移动场景中的基于时间估计频谱感知系统用户容量的方法

摘要

移动场景中的基于时间估计频谱感知系统用户容量的方法，涉及信息与通信技术领域。本发明是为了获得频谱感知系统中感知用户的用户容量的问题。本发明将频谱感知分为两个阶段，引入了感知用户容量的概念，首先判断在网络覆盖区域，感知用户数是否达到了容限值。如果没有，则下一步进行正常的能量检测工作，研究感知用户和主用户及其他的感知用户之间是否有干扰，如果没有，则可以使用频谱。由于引入了感知用户容量，提高了频谱检测的效率。本发明适用于移动场景中的基于时间估计频谱感知系统用户容量。

主权项

移动场景中的基于时间估计频谱感知系统用户容量的方法，其特征是：它由以下步骤实现：步骤一、在网络域A中，设主用户在匀速直线运动长度L＝l_i时，进入感知用户(CR)的干扰域；则：对于k个匀速运动的时间段主用户没有进入干扰域的概率为：$P(M>k|x_{\mathrm{CR}})=\underset{L_1}{\int }...\underset{L_k}{\int }(1-P_{C_{(x_{\mathrm{CR}},l_1)}})...(1-P_{C_{(x_{\mathrm{CR}},l_k)}}){\mathrm{dl}}_1...d_{l_k}---\left(1\right)$式中：M表示从开始到进入干扰域的匀速直线运动的时间段数目，是第i次运动主用户进入感知用户干扰域的概率；i为正整数，且i小于k；k为正整数；x_CR表示感知用户的位置；步骤二、由于最后的匀速运动使到达感知用户(CR)的干扰域的位置是均匀分布的，因此得到：$P(M>k|x_{\mathrm{CR}})={(1-P_g\left(x_{\mathrm{CR}}\right))}^k={(1-\underset{L}{\int }{P}_{C_{(x_{\mathrm{CR}},l)}}{f}_L\left(l\right)\mathrm{dl})}^k---\left(2\right)$式中：f_L(l)是每步运动大小的概率密度函数；步骤三、将关于x_CR的M的概率分布函数表示为：$P_g\left(x_{\mathrm{CR}}\right)={\int }_L{P}_{C(x_{\mathrm{CR}},l)}{f}_L\left(l\right)\mathrm{dl}---\left(3\right)$步骤四、则P_g(x_CR)相当于是每一步主用户成功进入干扰域的概率，而E[M|x_CR]相当于是M的平均值，即：平均经过E[M|x_CR]个运动步骤主用户进入任意个CR用户的干扰域，于是有：E[M|x_CR]＝(P_g(x_CR))^‑1    (4)步骤五、每一步主用户成功进入干扰域的概率P_g(x_CR)则表示为：$\begin{array}{c}{P}_g\left(x_{\mathrm{CR}}\right)=\frac{\underset{R}{\overset{R+L}{\int }}2\mathrm{\pi x}·\frac{2\arccos \left(\frac{x^2+L^2-R^2}{2\mathrm{xL}}\right)}{2\pi }\mathrm{dx}}{a^2}\\ =\frac{\underset{R}{\overset{R+L}{\int }}2x·\arccos \left(\frac{x^2+L^2-R^2}{2\mathrm{xL}}\right)\mathrm{dx}}{a^2}\end{array}---\left(5\right)$其中：L表示主用户此次运动的每段匀速直线运动的平均距离；R表示主用户的保护域半径；步骤六、判断感知的用户是否为静止的，如果判断结果为是，则执行步骤六一；如果判断结果为否，则执行步骤八；步骤六一、由于主用户在每个感知用户干扰域外的时间需要大于自己通信所需的最小时间，因此得：$\frac{t}{K·P_g\left(x_{\mathrm{CR}}\right)}\ge T---\left(6\right)$式中：t为主用户做每一段匀速直线运动的时间，T为保证主用户通信所需要的最短的时间间隔，K为感知用户的个数；步骤七、根据步骤六一算出的结果，则得到感知用户的容量为：$K_{\max }=\frac{t}{T·P_g\left(x_{\mathrm{CR}}\right)}---\left(7\right);$步骤八、设感知同一频谱的感知用户当前的状态是有K₁个用户在运动，K₂个感知用户处于静止状态，并且正在做运动的感知用户的运动也可抽象成几段的匀速直线运动，主用户在任何时刻选择方向，角度上都服从在[0,2π]之间的均匀分布的，则把运动的感知用户，抽象成是使用同一频率的主用户，得到：$\frac{t^{\prime }}{(K_1+K_2)·(1-(1-P_g\left(x_{\mathrm{CR}}\right))(1-K_1{P}_g\left(x_{{\mathrm{CR}}_{K_2}}\right)))}\ge T---\left(8\right)$其中：t′表示保证主用户和运动中感知用户通信的最短的时间，表示运动中的感知用户每运动一步进入静止的感知用户和主用户干扰域的概率；步骤九、判断运动中的感知用户数是否已知，如果判断结果为是，则执行步骤九一；如果判断结果为否，则执行步骤十；步骤九一、根据公式：$K_{\max }=\frac{t}{T·(1-(1-P_g\left(x_{\mathrm{CR}}\right))(1-K_1{P}_g\left(x_{{\mathrm{CR}}_{K_2}}\right)))}---\left(9\right)$获得容纳感知用户的容量K_max；步骤十、根据公式(9)作为已知感知用户的容量是一个随K₁单调递减的函数，且取K₂＝0，则根据公式：$K_{\max }=K_1=\frac{t^{\prime }}{T}---\left(10\right)$获得容纳感知用户的容量K_max。