢測(cè)時(shí)間最優(yōu)化方案預(yù)算出所有次用戶與其所選信道的能獲得的最大吞吐量，構(gòu)成最大吞吐量矩陣，使用雙向圖表示多用戶多信道環(huán)境下信道選擇問題，將求最大最小化問題轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一求最小化問題，在目標(biāo)檢測(cè)概率限制下，采用改進(jìn)的匈牙利算法進(jìn)行感知信道的最優(yōu)選擇。本方法可以大大提高整個(gè)次用戶網(wǎng)絡(luò)的歸一化吞吐量。
文檔編號(hào)H04L25/02GK102457338SQ20111035151
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者葉軍, 朱洪波, 朱琦, 楊龍祥 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)