一種認(rèn)知無線電中合作頻譜感知方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及認(rèn)知無線電頻譜感知技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種認(rèn)知無線電中合作頻譜 感知方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著通信業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，人們對無線通信業(yè)務(wù)的接入速率和寬帶的要 求越來越高。傳統(tǒng)的頻譜分配方法是一種固定的頻譜分配，根據(jù)美國聯(lián)邦通信委員會的報(bào) 告估計(jì)，70 %的固定分配頻譜利用率低下。
[0003] 認(rèn)知無線電技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)動態(tài)的尋找"頻譜空穴"并接入頻譜，提高頻譜利用率。 頻譜感知是認(rèn)知無線電的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)之一。頻譜感知技術(shù)分為單認(rèn)知用戶感知和多認(rèn) 知用戶合作感知。由于單個(gè)認(rèn)知用戶（認(rèn)知用戶也可以稱為CR用戶或認(rèn)知用戶節(jié)點(diǎn)）在 實(shí)際生活中會受到陰影效應(yīng)、多徑傳播等因素的影響，因此多認(rèn)知用戶合作頻譜感知技術(shù) 越來越受到推崇。參看圖1所示為合作頻譜感知的系統(tǒng)圖，各個(gè)認(rèn)知用戶感知授權(quán)用戶的 信息，并將感知結(jié)果發(fā)送到基站（也稱為融合中心），由融合中心按一定的融合規(guī)則對接收 到的感知結(jié)果進(jìn)行最終判決是否有授權(quán)用戶（也稱作主用戶）的出現(xiàn)。
[0004] 認(rèn)知用戶對授權(quán)用戶的感知方法有很多，經(jīng)典的感知方法包括：匹配濾波器、波形 檢測、能量檢測、循環(huán)平穩(wěn)特征檢測、小波分析和多窗譜估計(jì)等。與其他感知方法相比，能量 檢測是一種次優(yōu)的檢測方法，但是它不需要授權(quán)用戶的先驗(yàn)信息，并且其實(shí)現(xiàn)簡單，運(yùn)算復(fù) 雜度低，因此目前能量檢測被普遍應(yīng)用。
[0005] 融合中心參考下列3種融合準(zhǔn)則對頻譜感知信息進(jìn)行判決，判定授權(quán)用戶是否存 在：
[0006] I. "0R"融合準(zhǔn)則：在所有參與協(xié)作式頻譜感知的認(rèn)知用戶中，如果有一個(gè)認(rèn)知用 戶判決授權(quán)用戶存在，則融合中心就判定授權(quán)用戶存在；否則判定授權(quán)用戶不存在。
[0007] 2. "AND"融合準(zhǔn)則思想為：當(dāng)所有參與協(xié)作式頻譜感知的認(rèn)知用戶判決授權(quán)用戶 存在時(shí)，融合中心才判定授權(quán)用戶存在；否則判定授權(quán)用戶不存在。
[0008] 3. "K秩"融合準(zhǔn)則思想為：在M個(gè)參與本地判決的認(rèn)知用戶中如果有K個(gè)認(rèn)知用 戶判定授權(quán)用戶存在，則融合中心判定有授權(quán)用戶存在，否則判定授權(quán)用戶不存在。
[0009] 基于能量檢測和合作頻譜感知技術(shù)，在認(rèn)知無線電環(huán)境下，合作頻譜感知相對于 單個(gè)認(rèn)知用戶需要傳遞更多的檢測信息，而一些認(rèn)知用戶在某個(gè)時(shí)刻的檢測信息對于融合 中心來說是不必要的甚至是錯(cuò)誤的，這就造成了頻譜的浪費(fèi)和檢測信息的可靠度低，導(dǎo)致 最終的錯(cuò)判。