专利名称：基于信誉度的认知无线电网络分层合作频谱感知方法
技术领域：
本发明属于认知无线电领域，涉及一种融合信誉度机制和网络分层合作感知的合作感知方案，具体是融合中心在作出最终判决的过程中，综合考虑各个簇的感知结果以及其信誉度，采用具有权重因子的新的方式来完成数据融合。权重因子由簇的信誉度来决定，而各个簇的信誉度则取决于其簇判决的正确率。
背景技术：
无线通信技术的飞速发展，使得无线频谱资源也日趋紧张；尤其是越来越多的人通过无线局域网(Wireless Local Area Network, WLAN)、无线个域网(Wireless PersonalArea Network, WPAN)等技术以无线的方式接入互联网，这些无线通信技术大多工作在渐趋饱和的非授权频段(Unlicensed Frequency Band, UFB);而频谱管理部门为保证电视广播业务等特定通信业务不受干扰，会专门分配特定的授权频带(Licensed FrequencyBand, LFB)供其使用。但是对授权频带资源平均占用率的研究表明，大部分授权频带使用率都较低。于是，频谱资源稀缺与已授权频带利用率低的矛盾越来越凸显。认知无线电的提出给解决上述矛盾提供了一条非常不错的途径。认知无线电中频谱感知的核心思想是具有认知功能的CR用户通过智能感知频谱环境，自动搜寻并利用已分配给授权用户但未被占用的“频谱空洞”，在不影响授权用户通信的前提下，选择频谱资源进行数据传输，实现与授权用户的频谱共享。频谱感知是实现认知无线电的关键技术。最初的单用户频谱感知方案由于易受阴影衰落和多径效应的影响并可能导致“隐藏终端问题”而无法广泛应用。合作频谱感知是为克服单用户频谱感知的缺陷而产生的，其将多个从用户联合，让从用户共享本地检测信息，完成对主用户信号的检测。一个典型的认知无线电网络由许许多多的CR用户构成，CR用户通过合作频谱感知的方式来检测主用户信息。但当CR用户达到一定数量时，由合作频谱感知所产生的通信开销就会大大增加，这会造成CR用户能量损耗、判决时延增加、控制信道带宽占用等一系列问题。分簇策略的提出有效地解决了此类问题。其主要思想是将CR用户分成不同的簇，簇内的CR用户只需向簇头上传感知结果，簇头根据接收到的本地感知数据实现第一层合作感知；簇头将判决结果上传给融合中心，融合中心根据接收到的各个簇的判决结果实现第二层合作感知。分层合作感知通过分簇策略来实现合作频谱感知，但由于两层合作感知之间丢失了大量有效数据，该方案无法有效减小深衰用户和受攻击用户对系统检测性能的影响。信誉度机制的引入则能有效解决这个问题，能够在保证系统低通信开销的同时提高系统的鲁棒性。
发明内容
本发明的目的是提供一种结合网络分层合作感知和信誉度机制的合作频谱感知方法，该方法以降低系统开销以及提高系统鲁棒性为目标。该方法是一种新型的合作频谱感知方法，它在分层合作频谱感知网络中引入信誉度的概念，即根据不同簇的感知准确率来确定其信誉度并根据信誉度来确定不同簇在融合过程中所具有的权重因子。本发明使得整个系统能够有效抵御深衰落用户和受攻击用户对感知结果造成的不良影响，并同时能保证系统的通信开销处于一个较低水平。本发明方法的具体步骤为1.对感知节点进行分簇2.节点进行本地感知3.簇头基于簇内节点感知数据作出判决4.融合中心根据各簇头的判决结果以及权重因子作出判决5.更新各簇头信誉度和权重因子。所述的1.对感知节点进行分簇，为利用分层感知中固有的用户选择多样性的特点由簇头选择最优的簇成员以此来提高感知性能，或者根据地理信息来选择位置相近的CR用户构成簇，还可以根据CR用户的频谱相关性来选择相应的簇成员。设共有#个簇，第j个簇中共有Kj个簇成员。所述的2.节点进行本地感知，为簇内的CR用户采用能量感知的方式来检测主用户发送的信号是否存在于当前频带中，并在本次检测过程后期将感知数据发送给簇头，具体步骤为: 1)第J个簇内的第i个CR用户对天线接收下来的目标频段的信号-V进行#次采样，取#次采样的和值zV。该和值就是此次本地感知过程中所检测到信号的能量
权利要求
1.基于信誉度的认知无线电网络分层合作频谱感知方法，其特征在于:该方法对感知节点进行分簇，节点进行本地感知，簇头基于簇内节点感知数据作出判决，融合中心根据各簇头的判决结果以及权重因子作出判决，更新各簇头信誉度和权重因子，具体是: 所述的对感知节点进行分簇是指根据地理位置因素将分布在一定区域的感知节点分成若干个簇，每个簇中有一个感知节点充当簇头，剩下的其它簇成员节点向簇头上传本地感知数据； 所述的节点进行本地感知是指每个簇内的感知节点采用能量检测技术检测当前频谱环境中是否存在主用户发送的信号，并将感知数据上传给簇头； 所述的簇头基于簇内节点感知数据作出判决是指簇头根据接收到的簇内节点感知数据采用等增益融合方案作出一个基于簇的判决；该感知结果是一个I比特的数据，代表该簇内的感知用户对主用户是否存在的判决；各簇的判决结果由簇头上传给融合中心； 所述的融合中心根据各簇头的判决结果以及权重因子作出判决是指融合中心收到各个簇的感知结果，然后根据各个簇的信誉度将不同的权重因子赋予簇感知结果，最后综合考虑各个簇的权重因子和簇感知结果并采用融合策略来判断当前主用户是否占用授权频带；权重因子越大则该簇的感知结果对最终的判决影响越大，反之则影响越小； 所述的更新各簇头信誉度和权重因子是指融合中心对比各个簇判决结果和最终判决结果来实现对各个簇的信誉度的更新；具体是指若簇判决结果和最终判决结果一致则说明该簇感知节点作出了正确的判决，其信誉度得到提升；若两者不一致则表明该簇感知节点的判决错误，其信誉度要被降低；为了保证信誉度的更新具有较强的灵活性，设定感知周期八每经过一次感知周期各簇的信誉度更新一次，权重因子也重新计算一次；信誉度低的簇，其权重因子相应的小；信誉度高的簇，其权重因子相应的大。
全文摘要
本发明涉及一种基于信誉度的认知无线电网络分层合作频谱感知方法。无线电网络中，采用分簇策略的网络分层合作频谱感知方法能有效解决系统通信开销随感知节点数增加而大幅上升的问题。但该技术无法有效处理陷入深衰落区用户和被攻击用户对系统感知性能的不良影响。本发明的具体步骤为对感知节点进行分簇，节点进行本地感知，簇头基于簇内节点感知数据作出判决，融合中心根据各簇头的判决结果以及信誉度作出判决，更新各簇头信誉度。本发明将信誉度机制和采用分簇策略的网络分层合作感知相结合，降低信誉度低的簇对系统感知性能的影响，使得认知无线电网络能大幅降低深衰用户和被攻击用户对系统造成的不良影响，同时又能有效降低系统通信开销。
文档编号H04W24/00GK103178910SQ20131006167
公开日2013年6月26日 申请日期2013年2月27日 优先权日2013年2月27日
发明者倪雄, 陈惠芳, 谢磊, 王匡 申请人:浙江大学