[发明专利]一种认知无线电多用户协作频谱感知方法

说明书

本发明涉及认知无线电技术领域，公开了一种认知无线电多用户协作频谱感知方法，该方法包括四个过程：(1)数据准备：各认知用户分别计算接收信号的能量、频谱宽度和信噪比；(2)本地判决：各认知用户通过对比门限值与对应统计量的大小进行本地判决；(3)判决结果传输：本地判决结束之后，将判决结果和自身参数发送至融合中心；(4)最终判决：融合中心根据周围网络情况设置门限值，并将各个认知用户发来的数据进行两轮加权融合与判决，并根据最终结果来判定授权用户是否存在。本方法考虑了无线环境中噪声的影响以及数据融合过程中各个认知用户信噪比的不同，对提高频谱利用率，缓解频谱匮乏的现状提供了解决思路。

技术领域

本发明涉及一种认知无线电多用户协作频谱感知方法，属于认知无线电技术领域。

背景技术

目前频谱资源管理国际上采用的通用做法是实行授权和非授权频谱管理体制，对于授权频段，非授权者不得随意使用。由此带来的问题是，在某些授权频段，频谱利用率很低，而在某些非授权频段，信号又非常地拥挤，导致频谱资源利用极不均衡。为了解决这个问题，人们提出了基于软件无线电的认知无线电(Cognitive Radio，CR)概念。认知无线电系统通过允许认知用户(又称次用户)智能地感知和接入暂时不被授权用户(又称主用户)占用的频谱空洞来提高网络的频谱利用率，同时这也不会干扰授权用户正常使用频谱。认知无线电技术对于未来无线电领域的发展是相当重要的，其中涵盖了诸多方面的问题需要人们的研究，频谱感知算法设计就是其中的一个重点研究项目。

作为认知无线电网络中的关键技术之一，频谱感知对于检测授权用户信号的存在情况意义重大。认知无线电的基本过程是：首先认知用户利用频谱感知技术对周围无线电磁环境中的已授权频段进行持续感知；然后在保证授权用户能够优先使用该段频谱且传输性能几乎不受影响的条件下，认知用户自适应地调整本身的收发设备，并调整至空闲频谱上进行通信。当认知用户检测到有授权用户信号出现时，认知用户则要让出信道供授权用户使用，进而避免对授权用户的正常通信进行干扰。可见，认知用户所采用的频谱感知方法要求对授权用户具有高度的可靠性，即要求频谱感知方法具有高度的检测性能。

在实际环境中，由于受到多径衰落、阴影效应和噪声不确定性等诸多因素的不利影响，单个认知用户的检测性能往往不能适应对授权用户信号检测率的要求。为了减少多径衰落、阴影效应和噪声不确定性等诸多因素对检测性能的不利影响，基于多个认知用户的协作频谱感知方法被不断提出。在现有的协作频谱感知方法中，通过将每个认知用户的检测结果发送给频谱感知融合中心进行融合，以达到对频谱进行感知的目的。然而，由于现有的协作频谱感知方法要么没有考虑复杂电磁环境下噪声不确定性的影响，要么没有考虑不同信噪比的认知用户对检测结果的贡献应该有所差别，要么没有充分利用认知用户感知的来的信息，要么是采用的数据处理准则并不是最优的，从而导致检测概率差强人意，整个频谱感知系统的整体检测性能也不够好。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术的不足，本发明目的是提供一种既能降低环境噪声不确定性的影响，又考虑了不同信噪比的认知用户对结果的贡献，同时联合了能量检测和频带宽度检测的多用户协作频谱感知方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种认知无线电多用户协作频谱感知方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)参与协作的各个认知用户节点独立地对接收到的信号进行处理，得到接收信号的能量、频谱宽度和信噪比；

(2)参与协作的认知用户将信号能量值与能量双门限值进行比较，并将频谱宽度与带宽门限值进行比较，联合能量和频谱宽度的比较结果得到本地判决结果，对于非0和1的判决结果，本地判决结果记为信号能量值；

(3)参与协作的认知用户分别将本地判决结果和信噪比发送至频谱感知融合中心；