認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)主用戶信號(hào)檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及頻譜檢測(cè)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)主用戶信號(hào)檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無(wú)線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，WLTE、Wi-Fi、衛(wèi)星通信及協(xié)同通信等為標(biāo)志的新 興技術(shù)相繼涌現(xiàn)，層出不窮。運(yùn)些通信技術(shù)對(duì)無(wú)線頻譜資源提出了更高的需求，從而令頻譜 資源變的趨于緊張，認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)（CognitiveRadio,CR)在此背景下應(yīng)運(yùn)而生。
[0003] 認(rèn)知無(wú)線電的基本途徑是，首先次用戶（或稱感知用戶、認(rèn)知用戶）采用頻譜感知 對(duì)周圍環(huán)境中的已授權(quán)頻譜資源進(jìn)行持續(xù)檢測(cè)；然后在保證主用戶（又稱授權(quán)用戶）能夠 優(yōu)先占用該段頻譜且傳輸性能幾乎不受影響的條件下，次用戶自適應(yīng)地調(diào)整收發(fā)設(shè)備，并 將收發(fā)設(shè)備調(diào)整至空閑頻譜上進(jìn)行通信。當(dāng)次用戶感知（或稱檢測(cè)）到有主用戶信號(hào)出現(xiàn) 時(shí)，次用戶則要快速重新配置自身參數(shù)，例如調(diào)整自身信號(hào)的調(diào)制方式，W騰出信道供主用 戶使用，進(jìn)而避免對(duì)主用戶的正常通信進(jìn)行干擾，從而提供頻譜資源利用率。
[0004] 然而，當(dāng)次用戶檢測(cè)到主用戶在某頻段出現(xiàn)，并通過(guò)調(diào)整自身信號(hào)調(diào)制方式，W避 免干擾主用戶正常通信時(shí)，其前提是次用戶首先應(yīng)該能夠準(zhǔn)確檢測(cè)主用戶信號(hào)出現(xiàn)，并準(zhǔn) 確地獲知主用戶信號(hào)的調(diào)制方式。因此，準(zhǔn)確地檢測(cè)空閑頻譜，并在主用戶出現(xiàn)時(shí)準(zhǔn)確地識(shí) 別出主用戶信號(hào)的調(diào)制方式，成為認(rèn)知無(wú)線電領(lǐng)域的關(guān)鍵問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種既能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)空 閑頻譜，又能夠更為準(zhǔn)確地識(shí)別主用戶信號(hào)調(diào)制方式的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)主用戶信號(hào)檢測(cè)方 法。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)主用戶信號(hào)檢測(cè)方 法，其特征在于，依次包括如下步驟：
[0007](1)設(shè)定認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)路中，具有N個(gè)從用戶CRi、一個(gè)主用戶PU和一個(gè)頻譜感知融 合中屯、FC，主用戶PU發(fā)射的信號(hào)為2ASK信號(hào)或4ASK信號(hào)或8ASK信號(hào)或2PSK信號(hào)或4PSK 信號(hào)或8PSK信號(hào)或2FSK信號(hào)或4FSK信號(hào)或8FSK信號(hào)；從用戶CRi接收到主用戶PU的信 號(hào)強(qiáng)度為Si,N個(gè)從用戶CRi分別將各自的信噪比SNR1、檢測(cè)置信度Pi、業(yè)務(wù)需求Ri和頻譜 檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給頻譜感知融合中屯、FC，其中，頻譜檢測(cè)結(jié)果包括平均檢測(cè)概率Pd,1和平均
= 12,…，N 虛警概率Pf。, 1，檢測(cè)置信度 且N> 3 ;
