本发明专利技术涉及一种认知无线电网络中基于共识性的合作式频谱感知方法，包括无线认知用户对无线主用户进行频谱感知测量、各个无线认知用户之间建立无线通信链接交流频谱感知测量结果信息并判定无线主用户是否存在、根据判定结果进行后续的频谱共享接入操作。采用该种认知无线电网络中基于共识性的合作式频谱感知方法，利用分布式模型确保了在合作式频谱感知过程中的可靠无线通信，不仅能够使得认知无线电网络中的无线认知用户能够更有效的感知授权用户的频段使用情况，而且使得无线认知用户在不影响授权用户的前提下能够使用更多的网络资源，降低了丢失检测和错误预警的可能性，提高了网络资源的利用率，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信领域，特别涉及认知无线电网络
，具体是指一种。
技术介绍
随着科学技术的不断进步，对于无线通信
中，无线应用已被公众广泛接 受，用户数急剧增加，因而带来了对无线频谱的巨大需求。经过多年的频谱分配，绝大多数 频段都已经分配给了持牌用户，但是基于目前频谱的分配情况，频谱的利用率却是非常的 低。怎样提高频谱的利用率，就成了需要解决的问题，这时候由MITRE公司的顾问、瑞典皇 家技术学院Jos印h Mitola博士生和GERALD Q MAGUIRE， JR.教授于1999年8月在IEEE PersonalCommunications杂志上明确提出的认知无线电技术。 认知无线电(CR)，如参考文献(J. Mitola， Cognitive radio :An integrated agent architecturefor software defined radio.Doctor of Technology, Royal Inst. Technol. (KTH) ， Stockholm, Sweden, 2000.)中介绍，是一种允许未经授权的(认知)用户 使用已经授权的频带。这就可以帮助解决无线通信中可用频谱稀少的问题。因为认知无线 电的用户的优先级低于那些授权了的主用户，所以最基本的要求是避免在主用户区域中对 潜在的主用户产生干扰。同时，主用户网络没有必要为了频谱共享去改变他们的架构。因 此，认知用户必须能够独立的通过持续频谱感知来检测主用户是否存在。这种频谱感知可 以各自(或者本地)进行，即每个认知用户各自检测并进行判定，或者合作式进行，即一组 认知用户配合的进行频谱感知。 如果将待查的频段分为3种不同的情况 參黑空——存在高功率的干扰； 參灰空——存在低功率的干扰； 參白空——仅存在环境噪声量，包括热噪声、瞬时反射、脉冲噪声等。 那么频谱检测的任务就是查找适合认知无线电业务的白空，同时对工作频段在黑空(或灰空)和白空之间的转变进行监测。 合作式频谱感知最近才开始被研究。对比其他非合作式的方案，这种频谱感知方 案具有几大优点。如果一个认知用户正处于深度阴影和衰落中，它就很难从深度阴影中辨 别出白色空间。因此非合作式频谱感知算法不能应用到这种情况中，但是合作式频谱感知 方案就可以通过从其他的认知用户中共享频谱感知信息来解决这个问题。同时，因为一些 隐藏的终端问题，单独的认知无线电的敏感度要想大幅度超过主用户接收机的性能是很困 难的。综合以上原因，当认知用户分散在空间的不同距离，如果其中任何一个检测到主用户 的存在，那么整个组中别的用户将通过合作而获得好处。 尽管一些关于合作式频谱感知的研究活动已经进行了，但是他们中的大部分都是 采用一个公共接收机(融合中心)做数据融合，用来对主用户是否存在做最终判定。尽 管如此，就像参考文献(S. Mishra， A. Sahai， and R. Brodersen， Cooperative sensingamong cognitiveradios， ，， in International Conference on Communications, vol. 4， pp. 1658-1663,2006.)中指出的，在实际通信的局限下，集合所有接收到的数据放到一 个地方也是非常困难的。更进一步的，参考文献(C.Sun， W.Zhang， and K. B. Letaief， Cluster-based cooperative spectrum sensing incognitive radio systems, ，， in International Conference on Communications, pp. 2511-2515， 2007.)的作者石开究了认知用户和公共接收机之间的报告信道。结果表明，当公共接收机的报告信道在深度衰落中 时，它在配合方面的表现也是有局限性的。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够使得认知无线电网络中的无线认知用户能够更有效的感知授权用户的频段使用情况、使得无线认知用户在不 影响授权用户的前提下能够使用更多的网络资源、降低丢失检测和错误预警的可能性、提 高网络资源的利用率、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的认知无线电网络中基于共 识性的合作式频谱感知方法。 