[发明专利]基于回溯检查凸集投影的认知无线电主用户定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种认知无线电网络中对主用户定位的方法，特别涉及一种基于回溯检查的凸集投影定位方法。

背景技术

随着无线移动通信与计算机网络的结合应用发展越来越成熟，移动互联网已经称为当今世界发展速度最快、市场潜力最大，商业价值最高的发展业务之一。丰富的应用主要依托于文字、图像、视频等信息承载方式，而且随着人们对应用质量的不断追求，要求信息的传递越来越高效、便捷。这些应用的创新与发展需要较宽频谱和较高下载速率。认知无线电的概念迎合了频谱重复利用的需要，可以通过对无线环境的感知实现与主用户的冲突避免，利用最优化的决策有效的动态利用频谱空洞。如果能够获取主用户的位置信息，那么对频谱感知的性能将会得到很大提升，并且在后续的频谱资源的管理与分配中也将起到很大的帮助作用。

在认知网络中对主用户进行定位，获取主用户的位置信息的主要作用有以下几个方面：

1.为频谱资源管理提供支持。在主用户位置信息已知的情况下，根据其位置信息可以更好地提高频谱利用率，更好地指导感知用户不干扰主用户的频谱使用。

2.减小认知网络中用户的功耗。在主用户位置信息已知的情况下，认知网络中的感知用户可以根据主用户的位置信息来确定频谱感知的方向，在最小功率的运行状态下，便可以准确判断主用户的频谱使用情况。

3.避免对主用户的干扰。在主用户位置信息已知的情况下，可以结合多天线技术，针对主用户的方向位置进行频谱感知，避免了频谱间相互干扰的可能性。

4.有利于感知用户的位置优化。在主用户位置信息已知的情况下，根据主用户的位置信息，可以合理的分布感知用户的位置，提高频谱和空间的利用率，更好地避免对主用户干扰。

目前常用的凸集投影方法包括Circular POCS，Hyperbolic POCS，Boundary POCS和Hybrid POCS等，其中Hybrid POCS是前两种POCS方法的合并，根据研究结果表明，Hybrid POCS方法的定位精度要优于前几种方法，然而，当主用户远离感知用户时，由于Hybrid POCS算法中双曲线投影定位对于主用户在感知用户多边形之外的情况下收敛点受噪声波动较大，因此误差随着测距增大而增大。

发明内容

本发明旨在解决上述技术缺陷，提出一种应用于认知网络中对主用户进行定位的回溯凸集投影算法(BackCheck POCS)。

该方法包括以下步骤：

步骤一、以L个感知用户的坐标为圆心，利用凸集投影算法对主用户进行Mc步正交投影迭代，得到Mc个迭代点x_ｋ，其中ｋ＝1,2,3，…，Mc；

步骤二.对步骤一中获取的Mc个迭代点，进行mc步回溯比较检查，计算出相邻迭代点之间的距离||x_m+1-x_m||，其中，m=Mc-1，...,Mc-mc

步骤三.如果步骤二中的回溯比较检查中，相邻迭代点之间的距离均小于λ且不为零，则将步骤一中最后L个迭代均值作为主用户位置信息的定位结果；如果步骤二中的回溯比较检查中，相邻迭代点之间的距离存在部分为零或大于λ的情况，继续执行步骤四；

步骤四.以Mc步迭代结果x_Mc为初始点b₀，进行凸集圆域边界上正交投影迭代，迭代检查步数为Mb，得到Mb个迭代点b_h，其中h=1,2,3，…Mb；

步骤五.对步骤四中获取的Mb个迭代点，进行mb步回溯比较检查，计算相邻两个迭代点间的距离值||b_n+1-b_n||，其中，n=Mb-1，...,Mb-mb，并与门限值λ进行比较；

步骤六.如果步骤五中的回溯比较检查中，相邻迭代点间的距离值均小于λ，则将步骤四中最后L个迭代均值作为主用户位置信息的定位结果；如果步骤五中的回溯比较检查中，相邻迭代点间的距离值存在大于λ的情况，跳转到步骤四以Mb步迭代结果b_Mb为初始点b₀，并变换投影迭代顺序，直到相邻迭代点间的距离值均小于λ。

优选地，所述步骤一包括：

1.1）初始化步骤：设置初始点x₀，其中x₀为任意位置上的一点；

1.2）利用以下公式进行投影迭代：