[发明专利]一种运用改进能量检测器的协作频谱感知参数优化方法

说明书

技术领域

本发明属于通信领域，涉及一种频谱感知参数优化方法，尤其是一种运用改进能量检测器的协作频谱感知参数优化方法。

背景技术

频谱感知技术是检测出认知无线电网络(Cognitive Radio Network, CRN)中授权用户(Primary User, PU)未使用的频谱，认知用户(Secondary User, SU)在不干扰授权用户PU通信的前提下，对其加以利用，从而提高认知无线电网络CRN的频谱利用率。在无线信道环境中，受传播损耗和多径衰落等因素的影响，单个认知用户SU的检测性能并不可靠。因而人们提出协作频谱感知，通过认知用户SU间的协作解决“隐终端”问题，提高低信噪比条件下的检测性能。

协作频谱感知参数优化是协作频谱感知中的一个关键问题，协作频谱感知参数优化是对协作频谱感知的融合准则，检测门限，参与协作的认知用户SU个数等参数的优化过程。为了提高认知无线电网络的频谱利用率并减少网络的通信开销，PEH E等人提出了基于能量检测的协作频谱感知参数优化方案，通过最小化虚警概率或最大化检测概率下得到了最优的参与协作的认知用户SU的个数，这个方案是在假设报告信道理想条件进行的，现实情况下，报告信道存在一定的误码率，检测门限的高低直接影响了检测的性能，ZHANG W等人提出协作频谱感知过程中检测门限优化的方法，该方法推导了最大检测概率下的最优检测门限，然而，最大检测概率下的虚警概率不是最小的，无法进一步提高认知无线电网络频谱的利用率。HORGAN D提出了基于双门限的能量检测的协作频谱感知参数优化方案，通过最小化误检概率得到了最优的融合准则，双门限检测能获得比单门限更好的检测性能，但是，该方法增加了计算的复杂度。

因此，有必要设计一种实用的协作频谱感知参数优化方法，一方面尽可能降低感知造成的通信开销，另一方面，获得比现有方法更好的感知性能。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种运用改进能量检测器的协作频谱感知参数优化方法，该方法能够得到最优的能量检测器，提高认知无线电网络CRN的协作频谱感知的检测概率，减小认知无线电网络CRN的通信开销。

为了达到上述目的，本发明的构思如图1所示，首先构建协作频谱感知网络系统，该系统包括授权用户PU、M个认知用户SU、信息融合中心FC，认知用户SU使用改进的能量检测器，独立判断授权用户PU信号是否存在，然后将判决结果发送到信息融合中心(Fusion Center, FC)；接着，信息融合中心FC融合多个认知用户SU的判决结果，并利用“或”准则做出最终判决；最后通过最小化误检概率对协作频谱感知的参数进行优化。

根据上述构思，本发明采用以下技术方案：

上述一种运用改进能量检测器的协作频谱感知参数优化方法，该方法具体步骤如下：

(1)、在已有授权用户PU的网路中配置包含                                                个认知用户SU和一个信息融合中心FC的认知无线电网络；

(2)、各认知用户SU在本地接收、检测、判决和信号发射，其具体步骤如下：

(2-1)、检测模型，以假设表示授权用户PU不发送信号，发送信号则用假设表示，若以矢量表示第i个认知用户接收信号，则

                              （1）

其中，是参与协作的认知用户SU个数，表示经过理想信道的授权用户PU发射信号，，是采样样本数，为加性高斯白噪声，所有认知用户SU的平均噪声功率用表示；

(2-2)、获取检测统计量，每个认知用户SU在检测阶段从接收信号中获取N个采样点，

以第i个认知用户为例，利用改进的能量检测器判断授权用户PU是否在发送信息，改进能量检测器的检测统计量T，其具体表达式为：

                                   (2)

其中，T是检测统计量，N是采样点数，是表示经过理想信道的授权用户PU发射信

号的第j个采样样本信号，是授权用户PU发射信号平均功率，是任意的一个正数，是检测门限，检测统计量T为服从近似伽玛分布的随机变量，

在假设表示授权用户PU不发送信号情况下，改进能量检测器的检测统计量T的形状参数和尺度参数分别是和，其表达式为：

                        (3)

                      (4)