[发明专利]一种基于NS3的高动态电磁频谱认知管理系统及其方法

权利要求书

1.一种基于NS3的高动态电磁频谱认知管理系统，其特征在于，包括MCRN网络，所述MCRN网络包括M个主用户组成的主用户群PUs、N个认知用户组成的认知用户群CRs和一个认知用户融合中心；

所述M个主用户组成的主用户群PUs与N个认知用户组成的认知用户群CRs共享C个正交授权信道；

所述M个主用户组成的主用户群PUs、N个认知用户组成的认知用户群CRs与所述认知用户融合中心之间相通信连接；

每个所述认知用户CR中包括有MCRE-NS3扩展模块，所述MCRE-NS3扩展模块中包括四个子模块，所述四个子模块分别为频谱智能感知模块、频谱决策模块、频谱智能切换模块和频谱共享模块。

2.根据权利要求1所述的基于NS3的高动态电磁频谱认知管理系统，其特征在于，所述频谱智能感知模块用来负责感知某段时间、某一空间的主用户PU是否占用某一授权信道，根据所加载的静态主用户PU数据库推测主用户PU的活动状态，所述主用户PU的活动状态包括启用状态ON或禁用状态OFF。

3.根据权利要求2所述的基于NS3的高动态电磁频谱认知管理系统，其特征在于，所述频谱智能感知模块用来负责感知某段时间、某一空间的主用户PU是否占用某一授权信道的方式为两种,分别为独立感知方式和协同感知方式：

所述独立感知方式为在某一信道c处在空闲状态H₀或被主用户PU占用的状态H₁的条件下，第j个认知用户CR_j(j＝1,2,...,N)接收到第i个主用户PU_i(i＝1,2,...,M)的信号表达式分别为公式(1)所示：

其中代表第i个主用户PU_i的发射信号在CR_j处的接收信号强度，w(n)为高斯白噪声，i、j与n均为自然数，第j个认知用户CR_j接收到第i个主用户PU_i的发射信号的平均功率为：

其中K为采样数，若则信道c处在被主用户PU占用的占用状态H₁，则信道c处于空闲状态H₀，没被主用户PU占用，λ为设定的能量检测阈值；

所述协同感知方式为由于电磁频谱的高动态性及复杂的地理环境，若所述独立感知方式中的第j个认知用户CR_j(j＝1,2,...,N)接收第i个主用户PU_i的信号强度弱到不能准确、快速判断PU是否占用某一授权信道时，第j个认知用户CR_j就可以切换到协同频谱感知方式以增加感知的准确性和时间敏捷性，具体的协同频谱感知方式为：第j个认知用户CR_j根据最小临界功率其中A^*为目标检测概率，p_f为虚警概率，选择其射频覆盖范围内接收第i个主用户PU_i信号较强的认知用户CR_i作为中继用户，其中，i≠j，采用动态可变时分多址接入DV-TDMA调度机制进行AF放大转发协作，那么CR_j在信道c接收到PU_i的最终信号Y_j,i表示为：

Y_j,i＝θ_j,iS_j,i+W_j,i(3)

式中在H₀条件下，θ_j,i＝0或在H₁条件下，θ_j,i＝1，信号噪声G_ji,i＝E{|h_ji,i|²}

表示认知用户CR_j与认知中继用户间的平均信道增益，h_pj,i，h_ji,i，h_pi,i分别表示主用户PU_i与认知用户CR_j、认知用户CR_j与认知中继用户CR_i、主用户PU_i与认知中继用户CR_i间的瞬时信道增益，认知用户CR_j与认知中继用户CR_i间的功率放大因子，w_j,i、w_i,i分别表示主用户PU_i与认知用户CR_j、主用户PU_i与认知中继用户CR_i间的噪声。根据能量检测E(Y_j,i)＝|Y_j,i|²≥λ，则认知用户融合中心判决处在被主用户PU占用的占用状态H₁,否则信道c处于空闲状态H₀，没被主用户PU占用。