[发明专利]移动场景中基于信任度的协作频谱感知方法

说明书

技术领域

本发明涉及信息与通信技术领域，具体涉及一种认知无线电协作频谱感知方法。

背景技术

认知无线电是一种有效的可用于提高频谱资源利用率的技术。它可以通过动态频谱接入技术来解决目前无线通信中频谱资源紧张、频谱利用率低等问题。认知无线电是由Mitola最先提出的。其基本思想是：认知用户通过择机的方式接入授权用户频段或非授权用户频段从而提高频谱利用率。但前提是不对拥有频谱的授权用户或非授权用户产生有害干扰。因此频谱感知是认知无线电的基础和前提。

目前，单用户频谱感知技术主要包括能量检测、匹配滤波检测和循环平稳检测。这三种方法各有优劣。能量检测算法实现起来最为简单，应用也最广泛，无需任何主用户信号的先验信息，但是需要知道噪声功率，因此受到噪声不确定性因素的影响；匹配滤波法需要知道信道响应函数，且需要精确的时间同步技术；循环平稳检测算法检测率一般比较高，但是其一方面需要知道主用户信号的循环频率，另一方面计算复杂度高，不利于信道快速切换。单用户频谱感知的性能受到路径损耗和阴影效应的影响。路径损耗大多与感知用户与主用户间的位置有关系，而阴影效应主要由物体对主用户信号的物理阻挡而造成的。因此，对于多个认知用户以协作的方式共同决定主用户是否存在协作频谱感知算法的研究得到了众多研究人员的高度关注。协作频谱感知根据认知无线电网络中是否存在独立的融合中心，可以分为集中式频谱感知和分布式频谱感知。在集中式频谱感知中，需要一个独立的融合中心，每个认知用户将本地判决结果或信号的模拟量通过专用的控制信道传送至融合中心，融合中心通过数据融合做出最终的判决。目前大部分的研究都集中在此类型的协作感知上。在分布式频谱感知中，不设立独立的融合中心，各认知用户与其他用户交换共享彼此的本地判决结果或信号模拟量，最后根据各认知用户的融合信息得到最终判决结果。协作感知算法一般可分为：本地感知、感知信息传递和感知信息融合3个阶段。其中，感知信息融合是目前协作频谱感知的研究热点和难点。而也正是在这个步骤中协作的频谱感知方式给了恶意用户发出攻击的机会。

在认知网络中，恶意用户会通过伪造检测结果，上传虚假数据，促使融合中心得出错误的判决结果。为了避免这一问题，研究人员提出利用信任度的概念剔除认知网络中的恶意用户从而提升系统的检测性能。认知用户的信任度是建立在一段时间内这些认知用户的本地感知结果和整体感知结果的匹配度基础上的。信任度高的认知用户在数据融合中的被分配的加权系数就大。现存的基于信任度的算法总是将处于深衰落或具有较大路径损耗的可靠用户过度惩罚。因此不宜直接将传统的基于信任度的协作感知算法应用到移动场景中。这里的移动场景是指认知网络中的认知用户是移动的，而主用户是静止的。目前针对移动场景中的频谱检测的研究是非常有限的。本发明就是一种新的移动场景下的基于信任度的协作频谱感知方法。

发明内容

本发明是为了解决现有频谱感知方法以下问题：

(1)、无法精确剔除认知网络中的恶意用户同时保留可靠用户；

(2)、总是将处于深衰落或具有较大路径损耗的可靠用户过度惩罚；

(3)、没有考虑整个研究区域的接收信道状况差异性；

(4)、没有将认知用户的移动性这一无限网络固有属性考虑在内。

从而提供移动场景中的一种基于信任度的协作频谱感知方法。

移动场景中基于信任度的协作频谱感知方法，它由以下步骤实现：

步骤一、将整个移动场景划分为若干个单元格，设各认知用户的信任度初值r_i＝0，任一单元格c_j加权系数初值ω₀(c_j)＝1，任一单元格c_j累积可靠认知用户初值e₀(c_j)＝0，以及各任一单元格c_j累计可靠用户检测结果的平均值E₀(c_j)＝0；

步骤二、各个认知用户独立进行能量检测，并将各自检测到的能量值以及其当前所属单元格序号发送至融合中心；

步骤三、利用公式：