[发明专利]基于二重可信的协同频谱感知方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术中的认知无线电(简称CR)领域，具体地讲是一种协同频谱感知方法。

背景技术

随着无线通信需求的不断增长，对无线频谱资源的需求也相应增长，导致频谱资源日益紧张。但已分配给现有无线系统的频谱资源却在时间和空间上有不同程度的闲置。人们提出的认知无线电(CR)技术，可从时间和空间上充分利用那些空闲的频谱资源，有效解决上述难题。

认知无线电设备通过自适应地调整其自身内部通信机理来达到对环境变化的适应。次级用户(SU)必须能敏感地检测到主用户(PU)的存在，避免对PU正常工作产生干扰，正确检测某频段是否被PU使用是CR的关键技术之一。在无线信道环境中，受传播损耗和多径衰落等因素的影响，单个SU的检测性能并不可靠。因而人们提出协同频谱感知，通过SU间的协作达到系统要求的检测门限，降低单个SU的负担。协同感知可以采用集中或分布的方式进行。集中式协同感知是指各个SU将本地感知结果送到融合中心(AP)统一进行数据融合，做出决策，如附图1所示；分布式协同感知则是指各SU间相互交换感知信息，各个节点独自决策。本发明研究集中式协同感知。通常的集中式协同感方法是“与”、“或”合并。

“与”合并：各次级用户SU向融合中心AP传送对于主用户PU是否存在的判定(1或0)，融合中心AP对上传信息进行“与”合并。即当所有次级用户SU都判定有主用户PU存在时，融合中心才判定主用户PU存在。

“或”合并：各次级用户SU向融合中心传送对于主用户PU是否存在的判定(1或0)，融合中心AP对上传信息进行“或”合并。即只要有一个次级用户SU判定有主用户PU存在，AP就判定主用户PU存在。

衡量感知方法性能的两个重要指标是：检测概率P_D、虚警概率P_F。

检测概率P_D：在主用户PU存在的情况下，判定有主用户PU存在的概率，代表了对主用户PU的保护程度；虚警概率P_F：在主用户PU不存在的情况下，判定有主用户PU存在的概率，代表了对频谱的利用程度。为了表示感知方法的检测性能，通常应用ROC(ReceiverOperating Characteristics)曲线，该曲线的横坐标为虚警概率，纵坐标为检测概率，即检测概率P_D随虚警概率P_F变化的曲线。

从上面的介绍可以看出，“与”合并可以很大程度上降低虚警概率，但要求各次级用户SU对主用户PU的检测概率达到100％，否则会导致系统的检测性能极大的下降；“或”合并虽然可以在次级用户SU检测信号受到极大干扰的情况下保证较高的检测概率，却带来了更高的虚警概率，降低了频谱利用率。

“与”、“或”合并都是基于对各次级用户SU检测结果的等同考虑，但在实际情况中，由于由信道环境、设备检测灵敏度、次级用户SU与主用户PU的距离的不同，各次级用户SU单次本地检测结果的可信度、感知可信度(即感知能力)并不相同，导致各次级用户SU的可靠性得不到保证，因而“与”、“或”合并不是最优的协同感知算法。

发明内容

本发明的目的旨在针对上述问题提供一种可提高各次级用户SU_i的可靠性，改善系统检测性能的二重可信协同感知方法。

本发明是采用以下技术方案实现的：

一种基于二重可信的协同频谱感知方法，其特征在于，包括下列步骤：

a.各次级用户SU_i在本地进行相互独立的频谱检测，得到频谱检测量

b.各次级用户SU_i依据证据理论采用下式对其在第m时刻的频谱检测量进行可信表达：