專(zhuān)利名稱(chēng)：一種可靠的協(xié)作頻譜感知方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于頻譜感知技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)講，涉及一種可靠的協(xié)作頻譜感知方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代的頻譜管理機(jī)制里，大多數(shù)頻段都分配給了主用戶(hù)，而留給次級(jí)用戶(hù)的頻段是十分有限的。隨著無(wú)線(xiàn)應(yīng)用和服務(wù)的快速增長(zhǎng)，可用頻段變得越來(lái)越擁擠。然而，頻譜測(cè)量的結(jié)果表明，分配給主用戶(hù)的頻譜利用率非常低，而次級(jí)用戶(hù)頻譜卻被過(guò)度使用。為了提高頻譜利用率，認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電技術(shù)被提了出來(lái)。它通過(guò)感知頻譜空洞來(lái)為次級(jí)用戶(hù)提供接入主用戶(hù)頻段的機(jī)會(huì)，同時(shí)避免次級(jí)用戶(hù)對(duì)主用戶(hù)造成干擾。這個(gè)過(guò)程中，頻譜感知的性能至關(guān)重要。虛警的感知結(jié)果會(huì)降低次級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐掏铝?；漏檢則會(huì)引起次級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù)傳輸對(duì)主用戶(hù)造成干擾。所以，如何提高次級(jí)用戶(hù)頻譜感知的性能，是認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電首先要解決的問(wèn)題。常見(jiàn)的頻譜感知技術(shù)有匹配濾波器檢測(cè)、循環(huán)特征檢測(cè)和能量檢測(cè)，其中，能量檢測(cè)是最簡(jiǎn)單的一種檢測(cè)方法。它將接收信號(hào)的能量與一個(gè)滿(mǎn)足給定虛警概率的門(mén)限值作比較，如果其接收能量大于門(mén)限值，則判定主用戶(hù)存在；反之，若接收能量小于門(mén)限值，則判定主用戶(hù)不存在。雖然能量檢測(cè)具有簡(jiǎn)單易行的優(yōu)點(diǎn)，但其性能受信道狀況的影響較大。當(dāng)信道經(jīng)歷深衰落時(shí)，能量檢測(cè)的性能會(huì)急劇下降，甚至失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種可靠的協(xié)作頻譜感知方法，以提高次級(jí)用戶(hù)頻譜感知的性能。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明可靠的協(xié)作頻譜感知方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、建立了一個(gè)包含主源用戶(hù)P、主目的用戶(hù)PD、次級(jí)源用戶(hù)S和次級(jí)中繼用戶(hù) Ri(i = 1, ...N)的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)；(2)、頻譜感知時(shí)隙被分為四個(gè)子時(shí)隙，其中每個(gè)子時(shí)隙內(nèi)的頻譜感知過(guò)程為2. 1)、頻譜感知子時(shí)隙1，首先次級(jí)源用戶(hù)S和次級(jí)中繼用戶(hù)氏分別使用能量檢測(cè)對(duì)主用戶(hù)信號(hào)進(jìn)行本地檢測(cè)，然后次級(jí)中繼用戶(hù)氏之間進(jìn)行通信，確定能夠檢測(cè)到主用戶(hù)存在的次級(jí)中繼用戶(hù)數(shù)目為L(zhǎng) ；2. 