一種基于分組數(shù)據(jù)型序貫?zāi)芰繖z測(cè)的信道頻譜感知方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于分組數(shù)據(jù)型序貫?zāi)芰繖z測(cè)的信道頻譜感知方法，包括如下步驟：在信道檢測(cè)時(shí)間內(nèi)對(duì)信道按感知周期進(jìn)行周期性采樣，并對(duì)感知周期中感知時(shí)間內(nèi)的感知信號(hào)進(jìn)行分組，再將各個(gè)分組進(jìn)行組合，得到超采樣；計(jì)算超采樣序列的對(duì)數(shù)似然比；根據(jù)序貫檢測(cè)法，設(shè)定檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量的判決準(zhǔn)則；對(duì)下一感知周期中感知時(shí)間內(nèi)的感知信號(hào)重復(fù)執(zhí)行上述步驟，直到在信道檢測(cè)時(shí)間內(nèi)獲得信道的占用情況。該信道頻譜感知方法增加了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)長，提高了吞吐能力，簡(jiǎn)化了似然比計(jì)算過程，減輕了次用戶的計(jì)算負(fù)擔(dān)，減少了短期信道隨機(jī)性的影響，提高了信道頻譜感知效率，從而間接地提高了吞吐能力。
【專利說明】一種基于分組數(shù)據(jù)型序貫?zāi)芰繖z測(cè)的信道頻譜感知方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種信道頻譜感知方法，尤其是一種基于分組數(shù)據(jù)型序貫?zāi)芰繖z測(cè)的 信道頻譜感知方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 認(rèn)知無線電（Cognitive Radio, CR)是一種能夠提高無線頻譜資源利用率的智能 通信技術(shù)。在確保不干擾主用戶的情況下，次用戶通過感知技術(shù)發(fā)現(xiàn)主用戶的頻譜空洞，選 擇最佳可用信道接入，提高頻譜利用率。頻譜感知技術(shù)是實(shí)現(xiàn)CR的基礎(chǔ)和前提。簡(jiǎn)單易實(shí) 現(xiàn)、無需任何先驗(yàn)知識(shí)的能量檢測(cè)（Energy Detection, ED)被廣泛應(yīng)用于頻譜感知。但是 認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)通常在低信噪比下進(jìn)行頻譜檢測(cè)，若能量檢測(cè)器仍要達(dá)到良好檢測(cè)性能則所需檢 測(cè)時(shí)間會(huì)急劇增大，不能滿足"快"頻譜檢測(cè)需求，ED雖簡(jiǎn)單易行，但這種固定時(shí)間檢測(cè)法 無法根據(jù)接收信號(hào)而動(dòng)態(tài)變化，采樣點(diǎn)數(shù)多，檢測(cè)時(shí)間長，降低了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)長。為克服此 缺點(diǎn)，將序貫檢測(cè)（Sequential Detection, SD)引入頻譜感知中，在相同檢測(cè)性能條件下比 ED減少了檢測(cè)時(shí)長。在達(dá)到相同目標(biāo)檢測(cè)概率的條件下，SD比ED需要更少的檢測(cè)時(shí)間。
[0003] 將 ED 與 SD 相結(jié)合構(gòu)成序貫?zāi)芰繖z測(cè)（Sequential Energy Detection, SED)，SED 在保證達(dá)到預(yù)設(shè)檢測(cè)概率的前提下可進(jìn)一步減小虛警概率。為達(dá)到相同檢測(cè)概率，SEDA 需的采樣點(diǎn)數(shù)小于ED。
[0004] CR系統(tǒng)通常應(yīng)用于主用戶頻譜利用率很低的情況，即主用戶不會(huì)頻繁地變換活動(dòng) 狀態(tài)，因此相鄰采樣點(diǎn)包含相似的主用戶信息。在CR檢測(cè)中，檢測(cè)概率和虛警概率是衡量 檢測(cè)性能的兩個(gè)重要參數(shù)。虛警概率越小，次用戶可接入主用戶頻譜的機(jī)會(huì)越大，系統(tǒng)吞吐 能力越強(qiáng)；但為達(dá)到更小虛警概率所需的頻譜檢測(cè)時(shí)間就越長，縮短了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，從而 降低了系統(tǒng)吞吐能力。吞吐量是衡量吞吐能力的重要參數(shù)，它是設(shè)計(jì)CR時(shí)需要考慮的重要 因素之一。如何在頻譜檢測(cè)與系統(tǒng)吞吐能力之間進(jìn)行折中，通過設(shè)置參數(shù)以最大化吞吐量 是一個(gè)重要問題。
[0005] 綜上所述，在CR系統(tǒng)中要求主用戶不要頻繁地變換狀態(tài)，而SD和sm)逐點(diǎn)比較的 似然判決方式?jīng)]有充分考慮感知信息的時(shí)間相關(guān)性，計(jì)算量較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的信道頻譜檢測(cè)與吞吐能力之間存在博弈，很難 在保證檢測(cè)性能的同時(shí)確保較大的吞吐量。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于分組數(shù)據(jù)型序貫?zāi)芰繖z測(cè)的 ,、f 觀⑴， 信道頻譜感知方法，設(shè)定次用戶接收的信號(hào)模型為冰）+其中，Η。和 氏分別表示信道空閑和信道被主用戶占用，為接收到主用戶的復(fù)信號(hào)， 械〇為復(fù)高斯白噪聲，s(t)與w(t)互相獨(dú)立，為信號(hào)s(t)的方差，cr|為白 噪聲W(t)的方差，信道增益為常數(shù)并忽略；
