[发明专利]一种大小尺度衰落信道下宽带协作频谱感知方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种大小尺度衰落信道下宽带协作频谱感知方法。

背景技术

在认知无线电网络中，为了不对主用户造成有害的干扰，认知用户需要通过频谱感知的方式，对主用户进行判断是否存在。精确的频谱感知可以在不对主用户产生干扰的同时，提高认知用户的接入机会，提高频谱资源的利用率。由于认知用户与主用户相对位置的随机性，使得两者之间的无线信道也具有随机性。与理想信道相比，衰落信道对频谱感知的可靠性影响较大。

对于小尺度衰落信道或阴影衰落信道，单个认知用户受无线信道环境的影响，接收信噪比明显下降，感知性能受到严重的影响，甚至出现隐终端的情况。由于认知用户的独立性和随机性，基于多个认知用户的协作频谱感知能够明显的减小衰落信道的影响，提高频谱感知的性能。

在协作频谱感知中，各认知用户将感知结果通过报告信道传输到融合中心，通过一定的融合准则和判决准则，得到最终的感知结果。因此，在协作感知过程中，感知信道和报告信道都将会受到衰落信道的影响，增加了报告信道的误码率，降低了认知用户的感知性能。目前，针对衰落信道下协作频谱感知技术，一些学者已展开了研究。Herath S P等人提出的衰落信道的频谱感知，仅考虑了无线信道的衰落对感知信道的影响，而没有考虑无线信道的衰落对报告信道传输误码率的影响(Herath S P,Rajatheva N,Tellambura C.Energy detection of unknown signals in fading and diversity reception[J].Communications,IEEE Transactions on,2011,59(9):2443-2453.)。Rao A等人给出了独立不同分布的小尺度衰落信道下感知信道的检测概率和虚警概率，没有考虑大尺度衰落对感知性能的影响(Rao A,Alouini M S.Performance of cooperative spectrum sensing over non-identical fading environments[J].Communications,IEEE Transactions on,2011,59(12):3249-3253.)。Hussain S等人提出了报告信道的传播特性分析在认知无线网络中重要性(Hussain S,Fernando X.Performance Analys is of Relay-Based Cooperative Spectrum Sens ing in Cognitive Radio Networks over Non-Identical Nakagami-m Channels[J].Communications,IEEE Transactions on,2014,62(8):2733-2746.)。Wang Q等人在考虑报告信道传输误码的情况下，给出了全局检测概率和虚警概率的范围(Wang Q,Yue D W,Lau F C M.Performance of cooperative spectrum sens ing over fading channels with low signal-to-noise ratio[J].Communications,IET,2012,6(13):1988-1999.)。但是，Hussain S和Wang Q均没有考虑大尺度衰落信道中，传播距离以及不同的传播路径引起的路径损耗指数对报告信道误码率的影响。

发明内容

本发明的目的是克服上述已有技术的不足，提出了一种大小尺度衰落信道下宽带协作频谱感知方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

S1构建大小尺度衰落信道下宽带协作频谱感知系统模型；

S2按照宽带频谱分成L个窄带频谱，并将次用户分成L个簇；

S3在小尺度衰落信道下，各个次用户利用能量检测的方法对窄带频谱进行感知；

S4根据簇头到融合中心的路径损耗指数、方差及传播距离，选择最优的簇头；

S5簇头利用“或”准则，对簇内的次用户的感知结果进行信息融合判决，实现簇内的协作频谱感知；

S5通过簇间的协作，融合中心将所有的簇头信息进行合并，实现对宽带频谱的感知。在上述技术方案的基础上，所述将宽带频谱分成L个窄带频谱包括：

所述宽带频谱内包含L个窄带频谱,按照窄带信号的个数，将次用户按照距离最小的原则分成相应的L个簇。

在上述技术方案的基础上，所述小尺度衰落信道下，各个次用户对窄带频谱进行感知包括：