一種認知無線電系統(tǒng)中基于協(xié)作檢測軟合作的最大化信道容量的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種認知無線電系統(tǒng)中基于協(xié)作檢測軟合作的最大化信道容量的方法。該方法特征為：在數(shù)據(jù)融合中心接收到各個檢測節(jié)點反饋的信道能量信息后，在虛警概率存在上限和檢測概率存在下限的情況下，確定虛警概率的取值，使信道容量最大化。
【專利說明】一種認知無線電系統(tǒng)中基于協(xié)作檢測軟合作的最大化信道容量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及認知無線電技術(shù)，特別涉及一種基于協(xié)作檢測軟合作的最大化信道容量技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于受到授權(quán)用戶系統(tǒng)的信噪比很低、信道衰落和陰影效應等不利因素的影響，單個檢測單位進行的檢測結(jié)果有時很難滿足系統(tǒng)的要求。此時，可以通過多個檢測單位進行協(xié)作檢測。協(xié)作檢測因為利用了空間中的多個檢測單位的信息，能取得遠好于單個檢測單位的檢測效果。
[0003]協(xié)作檢測分為軟合作與硬合作。在軟合作中，信息融合中心得到的是所有檢測到的信息，而在硬合作中，信息融合中心得到的是感知單位做出的判決結(jié)果，在這之中損失了信息。所以軟合作具有較好的檢測效果。
[0004]在協(xié)作檢測融合中心的系統(tǒng)參數(shù)設置中，傳統(tǒng)的研究基本上都是基于Neman-Pearson準則，即是在虛警概率恒定的情況下最大化檢測概率。這種準則沒有考慮系統(tǒng)參數(shù)設置對系統(tǒng)信道容量造成的影響，使得系統(tǒng)總體信道容量不夠大，頻帶利用率不夠高。有鑒于此，在認知無線電系統(tǒng)中，研究最大化信道容量的方法具有很大的實際意義。
[0005]與傳統(tǒng)的Neyman-Pearson方法相比,這種新方法能夠最大化認知無線電軟合作系統(tǒng)的信道容量，獲得更高的頻譜利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種認知無線電中基于協(xié)作檢測軟合作的最大化信道容量的方法。在融合中心接收到各個檢測節(jié)點反饋的信道能量信息后，在虛警概率存在上限和檢測概率存在下限的條件下，確定虛警概率的取值，使軟合作系統(tǒng)的信道
容量最大化。
[0007]本發(fā)明提供的一種認知無線電中基于協(xié)作檢測軟合作的最大化信道容量的方法，其特征在于:
[0008]數(shù)據(jù)融合中心匯總所有檢測節(jié)點感知到的信道的能量信息；在給定虛警概率上限和檢測概率下限的情況下，獲得所需虛警概率的取值范圍；根據(jù)信道存在只被主用戶占用、只被從用戶占用、被主用戶和從用戶同時占用這三種可能的情況，獲得認知無線電軟合作系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)的信道 容量；將系統(tǒng)的信道容量關(guān)于虛警概率求一階導函數(shù)，根據(jù)在虛警概率的取值范圍內(nèi)一階導函數(shù)與零點的關(guān)系，獲得系統(tǒng)信道容量最大時虛警概率的取值。
[0009]所述的協(xié)作檢測軟合作，是指所有檢測節(jié)點將感知到的信道的能量信息匯總到數(shù)據(jù)融合中心，判定主用戶是否存在由數(shù)據(jù)融合中心來決定。記第i(l≤i≤M)個檢測單位上的第k(l≤ k ≤ 2N)次抽樣為yjk)，則第i個感知單位檢測到的信道能量Ti為
【權(quán)利要求】
1.一種認知無線電系統(tǒng)中基于協(xié)作檢測軟合作的最大化信道容量的方法，其特征在于， 數(shù)據(jù)融合中心匯總所有檢測節(jié)點感知到的信道的能量信息；在給定虛警概率上限和檢測概率下限的情況下，獲得所需虛警概率的取值范圍；根據(jù)信道只被主用戶占用、只被從用戶占用、被主用戶和從用戶同時占用這三種可能的情況，獲得認知無線電軟合作系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)的信道容量；將系統(tǒng)的信道容量關(guān)于虛警概率求一階導函數(shù)，根據(jù)在虛警概率的取值范圍內(nèi)一階導函數(shù)與零點的關(guān)系，獲得系統(tǒng)信道容量最大時虛警概率的取值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的認知無線電中基于協(xié)作檢測軟合作的最大化信道容量的方法，其特征在于，所述的所有檢測節(jié)點將感知到的信道的能量信息匯總到數(shù)據(jù)融合中心是指，各個感知單位將數(shù)據(jù)發(fā)往數(shù)據(jù)融合中心，判定主用戶是否存在由數(shù)據(jù)融合中心來決定。記第i (1≤i ≤M)個檢測單位上的第k(l ≤ k ≤ 2N)次抽樣為yi (kk，則第i個感知單位檢測到的信道能量Ti為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的認知無線電中基于協(xié)作檢測軟合作的最大化信道容量的方法，其特征在于，所述的獲得虛警概率的取值范圍是指，在給定虛警概率上限和檢測概率下限的情況下，記實加性白高斯噪聲的方差為σ2，記授權(quán)用戶信號的方差為σ?，記檢測概率為Qd，記虛警概率為Qf，當麗很大時，T近似滿足高斯分布，于是獲得信息融合中心判決主用戶是否存在的檢測概率和虛警概率的函數(shù)關(guān)系:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的認知無線電中基于協(xié)作檢測軟合作的最大化信道容量的方法，其特征在于，所述的獲得整個系統(tǒng)的信道容量是指，由于信道存在只被主用戶占用、只被從用戶占用、被主用戶和從用戶同時占用這三種可能的情況，因此記某一信道被授權(quán)系統(tǒng)占用的幾率為δ (0< δ < I)，則該信道只被授權(quán)系統(tǒng)占用的幾率為QdS，被授權(quán)系統(tǒng)和未授權(quán)系統(tǒng)同時占用的幾率為(1-Qd) S，只被未授權(quán)系統(tǒng)占用的幾率為(1-Qf) (1-S)。記這一信道只被授權(quán)系統(tǒng)占用時，授權(quán)系統(tǒng)的信道容量為Tp ;信道被授權(quán)系統(tǒng)和未授權(quán)系統(tǒng)同時占用時，授權(quán)系統(tǒng)的信道容量為Τ, ρ、未授權(quán)系統(tǒng)的信道容量為Τ, 3;信道只被未授權(quán)系統(tǒng)占用時，未授權(quán)系統(tǒng)的信道容量為Ts。則整個系統(tǒng)的信道容量是STpQd+δ (T' Ρ+Τ, s)(1-Qd) + (1-Qf) (1-δ ) Ts,記為 C。令 C =,貝丨J a0 = δ (T' P+T' s) + (1- δ ) Ts, H1=δ (Tp-Ti P_r s)，a2 = (l-5)Tso
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的認知無線電中基于協(xié)作檢測軟合作的最大化信道容量的方法，其特征在于，所述的獲得系統(tǒng)信道容量最大時虛警概率的取值是指，記Qf的取值范圍為[α, β]，將系統(tǒng)的信道容量關(guān)于虛警概率求一階導函數(shù)，如果當a ≤ Qf ≤β ,
【文檔編號】H04B17/00GK103888207SQ201410117537
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】趙珊偉, 謝剛, 賀師哲, 黃萱昆 申請人:北京郵電大學