[000引 似頻譜感知融合中屯、FC根據(jù)接收的從用戶CR發(fā)送來(lái)的信噪比SNR郝頻譜檢測(cè) 結(jié)果，并判斷從用戶CRi的信噪比SNR1大于預(yù)設(shè)的信噪比篩選值SNRthM。時(shí)，選擇此信噪比 對(duì)應(yīng)的從用戶為參與協(xié)作檢測(cè)的復(fù)選從用戶，并執(zhí)行步驟（3)，否則，選擇具有最高信噪比 的從用戶所對(duì)應(yīng)的頻譜檢測(cè)結(jié)果為頻譜感知融合中屯、FC的最終檢測(cè)結(jié)果；其中，復(fù)選從用 戶記為CR' ,，復(fù)選從用戶數(shù)量為N'，復(fù)選從用戶CR' ,對(duì)應(yīng)的信噪比為SNR'，，置信度為P' ,， 業(yè)務(wù)需求為R'.i;其中，0《j《N'《N;
[000引 做頻譜感知融合中屯、FC根據(jù)復(fù)選從用戶CR' ,的置信度P'，、業(yè)務(wù)需求R' ,，對(duì)復(fù) 選從用戶CR' ,分配需要檢測(cè)的頻段數(shù)量C
[0010] (3-1)根據(jù)每個(gè)復(fù)選從用戶CR' ,的置信度P'，，分別對(duì)每一個(gè)復(fù)選從用戶CR' ,的 置信度進(jìn)行歸一化，得到每個(gè)復(fù)選從用戶CR' ,的歸一化置信度值戶；
[0011]
[0012] (3-2)根據(jù)每個(gè)復(fù)選從用戶CR' ,對(duì)應(yīng)的歸一化置信度值歹計(jì)算頻譜感知融合中 屯、FC分配復(fù)選從用戶CR' ,需要檢測(cè)的頻段數(shù)量C
[0013] Ci = P ,'N' ,1 < / <N；
[0014] (4)頻譜感知融合中屯、FC根據(jù)參與協(xié)作檢測(cè)的復(fù)選次用戶CR' ,的信噪比SNR'，， 計(jì)算所有復(fù)選次用戶的信噪比均方根值r，并令信噪比SNR' ,= 丫，，其中，信噪比均方根值 f的計(jì)算如下：
[0015]
[0016] (5)頻譜感知融合中屯、FC分別依次計(jì)算所有復(fù)選次用戶的信噪比均方根值與 各復(fù)選次用戶CR' ,的信噪比SNR'，之間的商值n，，并計(jì)算所得商值n,的歸一化商值兩， 其中，
[0017]
[0018]
[0019] (6)頻譜感知融合中屯、FC計(jì)算、獲取信噪比預(yù)設(shè)闊值A(chǔ)和信噪比最佳闊值 W及各復(fù)選從用戶CR'，的聯(lián)合篩選參數(shù)值C，，并選定參與協(xié)作的終選從用戶 CR"k，其中，終選從用戶CR"k的信噪比為SNR"k:
[0020] (6-1)頻譜感知融合中屯、FC根據(jù)接收的N'個(gè)復(fù)選從用戶對(duì)應(yīng)的信噪比集合 怯NR'，}，獲取復(fù)選從用戶信噪比集合怯NR',}中的信噪比最大值，記該信噪比最大值為 SNR'max;
[00川（6-。W獲取的信噪比最大值SNR'max為參考，并將N'個(gè)復(fù)選從用戶CR'i的信噪 比SNR' ,分別與信噪比最大值SNR'max作商處理，計(jì)算得到各復(fù)選從用戶信噪比SNR'廝對(duì) 應(yīng)的初始闊值其中，
[002引入J=I SNR' j/SNR，maJ，J = 1，2,…，N，，N，《N ;
[0023] (6-3)根據(jù)各復(fù)選從用戶CR' ,的歸一化置信度值巧和歸一化商值而，計(jì)算各復(fù) 選從用戶CR' ,的聯(lián)合篩選參數(shù)值C,，并根據(jù)聯(lián)合篩選參數(shù)值C,，選取參與協(xié)作的終選從 用戶CR"k，其中，終選從用戶CR"k的數(shù)量為M，（，二,.戶,，J= 1，:2，..歡'，克=1，:2，...，游， M<N'I
[0024] 若聯(lián)合篩選參數(shù)值C,位于預(yù)設(shè)數(shù)值區(qū)間范圍K。，CJ內(nèi)，即CC，《Cb 時(shí)，則選取該聯(lián)合篩選參數(shù)值C，對(duì)應(yīng)的復(fù)選從用戶為終選從用戶，并參與協(xié)作檢測(cè)；否則， 該復(fù)選從用戶不予選取；
[00巧](6-4)根據(jù)步驟化-3)中的信噪比預(yù)設(shè)闊值A(chǔ)，獲取M個(gè)終選從用戶CR"k分別在OR準(zhǔn)則和AND準(zhǔn)則下的協(xié)作檢測(cè)性能曲線，其中，
[0026] OR準(zhǔn)則：
站- M'
[0027] AND準(zhǔn)則：谷,=|~|.巧"，'斯=口化'{ .，= ，M<W<W; k=lk-1
[0028]
[002引其中，Pd,k為第k個(gè)終選從用戶CR"k的平均檢測(cè)概率，Pfa,k為第k個(gè)終選從用戶CR\的平均虛警概率；Ck為終選從用戶CR"k所分配的頻段數(shù)量；P^ks為終選從用戶CR"k 對(duì)其所分配第S個(gè)頻段的檢測(cè)概率，Phiks為終選從用戶CR"k對(duì)其所分配第S個(gè)頻段的虛 警概率；Qd為協(xié)作檢測(cè)后的全局檢測(cè)概率，Qf。為協(xié)作檢測(cè)后的全局虛警概率；《k表示信噪 比CR"k的權(quán)重因子，SNR"k是第k個(gè)終選從用戶CR"k的信噪比，SNR"m。,表示M個(gè)終選從 用戶的信噪比最大值，SNR"mi。表示M個(gè)終選從用戶的信噪比最小值；
