[发明专利]一种混合式两级多星协作频谱感知方法

说明书

本发明公开了一种混合式两级多星协作频谱感知方法，涉及认知卫星网络频谱感知技术领域；其包括：认知用户随机形成若干联盟，每个联盟中选择信噪比最高的节点作为联盟首领；所述联盟内采用基于信息熵的D‑S证据理论分布式协作频谱感知算法对感知信息进行一级融合，产生1bit融合结果；所述联盟之间采用集中式融合方法，融合中心通过K‑N准则对所述1bit融合结果进行二级融合；所述融合中心将二级融合后的感知结果广播给联盟内所有认知用户。本发明方法在检测概率和总误差率方面优于传统的融合规则，提高了协作感知性能。

技术领域

本发明涉及认知卫星网络频谱感知技术领域，具体涉及一种混合式两级多星协作频谱感知方法。

背景技术

随着卫星业务需求的不断升级，使得当前卫星频谱资源越来越稀缺。认知无线电技术作为提高频谱利用率的有效手段被国内外研究学者广泛关注，早在1999年，Mitola博士就已经提出了认知无线电技术的概念，其主要目的是实时检测授权频段的占用情况，为认知用户(Secondary User,SU)提供可靠传输，而不会对授权用户(Primary User,PU)通信造成任何干扰。协作频谱感知作为认知无线电的关键技术之一，克服了阴影衰落、多径效应以及未知噪声干扰等因素造成的感知性能下降缺陷。然而，当大量用户需要协作感知时，可能导致较大的开销，为了缓解这个问题，将参与协作的用户分为集群或联盟，且为了获得最佳感知性能，选择合适的融合规则是至关重要的。

针对协作频谱感知容易受到噪声干扰，导致频谱检测概率低的问题，国内外许多学者都开展了相关研究，由于忽略了各个认知用户所处环境的差异，使得现有的研究中存在一些不足。

发明内容

针对未知环境下卫星极易受到各种噪声的干扰，且干扰信号剧烈变化，导致协作频谱感知准确度下降的问题，本发明提出一种混合式两级多星协作频谱感知方法。

为实现上述目的，本申请提出一种混合式两级多星协作频谱感知方法，包括：

认知用户随机形成若干联盟，每个联盟中选择信噪比最高的节点作为联盟首领；

所述联盟内采用基于信息熵的D-S证据理论分布式协作频谱感知算法对感知信息进行一级融合，产生1bit融合结果；

所述联盟之间采用集中式融合方法，融合中心通过K-N准则对所述1bit融合结果进行二级融合；

所述融合中心将二级融合后的感知结果广播给联盟内所有认知用户。

进一步的，考虑认知卫星网络感知地面网络PU对授权信道的使用情况，假设在当前共视区域存在多颗运行轨道高度不同的LEO卫星，其LEO卫星作为认知用户，该区域内LEO卫星自动结合为若干小联盟，在每个联盟中选择一个信噪比最高的节点作为联盟首领。

进一步的，所述联盟内采用基于信息熵的D-S证据理论分布式协作频谱感知算法对感知信息进行一级融合，产生1bit融合结果，具体为：

联盟内各个认知用户独立进行本地频谱感知，并根据感知信息通过D-S证据理论预估可信度{m_k,i(H₀),m_k,i(H₁)}；

将信噪比、吞吐量和地理位置估计作为评估认知用户可靠性的指标；

采用基于信息熵的权值计算方法，获取权重参量ω_k,i；

联盟首领收集各个认知用户的权重参量ω_k,i对可信度参量m_k,i(H₀)和m_k,i(H₁)进行加权处理，得到新的可信度和

对所述新的可信度采用D-S融合规则进行一级融合，根据判决策略进行融合判决，得出1bit融合结果。