车联认知无线电自适应频谱感知方法技术

本发明专利技术涉及车联认知无线电自适应频谱感知方法，包括建立频谱感知融合中心、认知车辆及授权用户组成的认知车联网，频谱感知融合中心根据各认知车辆发送的能量检测结果、信噪比和预设信噪比筛选值，选出参与协作的初选认知组成员，计算各初选认知组成员信噪比对应的归一化商值，获取信噪比预设阈值、信噪比最佳阈值及各初选认知车辆的联合筛选参数值，选定参与协作的复选认知车辆；最后由频谱感知融合中心根据复选认知车辆的频谱感知结果进行自适应感知融合，获取适应认知车辆运动状态下所接收信号能量变动的最佳能量判决门限值，选出最佳协作终选认知车辆做协作感知，在保证最小频谱检测误差下的最佳协作终选认知车辆数目，减小了协作检测复杂度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及车联网领域，尤其设及一种。
技术介绍
车联物联网是W车内网、车际网和车载移动互联网为基础，在车与车或者车与人 之间，按照预先约定的协议和交互标准进行数据通信和信息交换的系统网络，它是能够实 现车辆智能监控和智能交通管理的一体化网络，是物联网技术在交通系统领域的典型应 用，也是国家"一带一路"重大战略得W实现的重要因素。 在现有的车辆中，随着各式无线通信设备不断在车辆中的安装，使得安装有通信 设备的多数车辆组成了一个复杂繁忙的车联无线通信网络。在由车辆构成的车联无线通信 网络中，无线通信设备在工作时，需要占用大量的频段，W实现与外界设备的信息交互。但 是，空间上形成的繁忙无线通信网络中，真正能够令通信设备随时占用的空闲通信频段少 之又少，通信频谱资源紧缺问题正成为严重制约车联物联网顺杨通信的关键问题。由于现 有可用通信的频谱资源是有限的，如何有效地利用现有紧缺的频谱资源，W实现车联物联 网的正常通信需求，正成为当前车联网领域亟需解决的关键。基于认知无线电（Cognitive Radio, CR)技术的车联认知无线电系统在此背景下应运而生。车联网中具有认知功能的车 辆也被称之为认知车辆。 车联认知无线电的基本途径是，首先认知车辆对周围环境中的已授权频谱资源持 续感知;然后在保证授权用户优先占用该段频谱的条件下，认知车辆自适应地调整收发设 备至空闲频谱上通信。当认知车辆感知到授权用户信号出现时，认知车辆则快速腾出该频 段供授权用户使用，进而避免对授权用户的正常通信进行干扰，从而提供在车联网中的频 谱资源利用率。 为了减少实际环境中多径衰落和阴影效应等诸多因素对感知性能的不利影响，基 于多个认知车辆的协作频谱感知方法被不断提出。各认知车辆首先预先设定针对所接收信 号能量的判决口限值，并基于设定的判决口限值作出能量检测，W对授权用户的频段作出 本地检测，然后再将每个认知车辆的检测结果发送给频谱感知融合中屯、进行融合，W达到 对频谱进行感知的目的。 但是，在车联认知无线网的协作频谱感知中，各认知车辆并非始终处于静止不动 状态，各认知车辆接收的信号能量也是变动的，运就要求针对信号能量设置的判决口限值 也应该是动态变动的，W适应认知车辆在运动状态中对频谱的准确感知要求。因此，现有车 联认知无线网络中的协作频谱感知方法并不能满足认知车辆的实际感知需求，也不能准确 的实现频谱感知。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种在车联认知无线网络 中，能够自适应的调整、获取最优的能量判决口限值，W有效提高认知车辆协作频谱感知效 率的。 