[发明专利]基于DS证据理论的协作频谱感知方法

摘要

本发明公开了一种基于DS证据理论的协作频谱感知方法。主要解决现有方法对控制信道带宽需求高，以及在数据高度冲突情况下性能下降严重的问题。其实现方法是：各次级用户利用能量检测统计量计算所有基本概率分配，然后采用投影近似法调整基本概率分配，减少发送到融合中心的数据；融合中心根据各次级用户证据矢量之间的距离判断可信度，并以可信度作为权重对各次级用户的基本概率分配进行加权平均，再根据加权平均后基本概率分配的大小关系对授权用户信号是否存在做出最终判决。本发明能够减少报告信道所需带宽，改善数据高度冲突情况下检测性能，可用于认知无线电系统中利用协作频谱感知方法判断频谱使用情况。

主权项

1.一种基于DS证据理论的协作频谱感知方法，包括如下步骤：（1）根据DS证据理论，用识别框架{H₁,H₀,Ω}表示频谱感知的结果，其中H₁表示存在授权用户LU信号，H₀表示不存在授权用户LU信号，Ω表示不确定授权用户LU信号是否存在；（2）所有次级用户SU分别进行本地能量检测，得到能量检测统计量E_i，其中i＝1,2,…,n，i代表次级用户SU的序号，n代表认知无线电CR网络中次级用户SU的数量；（3）第i个次级用户SU_i利用能量检测统计量E_i分别计算存在授权用户LU信号H₁的基本概率分配m_i(H₁)、不存在授权用户LU信号H₀的基本概率分配m_i(H₀)，以及不确定授权用户LU信号是否存在的基本概率分配m_i(Ω)：mi(H1)=∫-∞Ei12πσ1i2exp(-(x-μ1i)2σ1i2)dx]]>mi(H0)=∫Ei+∞12πσ0i2exp(-(x-μ0i)2σ0i2)dx]]>m_i(Ω)＝1-m_i(H₁)-m_i(H₀)，式中，μ_1i和分别表示存在授权用户LU信号H₁情况下能量检测统计量E_i的均值和方差，μ_0i和分别表示不存在授权用户LU信号H₀情况下能量检测统计量E_i的均值和方差，exp表示指数函数；（4）根据投影近似法调整所有基本概率分配，使调整后不确定授权用户LU信号是否存在的基本概率分配m′_i(Ω)为0：（4a）根据存在授权用户LU信号H₁的基本概率分配m_i(H₁)与不存在授权用户LU信号H₀的基本概率分配m_i(H₀)的比值，计算不确定授权用户LU信号是否存在的基本概率分配m_i(Ω)到存在授权用户LU信号H₁的投影和到不存在授权用户LU信号H₀的投影分别为：αH1=mi(H1)·mi(Ω)mi(H1)2+mi(H0)2αH0=mi(H0)·mi(Ω)mi(H1)2+mi(H0)2,]]>（4b）将存在授权用户LU信号H₁的基本概率分配m_i(H₁)与存在授权用户LU信号H₁上的投影相加，将不存在授权用户LU信号H₀的基本概率分配m_i(H₀)与不存在授权用户LU信号H₀上的投影相加，再进行归一化，得到第i个次级用户SU_i调整后存在授权用户LU信号H₁的基本概率分配m′_i(H₁)和不存在授权用户LU信号H₀的基本概率分配m′_i(H₀)：mi′(H1)=mi(H1)+αH1(mi(H1)+αH1)+(mi(H0)+αH0)]]>mi′(H0)=mi(H0)+αH0(mi(H1)+αH1)+(mi(H0)+αH0),]]>由于m′_i(H₁)+m′_i(H₀)＝1，使得m′_i(Ω)＝0，因此第i个次级用户SU_i只发送m′_i(H₁)到融合中心；（5）所有次级用户SU将调整后存在授权用户LU信号H₁的基本概率分配m′_i(H₁)，i＝1,2,…,n，经过控制信道发送到融合中心FC；（6）融合中心FC根据证据矢量之间的距离得到可信度再利用可信度作为第i个次级用户SU_i基本概率分配的权重，分别得到存在授权用户LU信号H₁的加权平均基本概率分配m_ave(H₁)和不存在授权用户LU信号H₀的加权平均基本概率分配m_ave(H₀)：mave(H0)=Σi=1nCrd(m→i)mi′(H0)]]>mave(H1)=Σi=1nCrd(m→i)mi′(H1),]]>（7）融合中心FC根据加权平均后的基本概率分配m_ave(H₁)和m_ave(H₀)之间的关系对授权用户LU信号是否存在做出最终判决，当m_ave(H₁)大于m_ave(H₀)时，判决结果为“存在授权用户LU信号”；反之，则判决结果为“不存在授权用户LU信号”。