[发明专利]基于迭代KM算法的跨层异构多信道频谱感知方法

摘要

本发明提供一种基于迭代KM的跨层多信道频谱感知方法，该方法异构多信道下的频谱感知可等效成如何合理的选取分配矩阵X和感知时长Ts，一是用迭代KM算法寻找在固定感知时长下的最优感知任务分配，二是使用四分法确定最优感知时长。该方法充分考虑不同认知用户对不同异构信道感知性能的差异，通过最优地确定感知时长，并进行感知任务分配，使系统有效吞吐量最大，解决了多个认知用户如何在较短的感知时隙内以合作的方式同时感知多个异构信道的问题。

主权项

1.一种基于迭代KM算法的跨层异构多信道频谱感知方法，包括下列系统模型：(1)、在一个集中式认知无线电网络，由一个融合中心和N个随机分布在融合中心周围的认知用户组成，共有M个异构信道可被认知无线电网络感知并使用，各异构信道的带宽和空闲概率均不相同或均相同或部分相同，认知无线电网络的帧结构包括感知时隙和传输时隙，设帧长为T，感知时隙长Ts，即感知时长，传输时隙长Tr，在每个帧内，帧长T固定不变，Ts和Tr可在一定范围内变化，三者满足T＝Ts+Tr，为便于网络同步并减少传输开销，Ts只能在K个离散值之中选取，其中K为总时隙等级数，各离散值由小到大排列，序号分别为k＝1,2,...,K，Ts最大值为Ts_max，各认知用户使用能量检测方法对所分配信道进行频谱感知，并将感知结果发送到融合中心，融合中心采用OR准则最终判断信道的占用情况；(2)、设H1和H0分别表示主用户信号存在和不存在，接收信号的采样速率为fs，主用户信号为复相移键控信号，噪声为循环对称复高斯噪声，第n个认知用户处第m个信道的信噪比γmn，为了使检测概率能够独立的度量感知性能，设各认知用户的虚警概率相同，值为则认知用户n对信道m上的检测概率Pdmn(Ts)为： P d m n ( T s ) = 1 2 e r f c { 1 2 ( 2 γ m n + 1 ) [ 2 erf - 1 ( 1 - 2 P ‾ f ) - T s f s γ m n ] } - - - ( 1 ) ]]>(3)、设X＝[xmn]M×N为感知任务分配矩阵，xmn用来指示认知用户n和信道m的分配关系，当认知用户n被分配感知信道m时，xmn＝1，否则xmn＝0，因此，根据OR准则，当分配矩阵为X时，信道m的检测概率PDm(X,Ts)和虚警概率PFm(X)，根据OR准则，则定义为 P D m ( X , T s ) = 1 - Π x m n = 1 [ 1 - P d m n ( T s )

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