一种认知无线电协作频谱感知方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无线通信领域，尤其设及一种认知无线电协作频谱感知方法。
【背景技术】
[0002] 近年来随着无线通信技术的不断发展，WLTE、Wi-Fi、卫星通信及协同通信等为标 志的新兴技术相继涌现，层出不穷。运些通信技术对无线频谱资源提出了更高的需求，从而 令频谱资源变的趋于紧张，认知无线电技术（CognitiveRadio,CR)在此背景下应运而生。 CR技术源于软件无线电，能够"伺机"的对空闲的频谱进行利用和共享，进而解决频谱资源 紧缺难题，从而真正实现提高频谱利用率的目的。
[0003] 频谱感知技术作为认知无线电网络中的关键技术，对于检测授权用户信号（又称 主用户）的存在情况意义重大。认知无线电的基本途径是：首先认知用户（或称感知用户、 次用户）采用频谱感知对周围环境中的已授权频谱资源进行持续监测；然后在保证授权用 户能够优先占用该段频谱且传输性能几乎不受影响的条件下，认知用户自适应地调整收发 设备，并将收发设备调整至空闲频谱上进行通信。当认知用户感知（或称检测）到有授权 用户信号出现时，认知用户则要快速腾出信道供授权用户使用，进而避免对授权用户的正 常通信进行干扰。可见，认知用户所采用的频谱感知方法要求对授权用户具有高度的可靠 性，即要求频谱感知方法具有高度的检测性能。
[0004] 在实际环境中，由于受到多径衰落、阴影效应和噪声不确定性等诸多因素的不利 影响，单个认知用户的检测性能往往不能适应对授权用户信号检测率的要求。为了减少多 径衰落、阴影效应和噪声不确定性等诸多因素对检测性能的不利影响，基于多个认知用户 的协作频谱感知方法被不断提出。在现有的协作频谱感知方法中，通过将每个认知用户的 检测结果发送给频谱感知融合中屯、进行融合，W达到对频谱进行感知的目的。然而，由于现 有的协作频谱感知方法并没有考虑每个认知用户自身信噪比对协作检测结果的影响，导致 协作感知后的检测性能不够准确。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种既能减小低信噪比认 知用户对协作检测的影响，又能够提高协作检测性能的认知无线电协作频谱感知方法。
[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种认知无线电协作频谱感知方 法，其特征在于，依次包括如下步骤：
[0007] (I)N个认知用户（?分别独立地获取自身的信噪比SNRi和频谱检测结果，并分别 将获取的信噪比SMi和频谱检测结果发送至频谱感知融合中屯、FC，其中，频谱检测结果包 括认知用户CRi的检测概率Pd,iW及虚警概率Pf,i，i= 1，2,…，N;
[000引 似频谱感知融合中屯、FC接收各认知用户CRi发送来的信噪比SNR1和频谱检测 结果，并判断信噪比SMi大于预设的信噪比筛选值SNRthM。时，则选择此信噪比对应的认知 用户为参与协作检测的初选认知用户组成员，并执行步骤（3);否则，选择具有最高信噪比 的认知用户所对应的频谱检测结果为频谱感知融合中屯、FC的最终检测结果；
[0009] (3)根据参与协作检测的初选认知用户组成员的信噪比和检测概率，计算各初选 认知用户的信任度及初选认知用户组的信噪比均方根值f，并令信噪比SNR'i= 丫 1， 初选认知用户组成员的数量为N'，且N'《N，其中，初选认知用户的信任度、信噪比均方 根值f的计算公式如下：
[0010]
N'《N;
[0011] (4)频谱感知融合中屯、FC分别依次计算步骤（3)中各初选认知用户信噪比SNR' 1 与所有初选认知用户信噪比均方根值？之间的商值ni，其中，
[0012]