例如，在實(shí)際的無線電網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，由于合作認(rèn)知用戶所處的位置是隨機(jī)分布 的，導(dǎo)致各個(gè)認(rèn)知節(jié)點(diǎn)的信噪比（Signal Noise Ratio, SNR)不同，各個(gè)認(rèn)知用戶節(jié)點(diǎn)檢測 性能的可靠性也由此不同，低SNR的認(rèn)知節(jié)點(diǎn)會對合作檢測性能產(chǎn)生很大的影響，尤其當(dāng) 認(rèn)知節(jié)點(diǎn)處于深度衰落環(huán)境中時(shí)，會降低聯(lián)合檢測概率，導(dǎo)致檢測信息的可靠度下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種認(rèn)知無線電中合作頻譜感知方法及系統(tǒng)，以 解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的合作頻譜感知方法中傳輸?shù)男畔⒅泻腥哂嘈畔⒑湾e(cuò)誤信息，會導(dǎo) 致頻譜的浪費(fèi)及錯(cuò)判的問題。
[0011] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種認(rèn)知無線電中合作頻譜感知方法， 包括：
[0012] 將各個(gè)認(rèn)知用戶檢測到的能量結(jié)果與相應(yīng)的判決門限進(jìn)行比較，輸出判決結(jié)果；
[0013] 每個(gè)認(rèn)知用戶將本次判決結(jié)果與對應(yīng)的寄存器中存儲的上一次判決結(jié)果進(jìn)行比 較，若兩次判決結(jié)果不同，則用本次判決結(jié)果替換所述寄存器中已存儲的上一次判決結(jié)果， 并將本次判決結(jié)果發(fā)送至融合中心，否則，不做處理；
[0014] 根據(jù)接收到的判決結(jié)果及在融合中心中預(yù)設(shè)的動態(tài)可信度區(qū)間，判定授權(quán)用戶是 否存在。
[0015] 優(yōu)選地，所述將各個(gè)認(rèn)知用戶檢測到的能量結(jié)果與相應(yīng)的判決門限進(jìn)行比較，輸 出判決結(jié)果包括：
[0016] 對各個(gè)認(rèn)知用戶進(jìn)行能量檢測；
[0017] 對所述能量檢測信息進(jìn)行去噪、采樣、并對采樣結(jié)果進(jìn)行求和處理；
[0018] 將處理后的各個(gè)認(rèn)知用戶的能量檢測信息與各個(gè)認(rèn)知用戶能量檢測信息的判決 門限進(jìn)行比較，輸出判決結(jié)果，所述判決門限表示如下：
[0020] 其中，Xi表示第i個(gè)認(rèn)知用戶的能量檢測信息的判決門限，CTn2表示加性高斯 白噪聲的方差，N表示采樣數(shù)，表示第i個(gè)認(rèn)知用戶的的虛警概率，A=Ap/ , i = 1，2,3,…，J，其中，Ui表示調(diào)整因子，用來根據(jù)每個(gè)認(rèn)知用戶的SNR來調(diào)整各個(gè)認(rèn)知用戶 虛警概率的大小，Pf表示為下式：
[0022] 優(yōu)選地，每個(gè)認(rèn)知用戶分別對應(yīng)一個(gè)寄存器；
[0023] 所述每個(gè)認(rèn)知用戶將本次判決結(jié)果與對應(yīng)的寄存器中存儲的上一次判決結(jié)果進(jìn) 行比較包括：
[0024] 在第一次感知過程中，每個(gè)認(rèn)知用戶將其判決結(jié)果存儲在各自的寄存器中；
[0025] 在后面的感知過程中，每個(gè)認(rèn)知用戶將本次判決結(jié)果與各自寄存器中存儲的上一 次判決結(jié)果進(jìn)行比較。
[0026] 優(yōu)選地，所述融合中心包括：環(huán)形寄存器，所述環(huán)形寄存器包括：與認(rèn)知用戶數(shù)目 相同個(gè)寄存器，用于存儲每個(gè)認(rèn)知用戶發(fā)送來的判決結(jié)果；
[0027] 所述根據(jù)接收到的判決結(jié)果及在融合中心中預(yù)設(shè)的動態(tài)可信度區(qū)間，判定授權(quán)用 戶是否存在包括：
[0028] 根據(jù)存儲的每個(gè)認(rèn)知用戶發(fā)送來的判決結(jié)果，通過所述融合中心確定每個(gè)認(rèn)知用 戶的可信度a ,和動態(tài)可信度區(qū)間；