2)、在頻譜感知子時(shí)隙1中，如果檢測(cè)到主用戶(hù)存在的次級(jí)中繼用戶(hù)數(shù)目L不小于一個(gè)給定的閾值K，那么在頻譜感知子時(shí)隙2里，那些在感知子時(shí)隙1里檢測(cè)到主用戶(hù)存在的次級(jí)中繼用戶(hù)氏把感知結(jié)果發(fā)送給次級(jí)源用戶(hù)S，此時(shí)，次級(jí)源用戶(hù)S根據(jù)接收的主用戶(hù)信號(hào)和次級(jí)中繼用戶(hù)信號(hào)進(jìn)行能量檢測(cè)；否則，如果檢測(cè)到主用戶(hù)存在的次級(jí)中繼用戶(hù)數(shù)目L小于一個(gè)給定的閾值K，那么所有次級(jí)中繼用戶(hù)Ri在感知子時(shí)隙2里為休眠狀態(tài)，此時(shí)，次級(jí)源用戶(hù)S根據(jù)接收的主用戶(hù)信號(hào)進(jìn)行能量檢測(cè)；
2. 3)、在頻譜感知子時(shí)隙3里，進(jìn)行與頻譜感知子時(shí)隙1相同的能量檢測(cè)；2. 4)、在頻譜感知子時(shí)隙4里，進(jìn)行與頻譜感知子時(shí)隙2相同的能量檢測(cè)；(3)、次級(jí)源用戶(hù)S根據(jù)其在四個(gè)子時(shí)隙里得到的感知結(jié)果并利用或準(zhǔn)則給出一個(gè)最終的判決結(jié)果。本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明可靠的協(xié)作頻譜感知方法，通過(guò)次級(jí)源用戶(hù)和次級(jí)中繼用戶(hù)之間兩次相互協(xié)作的頻譜感知，用于提高次級(jí)用戶(hù)檢測(cè)主用戶(hù)的概率。在本發(fā)明的方法中，頻譜感知時(shí)隙被分為四個(gè)子時(shí)隙。在第一子時(shí)隙里，所有次級(jí)源用戶(hù)和次級(jí)中繼用戶(hù)對(duì)主用戶(hù)信號(hào)進(jìn)行本地能量檢測(cè)，其中次級(jí)中繼用戶(hù)可以檢測(cè)到主用戶(hù)存在的次級(jí)中繼用戶(hù)數(shù)量為L(zhǎng) ；如果次級(jí)中繼用戶(hù)數(shù)量L不小于一個(gè)給定的門(mén)限值K時(shí)，那么在第二個(gè)子時(shí)隙里，那些檢測(cè)到主用戶(hù)存在的次級(jí)中繼用戶(hù)就會(huì)將感知結(jié)果發(fā)送給次級(jí)源用戶(hù)，然后，次級(jí)源用戶(hù)利用接收到的主用戶(hù)信號(hào)和次級(jí)中繼用戶(hù)信號(hào)進(jìn)行能量檢測(cè)。同理，在第三和四兩個(gè)子時(shí)隙里，次級(jí)用戶(hù)進(jìn)行著類(lèi)似的操作。最后，次級(jí)源用戶(hù)根據(jù)其在四個(gè)子時(shí)隙里得到的感知結(jié)果并利用或準(zhǔn)則給出一個(gè)最終的判決結(jié)果。該方法通過(guò)次級(jí)源用戶(hù)和次級(jí)中繼用戶(hù)之間兩次相互協(xié)作，大大提高了檢測(cè)主用戶(hù)的概率。在本發(fā)明的協(xié)作頻譜感知里，次級(jí)源用戶(hù)通過(guò)次級(jí)中繼用戶(hù)的幫助來(lái)檢測(cè)主用戶(hù)是否存在，即次級(jí)中繼用戶(hù)會(huì)把其本地感知的結(jié)果發(fā)送給次級(jí)源用戶(hù)。所以即使主用戶(hù)到次級(jí)源用戶(hù)的信道經(jīng)歷了深衰落，但由于綜合了次級(jí)中繼用戶(hù)的檢測(cè)結(jié)果，次級(jí)源用戶(hù)仍然能夠?qū)χ饔脩?hù)的狀態(tài)進(jìn)行較為準(zhǔn)確的判斷，可靠性得到了提高。


