[发明专利]基于最优加权系数的非理想汇报信道下的决策融合方法

说明书

本发明提出了一种基于最优加权系数的非理想汇报信道下的决策融合方法，用于解决现有技术在非理想汇报信道下频谱感知的检测准确率低的技术问题。实现步骤为：感知用户对接收到的授权用户发送的信号进行滤波、采样，获取检测量；感知用户获取判定结果、本地感知的虚警概率和检测概率并发送给融合中心；计算非理想汇报信道下的虚警概率和检测概率；融合中心根据接收到的信息为判定结果分配加权系数，形成最终的检测量；最终的检测量与相应的感知判决门限进行比较，以判定待感知信道是否存在授权用户信号。本发明有效提高了非理想汇报信道下的检测准确率，可广泛应用于各类宽带无线通信系统。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种频谱感知决策融合方法，具体涉及一种基于最优加权系数的非理想信道下的频谱感知决策融合方法，可广泛应用于各类无线通信系统。

背景技术

在高速发展的今天，消费者对无线业务的需求日益增加，频谱资源短缺成为高速发展的无线通信技术的瓶颈，于是出现了认知无线电技术。认知无线电技术的核心思想是：具有认知功能的无线电设备按照机会接入的方式，在不影响授权用户正常通信的前提下，在己授权用户的空闲频段内动态地利用频谱资源。认知无线电技术理论上允许在时间、频率及空间上进行多维频谱复用，为无线通信技术提供了更多的可用频谱资源，大大提高了频谱利用率。

频谱感知是认知无线电中的核心技术。频谱感知，是指感知用户通过各种信号检测技术来获取无线通信网络中的频谱使用情况，从而判断频谱是否被占用。频谱感知技术包括单节点感知和协作频谱感知。单节点频谱感知也称为本地感知，主要的检测算法包含能量检测、特征检测、匹配滤波器检测。单节点频谱感知有很多不足，比如其检测性能通常受无线通信环境的影响较大。信号从发射天线到接收天线之间的传输过程中，会经历各种复杂的传播路径，在这个过程中，有可能出现大尺度衰落、阴影效应、多普勒频移以及各种噪声的污染。在如此恶劣的环境下对频谱进行感知，单节点检测技术的感知精度有限，实现感知功能的无线通信设备必然会对在同一频段工作的其他设备造成极大干扰，所以必须寻找更准确可靠的频谱感知技术。

协作频谱感知是基于单节点感知提出的，协作感知使用多个用户同时感知某个频段，能获得分集接收增益，提高信号传输的信噪比。信息融合是协作感知系统的一个关键环节，其功能为：将感知用户的本地检测结果或检测量按照一定的准则先进行融合，然后再交由信息融合中心进行最终的判决。融合中心的决策算法的好坏严重影响了系统的检测概率。信息融合方式分为决策融合算法和数据融合算法。其中，决策融合算法是指各个感知节点独立地处理观测数据并做出相应决策，发送其本地决策结果到信息融合中心，融合中心对判决结果进行数据融合得出最终的全局感知结果。经典的判决原则是K秩准则，根据不同的决策方式分为AND准则、OR准则和MAJOR准则。这些融合方式虽然操作简单，但感知可靠性极低，于是出现了加权的决策融合，即本地判决结果发送到融合中心之前，为判决结果分配加权系数。例如：Khalid L在2011年的International Symposium on Personal Indoorand Mobile Radio Communications的第6613卷的354-358页发表的“A weighted fusionscheme for cooperative spectrum sensing based on past decisions”公开了一种基于过去决策的加权协作频谱感知融合方法，通过估计每个检测器的检测和虚警的概率来获得局部检测器的可靠性，使用过去的某个窗口中的全局决策作为参考，并将它们与每个探测器的本地决策进行比较，估计每个感知用户获得的感知决策的可靠性。这种可靠性差异反映在融合中心合并时每个感知用户决策的权重。但是，这种加权融合方法只考虑到融合中心对判决结果的加权分配，没有充分考虑误码率对加权分配方法的影响。当信息融合阶段信号传输的信道是非理想的(该信道称为汇报信道)，即信号码元在传输过程中存在误码率，融合中心收到的信号出现错误，误码率过高可能导致检测性能大大降低，即使增加样本数目和提高信噪比也不能提高检测准确率。

发明内容