[发明专利]一种基于能效的用户选择协作频谱感知方法

说明书

本发明公开了一种基于能效的用户选择协作频谱感知方法，包括采用两次检测策略进行协作频谱感知；采用反对用户上报策略进行信息报告；采用历史信息计数方案选择广播用户。本发明在不影响检测概率的情况下提高了能量效率。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种基于能效的用户选择协作频谱感知方法。

背景技术

伴随通信网络的高速发展和业务需求的爆炸式增长，特别是第五代(the fifthGeneration，5G)无线通信系统等高密集异构网络的出现，如何妥善解决无线频谱资源严重短缺问题是一项具有挑战性的任务。众所周知，当前的频谱管理机构把大多数频谱带宽分配给专有的授权用户(Primary Users，PUs)，而且不允许次用户(Secondary Users，SUs)接入该频谱带宽，然而通过频谱观测站监测可知分配给PUs的频谱带宽大多数时间都未被利用。因此，为改善频谱资源利用情况，认知无线电网络(Cognitive Radio Networks，CRNs)概念被提出，其工作原理是利用频谱空洞，允许认知用户在不对授权用户产生过大干扰的情况下接入授权频谱。认知无线电系统的性能取决于认知用户如何准确地检测频谱使用机会，即频谱感知技术，目前常用的频谱感知技术有三种：1)匹配滤波检测；2)特征值检测；3)能量检测。然而，由于信道不确定性，上述3种方法的检测性能可能会严重下降，则为提高频谱感知方法检测性能，相关研究提出协作频谱感知技术(collaborative spectrumsensing，CSS)。

在协作频谱感知方法中，每个协作SU单独地进行本地检测，并分别感知PUs的状态并向融合中心(Fusion Center，FC)上报感知结果，最后FC结合收集到的本地检测结果并通过一个确定的融合策略进行全局决策，例如OR、AND或者少数服从多数原则。CSS虽然可以提高全局检测性能，但是也导致了额外的能量消耗，并引起新的安全挑战。

现有文献中的许多作品都研究了减少CSS中的能量消耗。A Li等人选择最少的SUs进行协作频谱感知以进一步降低能量消耗。D Das等人为了减少无线环境中的阴影效应，提出了选择较少空间相关的SU进行频谱感知，以提高能量效率。R Muthukkumar等人提出了一种分布式动态负载平衡的聚类算法，通过形成集群选择簇头并进行上报，减少了能量消耗。LI Feng等人提出一种自适应能量感知，SUs只有在本地感知结果与上一轮感知过程结果不同时才发送报告，从而节省了能量消耗。Najimi M等人研究了一种感知节点选择方案，以提高协作频谱感知中的能量效率。在上述的文献中，由于在报告过程中排除了一些感知数据，并非所有的本地感知结果都将出现在FC上。因此，总体检测精度将受到影响，导致吞吐量下降，从而影响到全局能量效率。经研究发现，目前相关研究方案中让所有协作SUs报告感知结果，可能会导致较大的检测延迟、能量损耗和对PUs的干扰。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提出一种基于能效的用户选择协作频谱感知方法，在不影响检测概率的情况下提高了能量效率。

一种基于能效的用户选择协作频谱感知方法，包括以下步骤：

步骤101：采用两次检测策略进行协作频谱感知；

步骤102：采用反对用户上报策略进行信息报告；

步骤103：采用历史信息计数方案选择广播用户。

优选地，所述步骤101采用采用两次检测策略进行协作频谱感知包括：

考虑由一个授权用户PU、N个认知用户SU和一个具有感知功能的融合中心(sensing fusion center，SFC)组成的认知无线电网络CRNs。

(1)SFC首先进行本地检测。