[001引 妨频谱感知融合中屯、FC计算、获取信噪比预设阔值A、信噪比最佳阔值Awtimgi, W及初选认知用户CR'i的信任度4 1，计算各初选认知用户CR'i的联合筛选参数值C1，并 选定参与协作的复选认知用户：
[0014] (a)频谱感知融合中屯、FC根据接收的N'个初选认知用户CR'对应的信噪比集合 怯NR'i}，获取初选认知用户信噪比集合怯NR'J中的信噪比最大值，其中，记该信噪比最大 值为SNR'max;
[0015] (b)W获取的信噪比最大值SNR'max为参考，并将信噪比最大值SNR'max分别与 N'个初选认知用户CR'i的信噪比SNR' 1作商处理，计算得到各初选认知用户信噪比SNR' 1 所对应的初始阔值A1，其中，
[001 引 入 1=ISNR'max/SNR' 11，i= 1，2,…，N' ；
[0017] (C)根据各初选认知用户CR'1的信任度41和信噪比商值n1，计算各初选认知用 户CR'i的联合筛选参数值C1，并根据联合筛选参数值Cl,选取参与协作的复选认知用户 CR"i，其中，复选认知用户CR"斯数量为M，C1=n1 ? 4i，i= 1，2,…，N'，j= 1，2,…，M， N' ：
[0018]若联合筛选参数值Ci位于预设数值区间范围[C。，CJ内，即写C1《写b 时，则选取该联合筛选参数值Ci对应的初选认知用户为复选认知用户，并参与协作检测； 否则，该初选认知用户不予选取；
[001引 （d)根据步骤（C)中的信噪比预设阔值A，获取M个复选认知用户CR",分别在OR 准则和AND准则下的协作检测性能曲线，其中，
[0020] OR准则：
[0021]
[0022]AND准则： M' M'
[0023] 公,=口尸，0知=口A"'J，j= 1，2,…，M，M《N，； 仁.1. 仁.1.
[0024] 其中，Pd,为第j个复选认知用户CR",的检测概率，Pfa,为第j个复选认知用户 CR",的虚警概率；Qd为协作检测后的全局检测概率，Qf。为协作检测后的全局虚警概率；《 j 表示信噪比SNR",的权重系数，SNR",是第j个复选认知用户CR",的信噪比，SNR"m。、表示 M个复选认知用户的信噪比最大值，SNR"mi。表示M个复选认知用户的信噪比最小值；
[002引 （e)根据OR准则和AND准则下的协作检测性能曲线，得到在OR准则和AND准则下 的最佳检测性能值Qd max，并W该最佳检测性能值Qd max所对应的信噪比预设阔值为信噪比 最佳阔值，其中记信噪比最佳阔值为A最佳检测性能值即为全局检测概率Qd中的最 大值；
[002引（6)根据获取的信噪比最佳阔值入。。。。。1，得到该信噪比最佳阔值入。^1。。1对应的 复选认知用户CR",获取该复选认知用户CR"的调整因子a W及其他M-I个复选认知用户 CR\的调整因子a k，并分别根据调整因子a、Qk对应调整复选认知用户CR"、CR" k的虚 警概率，其中，复选认知用户CR"调整后的虚警概率记为Pf。，复选认知用户CR"k调整后的 虚警概率记为PfAk;
[0027] P扣,k=ak?P扣，k= 1，2,…，M-I;
[0028]
[0029]
[0030] 其中，a k为复选认知用户CR" k的调整因子，用来根据复选认知用户CR" k自身的 信噪比实现对其虚警概率大小的调整；SNR" ,为第j个复选认知用户CR",的信噪比；[003。 （7)根据步骤（6)中获取的M个复选认知用户的调整因子a,W及对应调整后的虚警概率Pf。,,，计算复选认知用户CR",调整后的判决阔值A' 1和检测概率Pd,,，其中，
[0032]
[0033]
[0034]
[0035] 其中
Ni为采样点数；
[003引 做根据步骤（7)中M个复选认知用户的信噪比SNR"斟及得到的调整后的检测 概率Pd,，，返回步骤巧），