[发明专利]一种改进的双门限协作频谱感知方法

说明书

技术领域

本发明是一种改进的双门限协作频谱感知方法，主要用于解决认知无线电系统中的感知性能不高的问题，属于认知无线电系统感知性能领域。

背景技术

随着宽带多媒体业务的扩展，无线频谱资源越来越紧缺，频谱的供需矛盾越来越尖锐。但是无线频谱资源是一种不可再生资源，只能对频谱资源再利用，因此研究如何提高频谱的利用率，才能缓解频谱资源稀缺的难题。在这种背景下认知无线电技术应运而生了。认知无线电的基本出发点就是在不影响授权频段正常通信的情况下，具有认知功能的无线通信设备可以接入授权的空闲频段内，并动态地利用频谱，其核心思想就是使无线通信设备具有发现空闲频谱并合理利用的能力。认知无线电能从根本上解决目前因频谱的固定分配政策导致的对频谱资源的不合理应用。

随着认知无线电技术的发展，频谱感知技术已成为认知无线电技术发展的基础和前提。实现认知无线电的一个重要前提是不影响授权频段内主用户的通信，为了不对主用户造成干扰，认知无线电只能通过对频谱进行不断检测来发现频谱空穴，并利用频谱空穴进行通信，而在主用户恢复通信时认知无线电要及时察觉并退出该频段。频谱感知的作用是尽量快而准确的确定未被占用的频段，不准确或者延时的频谱感知结果会给主用户带来干扰，因此，频谱感知的速度和准确性是极其重要的。频谱感知方法有单用户频谱感知和协作频谱感知。

1.单用户频谱感知

能量感知是单用户频谱感知中应用最广泛的感知方法。能量感知最早是由H.urkowitz在1967年提出的，核心思想是根据接收信号的能量或者功率的大小来判断信号是否存在。能量检测的基本原理可以描述为：认知用户首先将接收信号通过带通滤波器，获得所要感知的目标频段的信号；然后将目标频段信号通过平方率器件，获得该信号功率估计；接着在某个固定的周期内对该信号的功率估计积分，得到目标频段内的信号能量的统计量；最后将得到的能量统计量与判决门限进行比较，高于该门限则表示当前该频段存在主用户传输信号，说明主用户正在使用该频段，低于该门限则表示当前该频段内没有主用户传输信号，说明该频段未被主用户使用。

2.协作频谱感知

协作频谱感知是在单用户频谱感知基础上提出的，目的是为了解决单用户频谱感知中的隐藏终端，灵敏度要求过高等问题，以相对较小的通信开销获得较大的感知性能增益.认知无线电中协作频谱感知结构图如图1所示。协作频谱感知过程通常包括本地感知，感知信息传递和感知信息融合三个阶段。本地感知与单用户频谱感知过程完全一致；感知信息的传递通常采用控制信道，在认知用户与控制中心之间传递；由于感知信息可以是1比特的判决结果，也可以是本地的检测统计量，所以存在硬判决融合和软融合感知信息融合方式。

Jiang Zhu等人在文献Jiang Zhu，Zhengguang Xu，Furong，Wang，Benxiong Huang and Bo Zhang.Double Threshold Energy Detection of Cooperative Spectrum Sensing in cognitive radio.3rd International Conference on Cognitive Radio Oriented Wireless Networks and Communications，CrownCom 2008，May2008中提出的双门限协作感知法是一种混合判决协作算法，综合了硬判决和软融合两种方式。该算法中部分参与协作的认知用户采用软融合将检测到的一系列能量值发送到融合中心，其余部分参与协作的认知用户采用硬判决将判决结果发送到融合中心，融合中心先根据这些能量值做出软判决结果，再综合接收到的硬判决结果做出主用户是否存在的最终决策。

传统的双门限协作频谱感知方法虽然能够在一定程度上克服衰落对感知结果的影响。但是该方法并没有考虑到实际环境中，认知用户所处的无线环境并不相同，它们的感知信息对中心节点的贡献程度也就不同。如果不加区分地公平对待每个认知用户的感知结果，那么最终的判决结果将和实际情况有较大的出入，会降低系统的感知性能。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对传统的双门限协作频谱感知方法提出一种改进的方法，来解决频谱感知性能不高的问题。

技术方案：本发明提出了一种改进的双门限协作频谱感知方法，根据各认知用户的信噪比来计算它们的可信度因子，充分考虑不同认知用户对中心节点的贡献度不同来提高总体检测性能。

一、体系结构