[发明专利]一种基于双门限的多用户合作频谱感知方法

说明书

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基于双门限的多用户合作频谱感知方法。所述一种基于双门限的多用户合作频谱感知方法，包括步骤：次级用户根据接收的数据样本和主用户信号随机到达过程的参数，构建统计判决量；次级用户根据两个不同的虚警概率，构建对应的双门限；判断统计判决量与低门限大小，并发送不同判定结果给融合中心。融合中心通过OR原则融合所述第一判定结果、第二判定结果和第三判定结果，得到最终判定结果。通过双门限的方法不仅可以解决主用户信号随机到达识别的问题，而且其比软判决合作节省数据量，而结果又比硬判决合作准确性高，在确保准确性的前提下大大提高性能。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基于双门限的多用户合作频谱感知方法。

背景技术

无线电频谱资源是一种宝贵的非可再生自然资源，但是目前的无线电频谱管理方式是一种静态的呆板的管理方式。这样的管理方式往往会导致某些频段在某些时段过于拥挤，而另外一些频段则又处于空闲未被人使用的状态，结果导致无线电频谱资源得不到充分地利用，造成了极大的浪费。

认知无线电(Cognitive Radio,CR)，作为一种动态的频谱管理方案，其核心思想是次级用户(Secondary Users,SUs)通过实时的频谱侦测，感知周围的无线电环境，当检测到空闲的未被主用户(Primary Users,PUs)占用的频段时就接入到该空闲频段并加以利用，如果该频段已被授权主用户所使用，那么次级用户转而感知其它频段。

而要实现认知无线电技术，其前提是能够可靠准确的探测到主用户信号的到达或离开状态，这样的探测技术就被称之为频谱感知技术。频谱感知往往是次级用户通过射频前端采集一段数据样本，然后根据主用户信号的某些特征来判断当前频段是否含有主用户信号，还是纯噪声。如果判断为当前没有主用户信号，则次级用户尝试接入到该频段当中并利用这个空闲频段进行数据的传输；如果判断为当前有主用户信号，那么次级用户就不再试图接入该频段，而转去其他频段进行探测并发现空闲频段。可见，频谱感知的结果正确与否直接影响到次级用户是否对主用户产生干扰。如果频谱感知技术效果不理想，则很容易导致漏检概率过高，从而使次级用户会频繁干扰主用户正常使用它的授权频段，就使得认知无线电技术遭遇很大的现实困扰。因此对于频谱感知技术的研究具有重大的意义。

目前，频谱感知技术多种多样，包括能量感知法、自相关感知法、特征值感知法、循环平稳感知法、多天线感知法等。这些感知方法都能很好地解决它们所针对的无线电频谱环境。但是这些感知方法往往假设在进行频谱感知时主用户信号的状态是固定不变的。这样的假设过于理想。主用户信号完全可能在次级用户进行频谱感知的时候随机的到达，如图2所示。这样的随机到达将使得目前这些频谱感知方法收集不到足够的主用户信号数据，从而导致漏检概率的增加。因此如何克服主用户信号随机到达时造成的问题，就成为越来越多的认知无线电科研工作者努力的目标之一。

在一个具有多个次级用户的认知网络当中，一般来说，多个次级用户的合作往往会具有更好的感知效果。合作感知的方式一般分为两种，分别是硬判决合作和软判决合作。硬判决合作即次级用户先在本地作出主用户信号是否存在的0、1判决，然后再发送判决结果给融合中心，融合中心再基于“AND原则”或“OR原则”合并这些数据。“AND原则”合并就是说所有次级用户的结果必须都是1，融合中心判断主用户信号存在；“OR原则”合并就是说任意一个次级用户的结果是1，融合中心判断主用户信号存在。硬判决合作只需要发送1个比特数据到融合中心，因此比较节省能量和传输带宽，但是由于传输的信息太少，往往性能不太令人满意。软判决合作则是次级用户直接将收集到的数据发送给融合中心，不作任何改动。融合中心然后通过等增益合并(EGC)的方式将这些数据融合，再作出最终的判决。软判决合作由于使用到了全部次级用户的信息，因而感知效果往往是最好的但是需要完整地传输数据却比较消耗能量和传输带宽。

发明内容

为此，需要提供一种基于双门限的多用户合作频谱感知方法，用以解决无法既准确又高性能地检测主用户信号随机到达的问题。