[发明专利]一种基于节点过滤的协作频谱感知方法

说明书

技术领域

本发明涉及认知无线电频谱感知领域，尤其是一种基于节点过滤的协作频谱感知方法。

背景技术

随着无线通信技术的迅速发展，无线通信业务量的持续增长与无线频谱资源短缺的矛盾愈加明显。认知无线电技术通过感知频谱空洞为次用户(SecondaryUser，SU)提供机会式接入主用户(PrimaryUser，PU)频段的机会，充分实现对频谱的有效利用同时避免对主用户造成干扰，很好地解决了当前频谱资源分配政策不合理的问题。认知无线电的关键技术和实现前提之一就是如何快速准确地进行频谱感知。三种常用的频谱感知方法为：匹配滤波器检测、循环平稳检测和能量检测。匹配滤波器检测需预知主用户的相关信息(如调制方式，脉冲波形等)；循环平稳检测性能较好但复杂度高、计算量大，需较长观测时间以提取信号的特征信息；能量检测实现简单且无需授权用户先验信息。考虑到实际系统实施时的复杂性和成本问题，能量检测方法较好。真实无线信道传播环境中，单节点感知由于受到传播损耗和多径衰落等不利因素影响，易导致其检测结果与实际情况产生偏差，而协作感知可以利用认知无线电网络内不同地理位置的认知用户构成的空间分集，有效消除阴影衰落的影响，降低单节点检测要求。

然而，协作频谱感知中大多数算法都假设所有认知节点处于相同环境下，具有同样的信噪比(SignaltoNoiseRatio，SNR)，未考虑到认知节点本地感知结果的可靠性差异，忽略了实际无线环境中存在路径损耗、阴影效应、多径效应和隐藏终端等现象而可能导致不同位置认知节点信噪比分布不均的问题。考虑到上述问题，《IETCommunications》期刊第8卷第14期，由LamiaaKhalid和AlaganAnpalagan撰写的《Reliability-baseddecisionfusionschemeforcooperativespectrumsensing》一文中，提出了一种为不同信噪比用户分配不同权重的加权协作感知算法，虽然漏警概率有所降低，但加权融合方法中所有认知用户需要控制信道向融合中心传送判决结果，而一般情况下控制信道是带限的，当协作节点数量很大时，其所需报告信道带宽也很大，会占用过多的信道资源，且传输融合权重参数会进一步影响信道拥塞和感知时延。《计算机工程》期刊第38卷第3期，由郭加贝和章坚武撰写的《一种基于信噪比的动态门限协作感知方法》一文中，提出了基于信噪比动态门限的协作感知方法，该方法通过利用各节点的检测信噪比来设置适合不同认知节点的检测门限，能有效提高单个认知节点检测结果的可靠度，但当某一节点的检测信道处于严重衰落下，性能会变得很不理想，该方法局限于传输信道状态效果较好的情况。公开号为CN103888203A的专利《一种基于信噪比筛选的协作频谱感知优化方法》中叙述的协作感知方法对节点进行筛选，计算复杂度低，然而算法中各节点本地感知使用的是传统能量检测算法，系统检测性能提升并不十分明显。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种协作频谱感知方法，针对信噪比分布不均的认知无线电网络环境，能够在保持系统设计低复杂度的基础上，充分利用各认知节点的信噪比信息，提高检测性能，减小通信开销。

实现本发明目的的技术方案：

一种基于节点过滤的协作频谱感知方法，其特征在于：

步骤1：认知无线电网络中所有认知节点进行独立的本地感知和信噪比估计，将感知结果和信噪比估计值γ₁,γ₂,…γ_M发送至融合中心，M是认知节点总数；

步骤2：融合中心汇总各认知节点上报的自身信噪比估计值后，计算各节点的信噪比比重p_i,设置信噪比阈值λ_SNR∈[0,1]，其中

pi=γiΣi=1Mγi;]]>