[发明专利]基于分布式H无穷滤波理论的协作频谱感知方法

摘要

本发明涉及一种基于分布式H无穷滤波理论的协作频谱感知方法，该方法的执行步骤为：认知无线网络中每个感知用户先分别对授权用户发出的无线信号进行采集和接收，计算接收信号的能量值，然后建立无线信道阴影衰落的状态转移方程，对无线信道阴影衰落进行分布式估计；然后，每个感知用户利用无线信道阴影衰落的估计值对接收信号的能量值进行归一化处理，再进行本地频谱感知；每个感知用户将本地频谱感知结果发送给感知基站，最后，感知基站利用感知用户发来的本地频谱感知结果进行决策融合，得到最终的认知无线网络全局频谱感知结果。由于本方法是用分布式H无穷滤波对感知用户收到的无线信道阴影衰落进行估计，以消除无线信道阴影衰落对频谱感知结果的影响，因此本方法能够对认知无线网络中的授权用户设备进行更好的频谱检测。

主权项

1.基于分布式H无穷滤波理论的协作频谱感知方法，其特征在于，具体步骤如下：/n(1)在认知无线网络中，N_R个感知用户分别进行本地频谱检测：/n认知无线网络中，第j个感知用户通过其接收天线可以得到基带等效离散时间接收信号，可以表示为/ny_j[k]＝x[k]+w_j[k]，k＝1,2,...,K,j＝1,2,...,N_R/n式中x[k]表示认知无线网络中授权用户发送信号的采样值，w_j[k]为感知用户接收端对应的噪声采样值，其满足均值为0方差为的高斯分布；/n设K为接收信号采样点数，计算第j个感知用户接收信号的对应能量值/n /n(2)假设第j个感知用户在时刻i的接收信号能量可以表示为/nY_j[i]＝G₀-λ10logd_j[i]+S_j[i]+z_j[i]/n式中，G₀为距离感知用户1米处的授权用户对应的参考发射功率值，λ为无线衰落系数，d_j[i]为时刻i第j个感知用户与授权用户之间的距离，z_j[i]表示环境噪声，其满足均值为0方差为的高斯分布，S_j[i]表示相应的无线信道阴影衰落，其相邻时刻的状态变化可以表示为：/nS_j[i]＝S_j[i-1]+v_j[i]/n式中，v_j[i]为状态变化驱动噪声，满足均值为0方差为的高斯分布；/n(3)利用如下H无穷滤波准则，对S_j[i]进行迭代估计/n /n式中，sup{·}表示求最小上界，I为采样点数量，为S_j[i]的估计值，参数矩阵E可以等于Π，Π表示I×I维单位矩阵，参数矩阵参数矩阵此外，θ为事先设定的噪声门限值；求解上述H无穷滤波可以得到：/n /n式中M[i]＝P[i](V+P[i])^-1，P[i]＝[[(P^-1[i-1]+V^-1)^-1+W]^-1-θ^-1]^-1，P[0]为I×I维单位矩阵；/n(4)对于认知无线网络中的N_R个感知用户，完成上述步骤后，对接收信号能量值进行如下归一化处理：/n /n根据感知用户事先设定好的虚警概率P_a，通过多次试验得到频谱检测阈值T_j的经验值；将接收信号能量值与检测阈值T_j进行比较，如果大于T_j，则表明授权用户存在；如果小于T_j，则说明此时认知无线网络中不存在授权用户；按照步骤(1)-(4)所述过程，N_R个感知用户可以分别得到各自的频谱检测结果在中，分别用1和0表示授权用户是否存在；/n(5)在感知基站中心，根据已有的N_R感知用户本地频谱感知结果{D_j|j＝1,…,N_R}，如果{D_j|j＝1,…,N_R}都等于0，则表示没有授权用户；反之，如果{D_j|j＝1,…,N_R}中有1存在，则表示有授权用户存在。/n