为了实现上述的目的，本专利技术的认知无线电网络中基于共识性的合作式频谱感知 方法如下 该 ，所述的认知无线电网络 中包括无线主用户和数个无线认知用户，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤 (1)无线认知用户对无线主用户进行频谱感知测量； (2)在各个无线认知用户之间建立无线通信链接来交流所获得的频谱感知测量结果信息，并共同判定无线主用户是否存在； (3)根据判定结果进行后续的频谱共享接入操作。 该中的频谱感知测量可以 为匹配滤波器频谱感知测量处理操作、能量检测频谱感知测量处理操作或者循环平稳特征 检测频谱感知测量处理操作。 该中的能量检测频谱感知测量处理操作，包括以下步骤 (11)建立能量检测频谱感知模型； (12)根据以下公式得到每个无线认知用户i通过能量检测频谱感知模型所检测 得到的测量值Yi:<formula>formula see original document page 5</formula> 其中，X2TW2为具有2TW自由度的中心卡方分配，X(2TW—2)2为具有(2TW-2)自由度的非中心卡方分配，^f+2)为具有指数分布的随机量，(27 + 2)为非中心参数，Y为信噪比，x(t)为无线认知用户所接收到的信号，s(t)为无线主用户发送的信号，n(t)为附加的白色高斯噪声，h为信道的振幅增量，H。表示无线主用户存在，&表示无线主用户不存在。 该中的能量检测频谱感知模型中包括依此相串接的频带传递滤波器、自乘设备、合成器和门限比较器，所述的频带传递滤波器的选择中心频率为fs，带宽容量为W，所述的自乘设备测量接收能量，所述的合成 器决定观察间隔T，所述的门限比较器的门限值为入。 该中的无线认知用户之间 交流所获得的频谱感知测量结果信息并共同判定无线主用户是否存在，包括以下步骤 (21)根据无线认知用户之间所建立的无线通信链接构造无线通信网络拓扑模 型； (22)根据以下迭代公式计算共识性结果 X' ( D = X' ( + ￡ S ( (-X'帅； 其中，= e R+ ，表示用户i在时间k的测量值，k = 0、1、2.......，0〈(mp^,lr' ^A—' ，Ni为结点i的邻接点的个数，A是所述的无线通信网络拓扑模型 的最大的度； (23)根据以下公式计算平均共识性值x* :(丄C); 其中，n为无线认知用户的数量；(24)根据以下判定规则判定无线主用户是否存在n |l, X >义lo，其它 其中，H = 1表示无线主用户存在，H = 0表示无线主用户不存在。 该中的无线通信网络拓扑模型为无向图G二 (N， O，其中包括结点集合N二 {i = 1，2，......，n}和边集合。 采用了该专利技术的，由于其利 用了分布式模型，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种认知无线电网络中基于共识性的合作式频谱感知方法，所述的认知无线电网络中包括无线主用户和数个无线认知用户，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：（１）无线认知用户对无线主用户进行频谱感知测量；（２）在各个无线认知用户之间建立无线通信链接来交流所获得的频谱感知测量结果信息，并共同判定无线主用户是否存在；（３）根据判定结果进行后续的频谱共享接入操作。
【技术特征摘要】
一种认知无线电网络中基于共识性的合作式频谱感知方法，所述的认知无线电网络中包括无线主用户和数个无线认知用户，其特征在于，所述的方法包括以下步骤(1)无线认知用户对无线主用户进行频谱感知测量；(2)在各个无线认知用户之间建立无线通信链接来交流所获得的频谱感知测量结果信息，并共同判定无线主用户是否存在；(3)根据判定结果进行后续的频谱共享接入操作。2. 根据权利要求1所述的认知无线电网络中基于共识性的合作式频谱感知方法，其特 征在于，所述的频谱感知测量为匹配滤波器频谱感知测量处理操作、能量检测频谱感知测 量处理操作或者循环平稳特征检测频谱感知测量处理操作。3. 根据权利要求2所述的认知无线电网络中基于共识性的合作式频谱感知方法，其特 征在于，所述的能量检测频谱感知测量处理操作，包括以下步骤(11) 建立能量检测频谱感知模型；(12) 根据以下公式得到每个无线认知用户i通过能量检测频谱感知模型所检测得到 的测量值Yi :y~H，， .仏w^(0, 仏；|^(22，—2)+e(2F+2), 巧，其中，X^为具有2TW自由度的中心卡方分配，X(i2)2为具有(2TW-2)自由度的非中心 卡方分配，e(2f+2)为具有指数分布的随机量，(2f + 2)为非中心参数，Y为信噪比，x(t)为无线 认知用户所接收到的信号，s(t)为无线主用户发送的信号，n(t)为附加的白色高斯噪声，h 为信道的振幅增量，H。表示无线主用户存在，&表示无线主用户不存在。4. 根据权利要求3所述的认知无线电网络中基于共识性的合作式频谱感知方法，其特 征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李志强，于非，黄民义，郑焱，
申请(专利权)人：上海摩波彼克半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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