[0008] 本信道頻譜感知方法包括如下步驟：
[0009] 步驟1，在信道檢測(cè)時(shí)間T&內(nèi)對(duì)信道按感知周期Tsp進(jìn)行周期性采樣，并對(duì)感知周 期Tsp中感知時(shí)間T st內(nèi)的感知信號(hào)進(jìn)行分組，再將各個(gè)分組進(jìn)行組合，得到超采樣yk為：
[0010]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于分組數(shù)據(jù)型序貫?zāi)芰繖z測(cè)的信道頻譜感知方法，設(shè)定次用戶接收的信號(hào) Γw⑴， H() 模型為x(〇二，其中，HjPH1分別表示信道空閑和信道被主用戶占用， .KO(〇,σ〗）為接收到主用戶的復(fù)信號(hào)，_)~釋乂)為復(fù)高斯白噪聲，s(t)與w(t)互相 獨(dú)立，Os2為信號(hào)s(t)的方差，σ?為白噪聲w(t)的方差，信道增益為常數(shù)并忽略； 其特征在于，本信道頻譜感知方法包括如下步驟： 步驟1，在信道檢測(cè)時(shí)間Tedt內(nèi)對(duì)信道按感知周期Tsp進(jìn)行周期性采樣，并對(duì)感知周期Tsp中感知時(shí)間Tst內(nèi)的感知信號(hào)進(jìn)行分組，再將各個(gè)分組進(jìn)行組合，得到超采樣yk為：
式中，M為每組內(nèi)的采樣數(shù)，m為采樣點(diǎn)序號(hào)，k為分組序號(hào)，X為采樣信號(hào)； 步驟2,當(dāng)k> 20時(shí)，由中心極限定理可知，在感知時(shí)間Tst內(nèi)yk近似為高斯分布：
式中，N( ·)表示為高斯分布，f=R2 /σ^為采樣的信噪比； 步驟3,根據(jù)式⑵計(jì)算超采樣序列Yk = [yi，…，yK]的對(duì)數(shù)似然比為：
步驟4,根據(jù)序貫檢測(cè)法，設(shè)定檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量Dk的判決準(zhǔn)則為：
I-P P 其中，W= 和S=Inf為兩個(gè)門限值，Pd為檢測(cè)概率，Pf為虛警概率，即當(dāng) L(Yk)SA時(shí)，表明信道為空閑狀態(tài)，次用戶可占用信道傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)L(Yk)SB時(shí)，表明信 道被主用戶占用，次用戶不可占用信道傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)A〈L(Yk)〈B時(shí)，則進(jìn)行步驟5 ; 步驟5,對(duì)下一感知周期Tsp中感知時(shí)間Tst內(nèi)的感知信號(hào)重復(fù)執(zhí)行步驟1-4,直到在信 道檢測(cè)時(shí)間Tedt內(nèi)獲得信道的占用情況。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分組數(shù)據(jù)型序貫?zāi)芰繖z測(cè)的信道頻譜感知方法，其特征 在于，若主用戶在上一信道檢測(cè)時(shí)間Tedt內(nèi)未改變信道的占用狀態(tài)，則還包括如下步驟： 步驟6,在下一信道檢測(cè)時(shí)間Tcdt內(nèi)對(duì)信道按感知周期Tsp進(jìn)行周期性擴(kuò)展采樣，并對(duì)感 知周期Tsp中感知時(shí)間Tst內(nèi)的感知信號(hào)進(jìn)行分組，再將各個(gè)分組進(jìn)行組合，得到擴(kuò)展超采樣 Λ為：
步驟7,計(jì)算擴(kuò)展超采樣序列& = · · ·，yA.]的對(duì)數(shù)似然比為： L(y；.) =tlnP(^ 17^=V-IΜγ + + UPiyiII^) + 2 4J(6) 步驟8,根據(jù)序貫檢測(cè)法，設(shè)定擴(kuò)展檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量^的判決準(zhǔn)則為：
艮P，當(dāng)I(i)y時(shí)，表明信道為空閑狀態(tài)，次用戶可占用信道傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)時(shí)，表 明信道被主用戶占用，次用戶不可占用信道傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)a<s時(shí)，則進(jìn)行步驟9 ; 步驟9,對(duì)再下一感知周期Tsp中感知時(shí)間Tst內(nèi)的感知信號(hào)重復(fù)執(zhí)行步驟6?8,直到 在信道檢測(cè)時(shí)間Tedt內(nèi)獲得信道的占用情況。
【文檔編號(hào)】H04B17/00GK104270212SQ201410573431
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】王天荊, 劉國慶, 劉浩 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)