本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为:车联认知无线电自适应频谱感知 方法，用于频谱感知融合中屯、和N个具有频谱感知功能的认知车辆进行频谱检测，其特征在 于，依次包括如下步骤： (1)建立由频谱感知融合中屯、、N个认知车辆W及授权用户组成的认知车联网；其 中，频谱感知融合中屯、记为FC，认知车辆标记为CRi(i = l，2,…，N)，授权用户记为PU; (2)N个认知车辆CRi分别进行基于能量的频谱感知、独立地获取自身信噪比SNRi， 并分别将获取的信噪比SNRi和频谱感知结果发送至频谱感知融合中屯、FC;其中，频谱感知 结果包括认知车辆CRi的检测概率Pd,拟及虚警概率Pf, i，i = 1，2，…，N; (3)频谱感知融合中屯、FC接收各认知车辆CRi发送的信噪比SNRi和频谱感知结果， 并判断信噪比SNRi大于预设的信噪比筛选值SNRshDse时，则选择此信噪比对应的认知车辆为 参与协作感知的初选认知组成员，并执行步骤(4);否则，选择具有最高信噪比的认知车辆 所对应的频谱感知结果为频谱感知融合中屯、FC的最终检测结果； (4)根据参与协作感知的初选认知组中各认知车辆的信噪比和检测概率，计算初 选认知组中各初选认知车辆CR'i的可靠度ΦιΚ及初选认知组的信噪比均方根值γ .，并令信 噪比SNR' i = 丫 i，初选认知组中认知车辆的数量为Ν'，且Ν '如;其中，初选认知组中各初选 认知车辆CR'i的可靠度恥、初选认知组的信噪比均方根值f的计算公式如下： (5)频谱感知融合中屯、FC分别依次计算初选认知组中各初选认知车辆信噪比 SNR ' 1与初选认知组信噪比均方根值，7之间的归一化商值示;其中， (6)频谱感知融合中屯、FC计算、获取信噪比预设阔值λ和信噪比最佳阔值Aoptimal， 计算初选认知组中各初选认知车辆CR'i的联合筛选参数值ξι，并选定参与协作的复选认知 车辆;其中，该步骤包括步骤(6-1)至步骤(6-3): (6-1)频谱感知融合中屯、FC根据接收的Ν'个初选认知车辆CR'i对应的信噪比集合 {5^'1}，获取初选认知车辆信噪比集合{5^'1}中的信噪比最大值;其中，记该信噪比最大 值为 SNR'max;[001引（6-2)?获取的信噪比最大值SNR'max为参考，将信噪比最大值SNR'max分别与Ν' 个初选认知车辆CR'i的信噪比SNR'i作商处理，计算得到各初选认知车辆信噪比SNR'i所对 应的初始阔值λ。其中， λι= ISNR'max/SNR'il ,? = 1,2,···,Ν'； (6-3)根据各初选认知车辆CR'i的可靠度恥和归一化商值巿，计算各初选认知车辆 CR'I的联合筛选参数值ξι，并根据联合筛选参数值ξι，选取参与协作的复选认知车辆CR"J; 其中，复选认知车辆CR"j的数量为n，ξ?=η.!-·ψ;.，i = l，2，···，N'，j = l，2,…，n，n < Ν' ： 若联合筛选参数值ξι位于预设数值区间范围Ka，Cb]内，即ξ。时，则选取该 联合筛选参数值ξι对应的初选认知车辆为复选认知车辆，并参与协作感知；否则，该初选认 知车辆不予选取； (7)频谱感知融合中屯、FC根据选定的参与协作的复选认知车辆的频谱感知结果进 行自适应感知融合;其中，自适应感知融合过程包括如下步骤(7-1)至步骤(7-3): (7-1)频谱感知融合中屯、FC根据η个复选认知车辆发送的频谱感知结果，统计η个 复选认知车辆中感知到授权用户PU频谱为占用状态的复选认知车辆数目为m( 1 < m < η)，感 知到授权用户PU频谱为空闲状态的复选认知车辆数目为n-m;其中，授权用户PU频谱为占用 状态记为化，授权用户PUi频谱为空闲状态记为化； (7-2)频谱感知融合中屯、FC根据m个复选认知车辆发送的信噪比，计算m个感知到 授权用户PU频谱为占用状态化的复选认知车辆诚信系数Ki,u，根据m个复选认知车辆发送的 信噪比计算n-m个感知到授权用户PU频谱为空闲状态化的复选认知车辆诚信系数Κ2,ν;其 中，诚信系数Kl,uW及化V的计算公式如下： (7-3)频谱感知融合中屯、FC根据m个复选认知车辆的各自感知结果W及诚信系数 K1,U，分别计算授权用户PU频谱为占用状态出的平均检测概率AeWi、全局检测概率卿和 此占用状态化对应的全局漏检概率及授权用户PU的频谱为空闲状态化的平均检 巧。概率户脚、全局检测概率化et挪、此空闲状态化对应的全局漏检概率ZXweW。和全局虚警 概率Diww·;其中，该过本文档来自技高网...

