[发明专利]一种协同频谱感知中认知用户的选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及有效解决频谱资源匮乏而采用的认知无线电技术。

背景技术

随着通信技术和通信行业的迅速发展，频谱资源变得越来越紧张。近年来，认知无线电技术被认为是一种解决频谱资源匮乏的有效方法。其主要思想是实现认知用户（非授权用户）在对主用户（授权用户）不产生有害干扰的前提下共享频谱资源。频谱感知是认知无线电中关键技术之一。根据IEEE802.22无线区域网络规定，认知系统应该尽量远离主用户系统以保证主用户免受次用户发射机的干扰。当然，这种情况下次用户节点处感知的主用户信号的信噪比很低。此外在一个衰落环境中，由于深衰落和阴影而引起的信道的不确切性都对频谱感知提出了挑战。由于实际信道中的多径和阴影效应，单个认知用户频谱感知的性能受到影响，因此需要不同用户间的协同频谱感知来对抗多径和阴影效应,进而提高感知性能。

研究表明，随着参与协同感知用户数的增加，系统感知性能会得到显著的改善，然而随着参与协同感知用户数的增加，系统的能量消耗也随之增加。合作频谱感知过程中，每个认知（CR）用户独立进行本地频谱感知，然后将其感知结果发送到数据融合中心（FC）并等待系统最后的融合判决，在等待系统融合判决结果期间，认知用户不能进行自己的数据发送与接收任务，因此降低了系统的平均吞吐量。此外，数据融合中心广泛使用的融合准则并没有进行优化，若参与协同感知用户的感知性能比较差时，会因此降低系统的感知性能。有文献研究表明，协同高信噪比（SNR）值的认知用户进行合作感知，可以取得最好的感知性能，然而，实际应用中认知用户感知信号的信噪比值是不可预知的，基站或融合中心无法根据认知用户的信噪比值进行协同用户的选择。

在无法获知认知用户先验信噪比情况下，有研究提出了简单计数法（SC）和部分协议计数法（PAC），根据训练期计数值的大小选择参与协同的认知用户。SC法和PAC法忽略了噪声不确定度的影响，实际应用中，噪声不确定度是一定存在的，必然会影响系统的实际检测性能。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种在无法获知认知用户先验信噪比且对环境噪声存在一定的不确定度情况下而设计的简单可行且有效的协同频谱感知中认知用户的选择方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种协同频谱感知中认知用户的选择方法，它包括如下步骤，

（a）在认知无线电系统的工作帧模式中选择一个工作时隙；

（b）在相应的工作时隙下，各认知用户i对接收信号x(n)进行采样，其中，i表示任一认知用户；

（c）所述认知用户i按下式计算各接收信号x(n)的多阶自相关系数C_i(l)，

Ci(l)=1NΣn=0N-1xi(n)xi(n-l),]]>

其中，N表示数据长度，l=0,1,…,L-1。L为最大延时因子，根据数据长度N进行选择，可取N/20～N/10之间的整数；

（d）所述认知用户i根据上述计算出的L个自相关系数C_i(l)，按下式得到自相关矩阵Rx_i，

（e）所述认知用户i根据各自的自相关矩阵Rx_i按下式计算性能参数Di₁和Di₀，