[发明专利]一种基于多任务群智感知的协作频谱感知方法

说明书

本发明公开了一种基于多任务群智感知的协作频谱感知方法，该方法将群智感知激励机制应用于协作频谱感知，建立次用户效用函数，对效用函数中的采样点数进行优化，从而使次用户的效用最优，激励次用户参与频谱感知，从而提高检测概率。具体步骤如下：先建立参与感知次用户的效用函数，通过计算次用户的最优采样点数得出次用户的最优效用，通过贪婪算法在有限预算的条件下来选取参与感知的次用户，在次用户感知完成后发放一定的报酬，以激发用户的感知积极性。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种基于多任务群智感知的协作频谱感知方法。

背景技术

为了提升无线频谱的利用效率，认知无线电技术被广泛应用于无线通信技术中。其中，认知无线电技术主要包括频谱感知，频谱管理和共享等多种技术。频谱感知是指某频谱已被分配给某个用户，但是该用户在某些时间和位置并没有使用该频谱。为了让一些未授权用户可以使用特定区域该频段频谱以提升频谱利用率，可以安排一些次用户对这一区域的频谱使用情况进行感知。频谱感知技术按感知人数的不同主要可以划分为单用户感知与协作频谱感知。在移动通信中，无线信号存在大尺度衰落与多径效应，所以单用户感知并不是十分准确，所以需要多用户协作感知。

然而在协作频谱感知中，次用户的选择和激励是两个重要的挑战。首先，感知数据较好的次用户可以有效提升最后的融合判决准确度。其次，次用户的感知积极性直接影响了协作频谱感知能否有效进行。现有的协作频谱感知方法的研究前提的是次用户无条件愿意进行频谱感知，忽视了感知次用户的招募和感知积极性。群智感知激励机制作为一种多人感知的有效激励机制，可以分为有报酬激励与无报酬激励两种，无报酬激励机制主要由娱乐激励和社会荣誉激励组成，适用范围较窄。有报酬激励机制主要采用的是博弈论方面的方法。当前的多数群智感知激励机制的文献并没有考虑到多人感知多任务的场景，也没有将群智感知的场景具体化到协作频谱感知中去。

群智感知激励机制作为一种激励感知次用户的有效机制，恰好可以与协作频谱感知相结合。本发明首次将群智感知的激励机制应用于协作频谱感知中，提出了一种感知次用户效用最优的多任务激励方法，解决了协作频谱感知中次用户的招募和激励问题，可以使在次用户获得最优效用，以激发次用户的感知积极性，从而提升协作频谱感知的准确性。

发明内容

技术问题：本发明是一种基于多任务群智感知的协作频谱感知方法，该方法将群智感知激励机制应用于协作频谱感知，建立次用户效用函数，对效用函数中的采样点数进行优化，从而使次用户的效用最优，激励次用户参与频谱感知，从而提高检测概率。

技术方案：本发明基于多任务群智感知的协作频谱感知方法，包括以下步骤：

一种基于多任务群智感知的协作频谱感知方法，该方法包括以下步骤：

1)次用户基站发布感知信息：发布信息包括待感知任务，每个任务代表一个待感知信道，信道共有N个，各任务的预算b_i(i＝1,2,...,N)和价格系数k；

2)建立次用户效用函数u_ji代表次用户j感知信道i的效用，p_ji代表次用户j感知信道i的检测概率，n_ji是采样点数，f_s是采样频率，表示采样时间，c_i为单位时间次用户感知任务i的代价；

3)各个次用户计算感知不同信道的效用具体步骤如下：

步骤3-1)：次用户j随机选择一个信道，计算式中γ_ji表示信噪比，p_f是虚警概率，Q函数表达式为判断jud_ji是否大于0，若大于0转到步骤3-2)，否则转到步骤3-3)；

步骤3-2)：解方程组可得次用户j感知信道i的最优采样点数n_ji^*，转到步骤3-4)；