[发明专利]基于可信度的加权协作频谱检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域中的无线频谱感知与检测技术，更具体地说涉及一种在无线信道环境下基于可信度的加权协作频谱感知与检测技术。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，频谱需求不断增长和频谱资源日益紧缺之间的矛盾越来越突出。研究表明，目前的频谱资源利用率十分不均衡，存在大量频谱利用率很低的授权频段。作为一种动态频谱接入技术，认知无线电(Cognitive Radio，CR)被公认为是智能感知频谱环境、高效利用无线频谱的技术手段之一，引起了人们的广泛关注。CR系统要求认知用户对周围的频谱环境进行准确和快速的感知，并尽量减小对主用户的影响。因此，频谱检测技术在CR网络中尤其重要。频谱感知方法分单节点频谱检测和协作频谱检测两类。

现有的单节点频谱检测方法主要有匹配滤波器检测、特征检测和能量检测，其中能量检测是最常用的方法，但是能量检测需要预先知道背景噪声功率且易受噪声不确定性的影响，对微弱信号的检测能力较差。针对能量检测方法存在的不足。近年来，人们将随机矩阵理论应用到频谱感知中，通过接收信号协方差矩阵的最大最小特征值设计频谱检测的特征量与频谱判决门限。最大最小值特征值算法克服了能量检测算法中噪声不确定性的问题，提高了在噪声波动环境下的频谱检测性能。

在实际无线通信场景中，单节点检测方案很难克服衰落、多径、隐藏终端等因素对频谱检测性能的影响等问题，因此，有人提出了协作频谱检测方法。协作频谱检测方法是利用多个用户节点之间的协作进行频谱检测。但是传统的协作频谱检测没有考虑到实际认知无线电网络中由于信道、环境等因素造成本地频谱检测结果的可靠性。为了进一步提高频谱检测的可靠性，人们提出了加权协作感知算法。在加权协作感知算法中，每个感知节点先进行本地检测，融合中心根据不同的信道环境赋予每个感知节点不同的权重值来确定对全局检测的贡献，从而提高检测性能。目前加权协作感知算法有基于信噪比的加权和基于检测概率的加权。基于信噪比的加权是给高信噪比信道赋予较大的权重值，要求每个认知用户必须估计检测信道的信噪比，如论文“认知无线电网络中的最佳可信度频谱检测算法”(作者肖林)；而基于概率的加权是给高检测概率的用户分配较大的权重值。前者需要认知用户估计接收信号的信噪比，后者需要认知用户估计到每个信道的检测概率，这在衰落信道中都是很困难的问题。

发明内容

本发明在上述背景技术的基础上，考虑到不同感知节点的本地检测结果的可信度是不同的，引入可信度因子，提出一种基于可信度的加权协作频谱检测方法，该方法考虑本地频谱检测的可靠性和加权系数取值的合理性，实现无线环境下准确、有效的信号频谱感知与检测。

为了达到上述目的，本发明提出的基于可信度的加权协作频谱检测方法，包括如下步骤：

步骤1、网络配置——在已有主用户的网络中配置包含M个感知节点和一个融合中心的认知无线电网络；

步骤2、设置感知节点的可信度——第m次检测时第i个感知节点的可信度ri,m=1m=1ui,m-1m-1m=2,3,4,...,]]>u_i，m-1为第m-1次检测后第i个感知节点的本地频谱检测结果与融合中心频谱检测结果相同的累积次数，i＝1，2，...，M；

步骤3、本地检测——每个感知节点进行本地检测，独立判决是否存在主用户，然后各自将判决结果发送到融合中心；