[发明专利]一种基于纳什讨价还价模型的协作频谱感知方法

说明书

本发明公开了一种基于纳什讨价还价模型的协作频谱感知方法，该方法先按照纳什讨价还价模型，建立次用户之间的感知信息协作传输模型；然后求解纳什讨价还价最优的交易方式；当次用户无法直接将感知的频谱信息发送给基站时，采用上述最优的交易方式，通过其它次用户转发感知的频谱信息。本发明能够激励更多无法直接将信息发送至基站的次用户参与感知，有效提高了频谱感知的正确率。

技术领域

本发明属于移动通信技术中频谱感知领域，特别涉及一种基于纳什讨价还价模型的协作频谱感知方法。

背景技术

采用认知无线电技术来实现无线频谱利用率的提升，可有效缓解无线频谱资源的紧缺。频谱感知技术是认知无线电技术的重要组成部分，主要是探知在何时何地某段频谱被使用的情况。如果该频谱空闲，可以将频谱暂时分配给其它用户。频谱感知分为单用户频谱感知和协作频谱感知，其中协作频谱感知属多个次用户共同感知。在移动通信中，由于存在信号的衰落，单用户感知的结果可靠性较低，目前多数采用协作频谱感知。

更多的次用户参与频谱感知可以有效降低频谱感知的偶然性，从而提高频谱感知的准确性。然而次用户的感知积极性直接影响着协作频谱感知能否有效进行。现有的协作频谱感知方法是以各次用户无条件参与频谱感知作为研究前提条件，忽视了次用户的招募和感知积极性。群智感知激励机制作为一种多人感知的有效激励机制，可分为有报酬激励与无报酬激励两种，无报酬激励机制主要由娱乐激励和社会荣誉激励组成，适用范围较窄。有报酬激励机制主要采用了博弈论的方法。在已有的频谱感知的文献中没有记载将纳什讨价还价模型应用到频谱感知中的方法，也没有文献研究在非理想信道下通过对次用户的感知时间和发射功率的优化以获得最大效用期望。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于纳什讨价还价模型的协作频谱感知方法，该方法将群智感知激励机制应用于协作频谱感知中，激励更多用户协作进行频谱感知，解决了现有技术中当融合平台(基站)信道比较差的情况下频谱感知不理想的问题，可以提高信息发送的正确率和频谱感知的性能。

技术方案：本发明所述的一种基于纳什讨价还价模型的协作频谱感知方法，该方法包括以下步骤：

(1)基于纳什讨价还价模型，建立次用户之间的感知信息协作传输模型。

进一步地，步骤(1)包括以下步骤：

(11)次用户基站发布感知的频谱信息，所述感知的频谱信息包括：感知信道、次用户对频谱信息检测正确的报酬k和不正确的报酬k′；

(12)建立如下次用户预期效用函数：

其中，和分别代表基站接收到次用户i频谱判决结果正确和错误的概率，t_i为次用户i的感知时间，s_i为次用户i的发射功率，c和c_s分别表示单位感知时间的代价和单位发射功率的代价；

(13)次用户采用能量检测方式进行频谱感知，其检测概率p_i为：

其中，p_f为次用户i的目标虚警概率，γ_i表示次用户i感知信道的信噪比；t_if_s表示次用户i的采样点数，记为n_i；采样频率f_s是一个定值；

(14)根据以下公式求解获得各个次用户的最优感知时间和发射功率：

其中，p_e为传输误码率，假设次用户采用2DPSK调制方式，则接收端采用非相干解调的误码率为n表示白噪声功率。为简化公式，可以记作：