[0030] (6-5)根據(jù)OR準(zhǔn)則和AND準(zhǔn)則下的協(xié)作檢測(cè)性能曲線，分別得到在OR準(zhǔn)則和AND 準(zhǔn)則下的巧大檢測(cè)概率Q卿,djmax、Q0\ND,djnmx，得到Q卿,djnmx和Q〇\ND,djnmx的巧大值Qdnmx，并W該最佳檢測(cè)性能值Qd m。、所對(duì)應(yīng)的信噪比預(yù)設(shè)闊值為信噪比最佳闊值，記信噪比最佳闊值為 入optimal;其中，Qd max二m曰X(Q扣R, d) majc，Q(AND, d) max);
[00引](7)根據(jù)獲取的信噪比最佳闊值A(chǔ)Wtimal，得到該信噪比最佳闊值A(chǔ)Wtima擁應(yīng)的終 選從用戶CR",獲取該終選從用戶CR"的調(diào)整因子aW及其他M-I個(gè)終選從用戶CR"k的調(diào) 整因子ak，并分別根據(jù)調(diào)整因子a、ak對(duì)應(yīng)調(diào)整終選從用戶CR"、CR"k的平均虛警概率， 終選從用戶CR"k調(diào)整后的平均虛警概率記為Pfg,k;其中，
[0032] Pfa,k=ak?Pfa,k= 1，2,…，M-I;
[0033]
[0034]
[00對(duì)其中，ak為終選從用戶CR"k的調(diào)整因子，用來(lái)根據(jù)終選從用戶CR"k自身的信噪 比SNR"k實(shí)現(xiàn)對(duì)其平均虛警概率大小的調(diào)整；SNR"k為第k個(gè)終選從用戶CR"k的信噪比； [003引 做根據(jù)步驟（7)中獲取的M個(gè)終選從用戶的調(diào)整因子Qk化及對(duì)應(yīng)調(diào)整后的平 均虛警概率PfAk,計(jì)算終選從用戶CR"k調(diào)整后的判決閥值A(chǔ)"k和平均檢測(cè)概率P4k，其中，
[0040] 其中，
克' =1，2,'..，M:，，.V/ <A' ;Ni為采樣點(diǎn)數(shù)；
[0037]
[0038]
[0039]
[00川 （9)根據(jù)步驟做中M個(gè)終選從用戶的信噪比SNR\W及得到的調(diào)整后的平均檢 測(cè)概率Pd,k，返回步驟化），重新選擇，得到最終參與協(xié)作的D個(gè)終選從用戶CR"'d，并W加權(quán) 的AND準(zhǔn)則協(xié)作后的全局檢測(cè)概率為頻譜感知融合中屯、FC的最終檢測(cè)結(jié)果，并根據(jù)協(xié)作檢 測(cè)結(jié)果，得到當(dāng)前主用戶PU占用的通信頻段；頻譜感知融合中屯、FC將主用戶PU占用的通 信頻段值分別發(fā)送給D個(gè)終選從用戶CR" ；
[0042](10)終選從用戶CR"'d根據(jù)接收的主用戶PU的信號(hào)，分別對(duì)主用戶PU的信號(hào)調(diào) 制方式進(jìn)行識(shí)別：
[0043](10-1)各終選從用戶CR"'d分別對(duì)主用戶PU的信號(hào)進(jìn)行采樣，分別提取采樣點(diǎn) 信號(hào)的瞬時(shí)幅度參數(shù)、瞬時(shí)相位參數(shù)和瞬時(shí)頻率參數(shù)；
[0044] (10-2)根據(jù)獲取的采樣點(diǎn)信號(hào)的瞬時(shí)參數(shù)，計(jì)算、獲取采樣點(diǎn)信號(hào)的特征參數(shù)曲 線，其中，特征參數(shù)包括：零中屯、歸一化瞬時(shí)幅度絕對(duì)值的標(biāo)準(zhǔn)商、遞歸零中屯、歸一化瞬時(shí) 幅度絕對(duì)值的平均值、二階遞歸零中屯、歸一化瞬時(shí)幅度絕對(duì)值的均值、零中屯、歸一化瞬時(shí) 頻率絕對(duì)值的標(biāo)準(zhǔn)商、二階遞歸零中屯、歸一化瞬時(shí)頻率絕對(duì)值的均值、零中屯、歸一化瞬時(shí) 頻率絕對(duì)值的二階矩、零中屯、歸一化瞬時(shí)相位絕對(duì)值的標(biāo)準(zhǔn)商；其中，零中屯、歸一化瞬時(shí)幅 度絕對(duì)值的標(biāo)準(zhǔn)商記為A，計(jì)算公式如下：
[0045]
[0046]
[0047] 其中，成表示信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)，a(n)為信號(hào)的瞬時(shí)幅度，曰。>)為零中屯、歸一化瞬時(shí) 幅度；
[0048] 遞歸零中屯、歸一化瞬時(shí)幅度絕對(duì)值的平均值記為M，計(jì)算公式如下：
[0049]
[0050] 二階遞歸零中屯、歸一化瞬時(shí)幅度絕對(duì)值的均值Ml,計(jì)算公式如下：
[0051]
[0052] 零中屯、歸一化瞬時(shí)頻率絕對(duì)值的標(biāo)準(zhǔn)