圖1是本發(fā)明認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖；圖2是主用戶(hù)的發(fā)射功率&對(duì)檢測(cè)概率的影響曲線(xiàn)圖；圖3是次級(jí)中繼用戶(hù)數(shù)N對(duì)檢測(cè)概率的影響曲線(xiàn)圖；圖4是閾值K對(duì)檢測(cè)概率的的影響曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。實(shí)施例圖1是本發(fā)明認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，本發(fā)明建立了一個(gè)包含主源用戶(hù)P、主目的用戶(hù)PD、次級(jí)源用戶(hù)S和次級(jí)中繼用戶(hù)= 1，…N)的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)里，主源用戶(hù)P到次級(jí)源用戶(hù)S 的信道狀況較差，導(dǎo)致次級(jí)源用戶(hù)S能夠正確檢測(cè)到主用戶(hù)的概率較低。此時(shí)，次級(jí)源用戶(hù) S的數(shù)據(jù)傳輸會(huì)由于頻譜檢測(cè)精度不夠而造成對(duì)主用戶(hù)干擾。所以次級(jí)源用戶(hù)S需要次級(jí)中繼用戶(hù)氏的幫助來(lái)提高頻譜感知的精度。為此，本發(fā)明提供了一種基于次級(jí)源用戶(hù)S和次級(jí)中繼用戶(hù)氏之間兩次協(xié)作的頻譜感知方法
1、頻譜感知子時(shí)隙1，首先次級(jí)源用戶(hù)S和次級(jí)中繼用戶(hù)氏分別使用能量檢測(cè)對(duì)主用戶(hù)信號(hào)進(jìn)行本地檢測(cè)，然后次級(jí)中繼用戶(hù)氏之間進(jìn)行通信，確定能夠檢測(cè)到主用戶(hù)存在的次級(jí)中繼用戶(hù)數(shù)目為L(zhǎng) ；2.、在頻譜感知子時(shí)隙1中，如果檢測(cè)到主用戶(hù)存在的次級(jí)中繼用戶(hù)數(shù)目L不小于一個(gè)給定的閾值K，那么在頻譜感知子時(shí)隙2里，那些在感知子時(shí)隙1里檢測(cè)到主用戶(hù)存在的次級(jí)中繼用戶(hù)氏把感知結(jié)果發(fā)送給次級(jí)源用戶(hù)S，此時(shí)，次級(jí)源用戶(hù)S根據(jù)接收的主用戶(hù)信號(hào)和次級(jí)中繼用戶(hù)信號(hào)進(jìn)行能量檢測(cè)；否則，如果檢測(cè)到主用戶(hù)存在的次級(jí)中繼用戶(hù)數(shù)目L小于一個(gè)給定的閾值K，那么所有次級(jí)中繼用戶(hù)Ri在感知子時(shí)隙2里為休眠狀態(tài)，此時(shí)，次級(jí)源用戶(hù)S根據(jù)接收的主用戶(hù)信號(hào)進(jìn)行能量檢測(cè)；3、在頻譜感知子時(shí)隙3里，進(jìn)行與頻譜感知子時(shí)隙1相同的能量檢測(cè)；4)、在頻譜感知子時(shí)隙4里，進(jìn)行與頻譜感知子時(shí)隙2相同的能量檢測(cè)；然后，次級(jí)源用戶(hù)S根據(jù)其在四個(gè)子時(shí)隙里得到的感知結(jié)果并利用或準(zhǔn)則給出一個(gè)最終的判決結(jié)果。一、性能分析1、在頻譜感知子時(shí)隙1中，次級(jí)源用戶(hù)S和次級(jí)中繼用戶(hù)氏接收的數(shù)據(jù)可以表示為
權(quán)利要求
1.一種可靠的協(xié)作頻譜感知方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、建立了一個(gè)包含主源用戶(hù)P、主目的用戶(hù)Pd、次級(jí)源用戶(hù)S和次級(jí)中繼用戶(hù)Ri (i = L...N)的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)；O)、頻譜感知時(shí)隙被分為四個(gè)子時(shí)隙，其中每個(gè)子時(shí)隙內(nèi)的頻譜感知過(guò)程為2.1)、頻譜感知子時(shí)隙1，首先次級(jí)源用戶(hù)S和次級(jí)中繼用戶(hù)氏分別使用能量檢測(cè)對(duì)主用戶(hù)信號(hào)進(jìn)行本地檢測(cè)，然后次級(jí)中繼用戶(hù)氏之間進(jìn)行通信，確定能夠檢測(cè)到主用戶(hù)存在的次級(jí)中繼用戶(hù)數(shù)目為L(zhǎng) ；2. 