基于多用户互协作的协作频谱感知决策融合方法

摘要

本发明公开了一种基于多用户互协作的协作频谱感知决策融合方法，主要解决现有感知技术虚警概率过高、本地检测性能差的问题。其实现步骤为：(1)对接收端接收到的信号进行能量检测得到检测量；(2)将检测量与本地感知判决门限进行比较，得出本地判决结果；(3)将判决结果进行OOK调制得到调制后的信号；(4)感知用户相互交换调制后的信号，并发送给融合中心；(5)融合中心根据接收到的信号利用似然比检测获取检测数据；(6)将检测数据与融合中心的判决门限进行比较，以判定待感知信道是否存在授权用户信号。本发明能有效提高本地感知的可靠性，在低信噪比衰落信道条件下具有良好的检测性能，可应用于各类宽带无线通信系统。

主权项

一种基于多用户互协作的协作频谱感知决策融合方法，包括以下步骤：(1)授权用户发送的基带离散信号s(n)经感知信道传输后，到达Q个参与协作感知的用户处，则第k个感知用户接收到的时域信号为y_k(n)，其中，k∈{1,2,...,Q}，n指示采样位置；(2)利用能量检测法计算每个感知用户的检测量T_k：$T_k=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}|y_k\left(n\right){|}^2,$其中，N表示样本数目，表示从n＝0到n＝N‑1的求和运算，|·|表示获取信号的幅度；(3)设定检测概率p_d,k＝0.9，通过下式计算感知判决门限η_k：$p_{d,k}=Q\left(\right(\frac{{\eta }_k}{{\gamma }_k+1}-1\left)\sqrt{N}\right),$其中，为感知信道信噪比，E_s表示授权信号的平均功率，为感知信道衰落系数的平均功率，为信道噪声信号的平均功率，N表示样本数目，Q(·)表示Q函数，且其中，表示对t从t＝x到t＝∞的积分运算，exp(·)表示自然指数函数；(4)根据得到的感知判决门限η_k，计算本地虚警概率p_f,k：$p_{f,k}=Q\left(\right({\eta }_k-1\left)\sqrt{N}\right);$(5)将每个感知用户的检测量T_k与感知判决门限η_k进行比较，得出感知用户k的判定结果b_k：若T_k≥η_k，则感知用户k的判定结果b_k为1；若T_k<η_k，则感知用户k的判定结果b_k为0；(6)将判定结果b_k进行OOK调制，得到调制后的信号：u_k＝ab_k，其中，a为调制幅度；(7)协作感知进入互协作阶段：7a)感知用户k,k＝2,3,...,Q将调制后的信号u_k经过信道发送给感知用户1，感知用户1将接收到的信号和自身判定结果调制后的信号u₁经过信道发送给融合中心，融合中心收到来自感知用户1的信号z₁为：$\begin{array}{c}{z}_1=\left(u_1+\underset{k=2}{\overset{Q}{\Sigma }}\left(h_{1,k}{u}_k+w_{1,k}\right)h_{fc,1}+n_1\right)\\ =\left(u_1+\underset{k=2}{\overset{Q}{\Sigma }}{h}_{1,k}{u}_k\right)h_{fc,1}+\left(\underset{k=2}{\overset{Q}{\Sigma }}{w}_{1,k}{h}_{fc,1}+n_1\right)\end{array},$其中，h_1,k为感知用户1与其他感知用户之间的信道衰落系数，w_1,k为感知用户1与其他感知用户k之间的信道干扰噪声，h_fc,1为感知用户1与融合中心fc之间的信道衰落系数，n₁为感知用户1与融合中心fc之间的信道干扰噪声，表示从k＝2到k＝Q的求和运算；7b)感知用户k,k＝2,3,...,Q将调制后的信号u_k经过信道发送给融合中心fc，融合中心接收到的信号z_k为：z_k＝h_fc,ku_k+n_k,k＝2,3,...,Q，其中，h_fc,k为感知用户k,k＝2,3,...,Q与融合中心fc之间的信道衰落系数，n_k为感知用户k,k＝2,3,...,Q与融合中心fc之间的信道干扰噪声；(8)融合中心对接收到的信号z_k进行似然比检测，计算融合中心处的检测数据Λ；(9)将融合中心处的检测数据Λ与融合中心判决门限λ进行比较，判定待感知信道是否存在授权用户信号：若Λ≥λ，则判定待感知信道存在授权用户信号；若Λ<λ，则判定为待感知信道不存在授权用户信号。