信道檢測開銷的感知算法范文

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《西安電子科技大學學報》2016年第二期

1系統(tǒng)模型

1．1單用戶頻譜感知模型無線電系統(tǒng)中，信號和噪聲之間以及信號之間都存在著較為復雜的關系．在噪聲密度可知的前提下，假定每個認知用戶具備獨立頻譜感知能力，在N個連續(xù)的抽樣點上，接收信號xi的二元檢測模型。

1．2多用戶協(xié)作頻譜感知模型計數(shù)算法屬于硬判決算法的一種，當決策中心接收到認知用戶的判斷結果時，由于判決結果是一個1比特的數(shù)據(jù)，要么是0或者是1，通過累計判決結果，只有當網(wǎng)絡中相當數(shù)量的用戶都檢測到授權用戶信號的情況下，決策中心才會最終判定該頻譜信道處于繁忙狀態(tài)，被授權用戶正在占用當前檢測的信道．

2信道檢測開銷算法

2．1算法原理與參數(shù)設置協(xié)作頻譜感知過程中，認知用戶數(shù)量和感知時長都與信道檢測開銷呈正相關性，這兩個指標值的增加都會產(chǎn)生更多的檢測開銷［17］．所以，在系統(tǒng)設計過程中，應當對認知用戶數(shù)量和感知時間這兩個指標進行折衷平衡，優(yōu)選出最優(yōu)值，確保在信道檢測過程中，系統(tǒng)損耗能夠達到最低．

2．2算法數(shù)學驗證認知系統(tǒng)中，各個認知用戶的探測概率Pd，i均不相同，但都與系統(tǒng)的信噪比成正相關性．而各個認知用戶的虛警概率均與能量判決門限值相關，取系統(tǒng)門限值與各認知用戶的門限值相同時。由式（9）可知，在相同指標要求下，若選取信噪比值高的認知用戶參與協(xié)作感知，則所需的認知用戶數(shù)量會低于信噪比值較小的認知用戶數(shù)量，說明信噪比值高的認知用戶感知性能強．

3系統(tǒng)仿真和結果分析

3．1仿真參數(shù)說明通過引入斜率系數(shù)c，能夠更好地說明非遞增信噪比信號的特性．系統(tǒng)參數(shù)設置如表1所示，這里考慮信噪比不同的3個方案．

3．2仿真結果和分析

3．2．1檢測開銷優(yōu)化在圖2中，分別標示出了3個方案所對應的最小檢測開銷的位置．數(shù)字1、2、3所指的位置分別表示3個仿真設計方案的最小檢測開銷值．可以看到，系統(tǒng)在探測感知過程中，檢測開銷先是由大到小，然后出現(xiàn)一個最小值，之后再漸漸增大，檢測開銷總是存在一個最小值．在同等條件下，方差較大的方案3在系統(tǒng)性能上明顯優(yōu)于其他兩個方案，信道檢測開銷的值最小．

3．2．2參數(shù)設置優(yōu)化從圖3可知，在感知過程初期，認知用戶數(shù)量變化趨勢是由大到小，下降的速度很快，到感知過程后期，認識用戶數(shù)量變化不大，趨于平穩(wěn)．這說明感知初期，感知時長可以彌補認知用戶數(shù)量的不足，但是一旦過了最佳時間點，感知時長的重要性就降低了．由于認知用戶的數(shù)量和感知時長這兩個指標相互影響，所以在選取這兩個參數(shù)時，必須折衷平衡兩者的關系，才有利于系統(tǒng)性能最優(yōu)．在信噪比平均值相同的條件下，方差較大的方案3系統(tǒng)性能最好，所需的認知用戶數(shù)量就越少．所以，在系統(tǒng)設計時，應盡量選擇方差較大的用戶，可以使得在滿足系統(tǒng)指標的要求下，認知用戶數(shù)量最少．由圖2可知，根據(jù)最小信道檢測點來選取最佳時間點，通過圖3，根據(jù)對應關系就可確定最優(yōu)認知用戶的數(shù)量．如表2所示，這3個不同的方案都存在各自最小的信道檢測開銷，同時有且只有一組的信道檢測優(yōu)化參數(shù)．

4結論

協(xié)作頻譜感知技術的應用能夠明顯改善系統(tǒng)的感知性能和信道使用效率，但是多用戶的參與又會產(chǎn)生更多的系統(tǒng)檢測開銷．采用優(yōu)化系統(tǒng)主要參數(shù)的方法和策略，可以有效地降低由多用戶參與協(xié)作感知而引起的信道檢測開銷．在對協(xié)作頻譜感知系統(tǒng)模型分析的基礎上，聯(lián)合考慮認知用戶數(shù)量和感知時長這兩個主要參數(shù)指標，提出最小檢測開銷感知算法，理論推導和仿真結果都證明了最小信道檢測開銷存在的惟一性和最優(yōu)系統(tǒng)參數(shù)設置的有效性．

作者：秦臻 周劍剛 薛峰 單位：西安電子科技大學 電子工程學院 四川大學 制造科學與工程學院 湖北省無線電管理委員會