[0029] 將每個(gè)認(rèn)知用戶的可信度Cii與所述可信度區(qū)間進(jìn)行匹配，若ai屬于可信度區(qū) 間，融合中心選取認(rèn)知用戶i的判決結(jié)果來參加本輪融合，若ai不屬于可信度區(qū)間，在本 輪融合中，融合中心則舍棄認(rèn)知用戶i的判決結(jié)果；
[0030] 根據(jù)融合中心選取的判決結(jié)果及預(yù)設(shè)的融合準(zhǔn)則，判定授權(quán)用戶是否存在。
[0031] 優(yōu)選地，所述根據(jù)存儲的每個(gè)認(rèn)知用戶發(fā)送來的判決結(jié)果，通過所述融合中心確 定每個(gè)認(rèn)知用戶的可信度a,和動態(tài)可信度區(qū)間包括：
[0032] 在第一次感知過程中，定義每個(gè)認(rèn)知用戶的可信度ai= 1，i表示第i個(gè)認(rèn)知用 戶；
[0033] 在后面的感知過程中，每個(gè)認(rèn)知用戶的可信度a1表示如下：
[0035] 其中，NUMmatcted⑴表示在M次感知過程中，第i個(gè)認(rèn)知用戶的判決結(jié)果和最終判 決結(jié)果一致的次數(shù)，J為認(rèn)知用戶的總數(shù)；
[0036] 根據(jù)每個(gè)認(rèn)知用戶的可信度ai，確定總體置信度aAIi，所述總體置信度aAIX表示 如下：
[0038] 通過融合中心確定每個(gè)認(rèn)知用戶的傳輸信噪比，并根據(jù)每個(gè)認(rèn)知用戶的傳輸信噪 比確定動態(tài)可彳目度區(qū)間[aAIX- 9i,aAu+ 0J，0彥不如下：
[0040] 其中，J表示認(rèn)知用戶的總數(shù)，SNRi表示第i個(gè)認(rèn)知用戶的傳輸信噪比，-為傳 輸信噪比的平均值。
[0041] 本發(fā)明實(shí)施例還提供一種認(rèn)知無線電中合作頻譜感知系統(tǒng)，包括：
[0042] 檢測信息判決單元，用于將各個(gè)認(rèn)知用戶檢測到的能量結(jié)果與相應(yīng)的判決門限進(jìn) 行比較，輸出判決結(jié)果；
[0043] 判決結(jié)果比較單元，用于每個(gè)認(rèn)知用戶將本次判決結(jié)果與對應(yīng)的寄存器中存儲的 上一次判決結(jié)果進(jìn)行比較，若兩次判決結(jié)果不同，則用本次判決結(jié)果替換所述寄存器中已 存儲的上一次判決結(jié)果，并將本次判決結(jié)果發(fā)送至融合中心，否則，不做處理；
[0044] 授權(quán)用戶判定單元，用于根據(jù)接收到的判決結(jié)果及在融合中心中預(yù)設(shè)的動態(tài)可信 度區(qū)間，判定授權(quán)用戶是否存在。
[0045] 優(yōu)選地，所述檢測信息判決單元包括：
[0046] 能量檢測模塊，用于對各個(gè)認(rèn)知用戶進(jìn)行能量檢測；
[0047] 處理模塊，用于對所述能量檢測信息進(jìn)行去噪、采樣、并對采樣結(jié)果進(jìn)行求和處 理；
[0048] 檢測信息判決模塊，用于將處理后的各個(gè)認(rèn)知用戶的能量檢測信息與各個(gè)認(rèn)知用 戶能量檢測信息的判決門限進(jìn)行比較，輸出判決結(jié)果，所述判決門限表示如下：
[0050]其中，Ai表示第i個(gè)認(rèn)知用戶的能量檢測信息的判決門限，表示加性高斯 白噪聲的方差，N表示采樣數(shù)，表示第i個(gè)認(rèn)知用戶的的虛警概率，A =AG，i = 1，2,3,…，J，其中，Ui表示調(diào)整因子，用來根據(jù)每個(gè)認(rèn)知用戶的SNR來調(diào)整各個(gè)認(rèn)知用戶 虛警概率的大小，Pf表示為下式：
[0052]優(yōu)選地，每個(gè)認(rèn)知用戶分別對應(yīng)一個(gè)寄存器；
[0053]所述判決結(jié)果比較單元包括：
[0054]存儲模塊，用于在第一次感知過程中，每個(gè)認(rèn)知用戶將其判決結(jié)果存儲在各自的 寄存器中；<