【技术保护点】
车联认知无线电自适应频谱感知方法，用于频谱感知融合中心和N个具有频谱感知功能的认知车辆进行频谱检测，其特征在于，依次包括如下步骤：(1)建立由频谱感知融合中心、N个认知车辆以及授权用户组成的认知车联网；其中，频谱感知融合中心记为FC，认知车辆标记为CRi(i＝1,2,…,N)，授权用户记为PU；(2)N个认知车辆CRi分别进行基于能量的频谱感知、独立地获取自身信噪比SNRi，并分别将获取的信噪比SNRi和频谱感知结果发送至频谱感知融合中心FC；其中，频谱感知结果包括认知车辆CRi的检测概率Pd,i以及虚警概率Pf,i，i＝1,2,…,N；(3)频谱感知融合中心FC接收各认知车辆CRi发送的信噪比SNRi和频谱感知结果，并判断信噪比SNRi大于预设的信噪比筛选值SNRchose时，则选择此信噪比对应的认知车辆为参与协作感知的初选认知组成员，并执行步骤(4)；否则，选择具有最高信噪比的认知车辆所对应的频谱感知结果为频谱感知融合中心FC的最终检测结果；(4)根据参与协作感知的初选认知组中各认知车辆的信噪比和检测概率，计算初选认知组中各初选认知车辆CR'i的可靠度ψi以及初选认知组的信噪比均方根值并令信噪比SNR'i＝γi，初选认知组中认知车辆的数量为N'，且N'≤N；其中，初选认知组中各初选认知车辆CR'i的可靠度ψi、初选认知组的信噪比均方根值的计算公式如下：ψi=Pd,iΣi=1N′Pd,i,γ‾=1N′Σi=1N′SNR′2i,N′≤N,i=1,2,...,N′;]]>(5)频谱感知融合中心FC分别依次计算初选认知组中各初选认知车辆信噪比SNR'i与初选认知组信噪比均方根值之间的归一化商值其中，ηi‾=ηiΣi=1N′ηi,ηi=|γi/γ‾|,i=1,2,...,N′;]]>(6)频谱感知融合中心FC计算、获取信噪比预设阈值λ和信噪比最佳阈值λoptimal，计算初选认知组中各初选认知车辆CR'i的联合筛选参数值ξi，并选定参与协作的复选认知车辆；其中，该步骤包括步骤(6‑1)至步骤(6‑3)：(6‑1)频谱感知融合中心FC根据接收的N'个初选认知车辆CR'i对应的信噪比集合{SNR'i}，获取初选认知车辆信噪比集合{SNR'i}中的信噪比最大值；其中，记该信噪比最大值为SNR'max；(6‑2)以获取的信噪比最大值SNR'max为参考，将信噪比最大值SNR'max分别与N'个初选认知车辆CR'i的信噪比SNR'i作商处理，计算得到各初选认知车辆信噪比SNR'i所对应的初始阈值λi；其中，λi＝|SNR'max/SNR'i|，i＝1,2,…,N'；(6‑3)根据各初选认知车辆CR'i的可靠度ψi和归一化商值计算各初选认知车辆CR'i的联合筛选参数值ξi，并根据联合筛选参数值ξi，选取参与协作的复选认知车辆CR”j；其中，复选认知车辆CR”j的数量为n，i＝1,2,…,N'，j＝1,2,…,n，n≤N'：若联合筛选参数值ξi位于预设数值区间范围[ξa,ξb]内，即ξa≤ξi≤ξb时，则选取该联合筛选参数值ξi对应的初选认知车辆为复选认知车辆，并参与协作感知；否则，该初选认知车辆不予选取；(7)频谱感知融合中心FC根据选定的参与协作的复选认知车辆的频谱感知结果进行自适应感知融合；其中，自适应感知融合过程包括如下步骤(7‑1)至步骤(7‑3)：(7‑1)频谱感知融合中心FC根据n个复选认知车辆发送的频谱感知结果，统计n个复选认知车辆中感知到授权用户PU频谱为占用状态的复选认知车辆数目为m(1≤m≤n)，感知到授权用户PU频谱为空闲状态的复选认知车辆数目为n‑m；其中，授权用户PU频谱为占用状态记为H1，授权用户PU1频谱为空闲状态记为H0；(7‑2)频谱感知融合中心FC根据m个复选认知车辆发送的信噪比，计算m个感知到授权用户PU频谱为占用状态H1的复选认知车辆诚信系数κ1,u，根据m个复选认知车辆发送的信噪比计算n‑m个感知到授权用户PU频谱为空闲状态H0的复选认知车辆诚信系数κ2,v；其中，诚信系数κ1,u以及κ2,v的计算公式如下：K1,u=snru21mΣu=1msnru2,K2,v=snrv21n-mΣv=1n-msnrv2;]]>(7‑3)频谱感知融合中心FC根据m个复选认知车辆的各自感知结果以及诚信系数κ1,u，分别计算授权用户PU频谱为占用状态H1的平均检测概率Pdet,H1、全局检测概率Ddet,H1和此占用状态H1对应的全局漏检概率...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑紫微，秦闯，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33