2)、在頻譜感知子時(shí)隙1中，如果檢測(cè)到主用戶(hù)存在的次級(jí)中繼用戶(hù)數(shù)目L不小于一個(gè)給定的閾值K，那么在頻譜感知子時(shí)隙2里，那些在感知子時(shí)隙1里檢測(cè)到主用戶(hù)存在的次級(jí)中繼用戶(hù)氏把感知結(jié)果發(fā)送給次級(jí)源用戶(hù)S，此時(shí)，次級(jí)源用戶(hù)S根據(jù)接收的主用戶(hù)信號(hào)和次級(jí)中繼用戶(hù)信號(hào)進(jìn)行能量檢測(cè)；否則，如果檢測(cè)到主用戶(hù)存在的次級(jí)中繼用戶(hù)數(shù)目L小于一個(gè)給定的閾值K，那么所有次級(jí)中繼用戶(hù)氏在感知子時(shí)隙2里為休眠狀態(tài)，此時(shí)，次級(jí)源用戶(hù)S根據(jù)接收的主用戶(hù)信號(hào)進(jìn)行能量檢測(cè)；2. 3)、在頻譜感知子時(shí)隙3里，進(jìn)行與頻譜感知子時(shí)隙1相同的能量檢測(cè)；2. 4)、在頻譜感知子時(shí)隙4里，進(jìn)行與頻譜感知子時(shí)隙2相同的能量檢測(cè)；(3)、次級(jí)源用戶(hù)S根據(jù)其在四個(gè)子時(shí)隙里得到的感知結(jié)果并利用或準(zhǔn)則給出一個(gè)最終的判決結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可靠的協(xié)作頻譜感知方法，其特征在于，次級(jí)源用戶(hù)S最終的虛警概率Pf被固定為α ^，在四個(gè)頻譜感知子時(shí)隙里，進(jìn)行能量檢測(cè)時(shí)，次級(jí)源用戶(hù)S的虛警概率都設(shè)置為α ；則
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種本發(fā)明可靠的協(xié)作頻譜感知方法，在第一子時(shí)隙里，所有次級(jí)源用戶(hù)和次級(jí)中繼用戶(hù)對(duì)主用戶(hù)信號(hào)進(jìn)行本地能量檢測(cè)，其中次級(jí)中繼用戶(hù)可以檢測(cè)到主用戶(hù)存在的次級(jí)中繼用戶(hù)數(shù)量為L(zhǎng)；如果次級(jí)中繼用戶(hù)數(shù)量L不小于一個(gè)給定的門(mén)限值K時(shí)，那么在第二個(gè)子時(shí)隙里，那些檢測(cè)到主用戶(hù)存在的次級(jí)中繼用戶(hù)就會(huì)將感知結(jié)果發(fā)送給次級(jí)源用戶(hù)，然后，次級(jí)源用戶(hù)利用接收到的主用戶(hù)信號(hào)和次級(jí)中繼用戶(hù)信號(hào)進(jìn)行能量檢測(cè)。同理，在第三和四兩個(gè)子時(shí)隙里，次級(jí)用戶(hù)進(jìn)行著類(lèi)似的操作。最后，次級(jí)源用戶(hù)根據(jù)其在四個(gè)子時(shí)隙里得到的感知結(jié)果并利用或準(zhǔn)則給出一個(gè)最終的判決結(jié)果。該方法通過(guò)次級(jí)源用戶(hù)和次級(jí)中繼用戶(hù)之間兩次相互協(xié)作，大大提高了檢測(cè)主用戶(hù)的概率。
文檔編號(hào)H04B17/00GK102427393SQ201110372808
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者代澤洋, 劉健, 隆克平 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)