[发明专利]认知无线电网络中基于QoS保障的高效能合作频谱感知方法

摘要

一种认知无线电网络中基于QoS保障的高效能合作频谱感知方法。第一部分构建系统模型并对感知性能与资源消耗权衡问题进行了分析。第二部分实现了合作频谱感知最优软信息融合策略，得到了最佳的能量检测器门限。在最优能量检测器门限的条件下，求得最佳的参与合作的认知用户数，最大化认知网络的效用。第三部分在合作频谱感知硬判决融合中心采用随机准则进行判决，优化最终判决门限，实现硬判决门限动态地调整。在最佳门限的条件下，求得最佳的参与合作的认知用户数，最大化认知网络的效用。优化策略与定门限策略相比，可以用较少的合作用户获得较大的效用。整个方法实现简单，易于推广。

主权项

1.一种认知无线电网络中基于QoS保障的高效能合作频谱感知方法，其特征在于包括：第一部分：合作频谱感知软信息融合中效用函数的最优化：合作频谱感知软信息融合的效用函数U(k)为：U(k)＝α[1‑Qf(k)]p(H0)‑βQm(k)p(H1)‑R·k其中U(k)为效用函数，Qf(k)和Qm(k)为k个认知用户参与合作时的虚警概率和漏检概率，p(H0)表示主用户不存在的概率，p(H1)表示主用户存在的概率，α为认知用户成功地利用空闲频谱所获得的收益的价格，β为认知用户对主用户干扰应支付的罚金的价格，R为认知系统消耗的资源的价格；在合作频谱感知软信息融合策略中，如果虚警概率Qf，s是个固定的值，那么能量检测器门限λs为其中，k为参与合作的认知用户数，u为能量检测器时间和带宽的乘积，此时，参与合作的最佳认知用户数ks，opt为如果虚警概率Qf，s不是固定的值，使效用达到最大的能量检测门限λs，opt为在最优能量检测器门限λs，opt的条件下，参与合作的最佳认知用户数为第二部分：合作频谱感知硬判决融合中效用函数的最优化：根据随机准则，合作频谱感知硬判决融合的效用函数U(k)为：其中，n为融合中心的判决门限，θ为随机准则中的概率，其中，p_f和为衰落环境下单个认知用户的虚警概率和检测概率，为使认知系统的效用达到最大，θ值应该满足：如果n＜ρ，则θ＝0；如果n≥ρ，则θ＝1，其中，融合中心的最佳的判决门限nopt为：此时，参与合作的最佳认知用户数kh，opt(nopt)为