一种认知无线电系统中基于协作检测软合作的最大化信道容量的方法
【专利摘要】本发明公开了一种认知无线电系统中基于协作检测软合作的最大化信道容量的方法。该方法特征为：在数据融合中心接收到各个检测节点反馈的信道能量信息后，在虚警概率存在上限和检测概率存在下限的情况下，确定虚警概率的取值，使信道容量最大化。
【专利说明】一种认知无线电系统中基于协作检测软合作的最大化信道容量的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及认知无线电技术，特别涉及一种基于协作检测软合作的最大化信道容量技术。
【背景技术】
[0002]由于受到授权用户系统的信噪比很低、信道衰落和阴影效应等不利因素的影响，单个检测单位进行的检测结果有时很难满足系统的要求。此时，可以通过多个检测单位进行协作检测。协作检测因为利用了空间中的多个检测单位的信息，能取得远好于单个检测单位的检测效果。
[0003]协作检测分为软合作与硬合作。在软合作中，信息融合中心得到的是所有检测到的信息，而在硬合作中，信息融合中心得到的是感知单位做出的判决结果，在这之中损失了信息。所以软合作具有较好的检测效果。
[0004]在协作检测融合中心的系统参数设置中，传统的研究基本上都是基于Neman-Pearson准则，即是在虚警概率恒定的情况下最大化检测概率。这种准则没有考虑系统参数设置对系统信道容量造成的影响，使得系统总体信道容量不够大，频带利用率不够高。有鉴于此，在认知无线电系统中，研究最大化信道容量的方法具有很大的实际意义。
[0005]与传统的Neyman-Pearson方法相比,这种新方法能够最大化认知无线电软合作系统的信道容量，获得更高的频谱利用率。
【发明内容】
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种认知无线电中基于协作检测软合作的最大化信道容量的方法。在融合中心接收到各个检测节点反馈的信道能量信息后，在虚警概率存在上限和检测概率存在下限的条件下，确定虚警概率的取值，使软合作系统的信道
容量最大化。
[0007]本发明提供的一种认知无线电中基于协作检测软合作的最大化信道容量的方法，其特征在于:
[0008]数据融合中心汇总所有检测节点感知到的信道的能量信息；在给定虚警概率上限和检测概率下限的情况下，获得所需虚警概率的取值范围；根据信道存在只被主用户占用、只被从用户占用、被主用户和从用户同时占用这三种可能的情况，获得认知无线电软合作系统中，整个系统的信道 容量；将系统的信道容量关于虚警概率求一阶导函数，根据在虚警概率的取值范围内一阶导函数与零点的关系，获得系统信道容量最大时虚警概率的取值。
[0009]所述的协作检测软合作，是指所有检测节点将感知到的信道的能量信息汇总到数据融合中心，判定主用户是否存在由数据融合中心来决定。记第i(l≤i≤M)个检测单位上的第k(l≤ k ≤ 2N)次抽样为yjk)，则第i个感知单位检测到的信道能量Ti为
【权利要求】
1.一种认知无线电系统中基于协作检测软合作的最大化信道容量的方法，其特征在于， 数据融合中心汇总所有检测节点感知到的信道的能量信息；在给定虚警概率上限和检测概率下限的情况下，获得所需虚警概率的取值范围；根据信道只被主用户占用、只被从用户占用、被主用户和从用户同时占用这三种可能的情况，获得认知无线电软合作系统中，整个系统的信道容量；将系统的信道容量关于虚警概率求一阶导函数，根据在虚警概率的取值范围内一阶导函数与零点的关系，获得系统信道容量最大时虚警概率的取值。
2.根据权利要求1所述的认知无线电中基于协作检测软合作的最大化信道容量的方法，其特征在于，所述的所有检测节点将感知到的信道的能量信息汇总到数据融合中心是指，各个感知单位将数据发往数据融合中心，判定主用户是否存在由数据融合中心来决定。记第i (1≤i ≤M)个检测单位上的第k(l ≤ k ≤ 2N)次抽样为yi (kk，则第i个感知单位检测到的信道能量Ti为
3.根据权利要求1所述的认知无线电中基于协作检测软合作的最大化信道容量的方法，其特征在于，所述的获得虚警概率的取值范围是指，在给定虚警概率上限和检测概率下限的情况下，记实加性白高斯噪声的方差为σ2，记授权用户信号的方差为σ?，记检测概率为Qd，记虚警概率为Qf，当丽很大时，T近似满足高斯分布，于是获得信息融合中心判决主用户是否存在的检测概率和虚警概率的函数关系:
4.根据权利要求1所述的认知无线电中基于协作检测软合作的最大化信道容量的方法，其特征在于，所述的获得整个系统的信道容量是指，由于信道存在只被主用户占用、只被从用户占用、被主用户和从用户同时占用这三种可能的情况，因此记某一信道被授权系统占用的几率为δ (0< δ < I)，则该信道只被授权系统占用的几率为QdS，被授权系统和未授权系统同时占用的几率为(1-Qd) S，只被未授权系统占用的几率为(1-Qf) (1-S)。记这一信道只被授权系统占用时，授权系统的信道容量为Tp ;信道被授权系统和未授权系统同时占用时，授权系统的信道容量为Τ, ρ、未授权系统的信道容量为Τ, 3;信道只被未授权系统占用时，未授权系统的信道容量为Ts。则整个系统的信道容量是STpQd+δ (T' Ρ+Τ, s)(1-Qd) + (1-Qf) (1-δ ) Ts,记为 C。令 C =,贝丨J a0 = δ (T' P+T' s) + (1- δ ) Ts, H1=δ (Tp-Ti P_r s)，a2 = (l-5)Tso
5.根据权利要求1所述的认知无线电中基于协作检测软合作的最大化信道容量的方法，其特征在于，所述的获得系统信道容量最大时虚警概率的取值是指，记Qf的取值范围为[α, β]，将系统的信道容量关于虚警概率求一阶导函数，如果当a ≤ Qf ≤β ,
【文档编号】H04B17/00GK103888207SQ201410117537
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】赵珊伟, 谢刚, 贺师哲, 黄萱昆 申请人:北京邮电大学