多用户频谱感知中的伪均匀量化方法

摘要

本发明公开了一种多用户频谱感知中的伪均匀量化方法，主要解决现有的用于多用户频谱感知中的量化方法的计算开销大的问题。其实现步骤是：（1）感知用户将检验统计量的均值和方差上报到融合中心；（2）融合中心首先确定量化电平值和感知用户个数，再计算检测统计量的概率质量函数和ROC曲线的包围面积；（3）利用该面积建立数学规划问题，对其求解得到量化门限εi；（4）融合中心将量化门限εi下发给第i个感知用户，每个感知用户根据得到的量化门限将检测统计量进行量化。本发明具有性能优和开销低的优点，可用于多用户频谱感知中任意类型的检测器对检测统计量进行量化。

主权项

1.一种多用户频谱感知中的伪均匀量化方法，包括如下步骤：（1）感知用户将检测统计量的均值和方差上报到融合中心；（2）融合中心根据各感知用户上传的数据计算量化门限ε_i：（2.1）融合中心确定第i个感知用户的第j个量化电平值：q_j，i＝j，其中，i＝1,2,…,K，K为感知用户的个数，j＝0,1,…,L-1，L表示每个感知用户的量化电平个数；（2.2）融合中心根据量化电平值q_j，i计算检测统计量T_f：$T_f=\underset{i=1}{\overset{K}{\Sigma }}{q}_{j,i}$其中，i＝1，2,…,K，j＝0,1，…,L-1；（2.3）以量化门限ε_i＝(ε_0，i，…,ε_j，i，…ε_L-1,i)为参变量，计算量化电平值q_j，i的概率质量函数p(q_j，i|H_θ)；（2.4）计算检测统计量T_f的概率质量函数矢量P_θ：P_θ＝p_1,θ*p_2,θ*…*p_K,θ其中，p_i，θ＝[p(q_0,i|H_θ),…,p(q_j,i|H_θ),…,p(q_L-1,i|H_θ)]^T，θ＝{0,1}，p_i，0为用户i在授权用户信号不存在的情况下取各个量化电平值的所有概率，p_i，1为用户i在授权用户信号存在的情况下取各个量化电平值的所有概率，[·]^T为矩阵的转置运算，*代表卷积运算；使用上述公式计算概率质量函数矢量P_θ的条件是：对任意i,i₁,i₂∈{1，2,…,K}，j∈{0,1,…,L-1}，感知用户量化电平的值满足Z为整数集；（2.5）利用融合中心检测统计量的概率质量函数矢量P_θ，计算检测概率矢量P_d和虚警概率矢量P_f；（2.6）根据检测概率矢量P_d和虚警概率矢量P_f，计算ROC曲线的包围面积f₀：$f_0=\underset{n=1}{\overset{r}{\Sigma }}(P_d\left(n\right)+P_d(n-1))(P_f\left(n\right)-P_f(n-1))$$=\underset{n=1}{\overset{r}{\Sigma }}(\underset{m=1}{\overset{n}{\Sigma }}(P_1(r-m+2)+P_1(r-m+1))\times P_0(r-n+1));$（2.7）利用数学规划问题，求解p_1，0，p_2，0，…,p_K,0值；（2.8）根据第i个感知用户的检测统计量的概率密度函数和上述得到的p_i，0求解量化门限ε_i，i＝1,2,…,K，量化门限从下式计算得到：$P_{i,0}\left(j\right)={\int }_{{ϵ}_{j-1,i}}^{{ϵ}_{j,i}}{f}_i\left(x\right|H_0)\mathrm{dx},$其中，p_i，0(j)为向量p_i，0的第j个元素，ε_j，i为ε_i的第j个元素；（3）融合中心将量化门限ε_i下发给第i个感知用户，每个感知用户根据得到的量化门限将检测统计量进行量化。