[发明专利]多用户多天线协作频谱感知检测概率优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及认知无线电频谱感知技术，尤其涉及一种基于粒子群的认知无线电中多用户多天线协作频谱感知检测概率优化的方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，无线通信业务量的不断增大与无线频谱资源紧张的矛盾日益凸显，究其主要原因并不是频谱资源过少，而是频谱资源的利用率不高。1999年瑞典的Joseph Mitola博士提出了认知无线电技术，它是在软件无线电基础上发展起来的一种新型通信技术。其基本思路是：认知用户（次用户）持续检测已授权频谱资源，并在保证授权用户（主用户）优先使用，且在其传输性能几乎不受损的情况下，自适应地调整收发设备到当前检测到的空闲频谱上进行通信。

频谱感知是认知无线电技术的认知循环中对周围环境感知的环节，它是认知无线电技术的首要任务和核心技术之一。频谱感知的主要任务是在感兴趣的某些频段中检测授权用户信号是否出现，据此判断授权用户是否正在占用此频段进行通信，最终决策出认知用户能否使用此频段，因此，高度的可靠性是所采用的频谱感知算法必须拥有的性质。但是在无线传播环境中，信号会受到阴影、衰落、多径传播等多种因素的影响，仅凭单个认知用户的频谱感知通常不能对微弱的授权信号进行高可靠性和强实时性的检测，并且可能会出现“隐藏终端”问题。协作频谱感知是有效解决上述问题的方法之一，它通过一个公共信道对多个认知用户的感知结果进行融合，来提高频谱感知的精度和实时性，能有效的解决频谱感知中隐藏终端问题。

当前对于协作频谱感知的研究主要集中在对本地感知结果的信息融合处理上，主要有与融合、或融合等方法。与融合方法就是各个认知用户将其本地的感知结果发送给融合中心，只有当所有认知用户的感知结果均表明主用户存在，融合中心才会做出主用户存在的总的融合判决结果。或融合方法就是各个认知用户将其本地的感知结果发送给融合中心，只要有一个或者一个以上认知用户的感知结果表明主用户存在，那么融合中心就会做出主用户存在的总的融合判决结果。虽然或融合方法的检测概率提高了，但是虚警概率也高，与融合方法在降低虚警概率的同时也降低了检测概率。中国专利文献CN102739325A公开了一种基于门限动态调整的协作频谱感知方法，用于提高检测概率和降低系统的虚警概率，但是这种方法的复杂度比较高并且受噪声的影响比较大，《通信学报》第22卷第2期《认知网络中的多用户MIMO线性协作频谱感知问题研究》提出一种检测概率优化的方法，虽然能使检测概率有所提高，但是其将所有的认知用户的能量统计信息均发送给融合中心，浪费了控制信道的带宽，因此上述的方法均不是最优的协作频谱感知的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多用户多天线协作频谱感知检测概率优化方法，在控制信道带宽有限的约束条件下，通过假定虚警概率P_f1，计算出门限值γ₁，各认知用户用其能量统计信息与门限值γ₁比较，筛选出发送给融合中心的能量统计信息，然后在给定虚警概率P_f2(P_f2＜P_f1)的前提下，融合中心通过粒子群优化算法优化分配给每个认知用户的本地感知信息的权值来最大化系统的检测概率，以克服现有技术的不足。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种多用户多天线协作频谱感知检测概率优化方法，多用户多天线协作频谱感知系统包括一个主用户,M个认知用户和一个融合中心，所述主用户收、发各配置L根天线，所有认知用户的收、发各配置J根天线；所述多用户多天线协作频谱感知检测概率优化方法包括以下步骤：

1)各认知用户进行局部检测，其检测过程如下：

(1)假设采样点数为N,认知用户i在第k个时隙的假设检验如下：H₀表示主用户不存在，H₁表示只有主用户存在；