認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中K秩融合策略的最佳k值求解方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中K秩融合策略的最佳k值求解方法，給定n值并以最小化合作感知錯(cuò)誤概率為目標(biāo)，在已知單個(gè)次用戶頻譜感知檢測(cè)門限的情況下可以通過偏微分求解出最佳k值，而在未知該檢測(cè)門限值時(shí)，可以通過本發(fā)明提出的求解方法獲得最佳k值。本發(fā)明在已知參與合作感知的次用戶數(shù)的情況下，通過求解在不同k值下的檢測(cè)門限區(qū)間，以最小化K秩融合錯(cuò)誤概率為目標(biāo)求得在不同k值下的最佳檢測(cè)門限，根據(jù)在不同k值下的最佳檢測(cè)門限討論最佳的k值，該方法可以有效降低合作感知的錯(cuò)誤概率。
【專利說明】認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中K秩融合策略的最佳k值求解方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中合作頻譜感知【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò) 中基于K秩融合策略的合作感知的最佳k值求解方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中，次用戶可以通過頻譜感知獲得實(shí)時(shí)的頻譜狀態(tài)，識(shí)別可用的 頻譜資源，并自適應(yīng)調(diào)制載波頻率、帶寬等參數(shù)接入到該可用的頻譜資源進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。為 了進(jìn)一步降低次用戶對(duì)主用戶的正常通信的干擾，減輕多徑和陰影效應(yīng)的影響，合作頻譜 感知機(jī)制被提出來應(yīng)用在認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中，以有效提高頻譜感知的精度和保證主用戶及次 用戶的服務(wù)質(zhì)量。
[0003] 近年來，在認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中基于K秩融合策略（k-out-of-nrule，其中η為認(rèn)知無 線網(wǎng)絡(luò)中的次用戶數(shù)，k為Κ秩融合的門限值）的合作感知研究正受到越來越多的關(guān)注。對(duì) 現(xiàn)有文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，相關(guān)文獻(xiàn)如下：
[0004] Wei Z.，Mallik R.和 Letaief K.在文獻(xiàn) "Optimization of cooperative spectrum sensing with energy detection in cognitive radio networks (認(rèn)知無線 網(wǎng)絡(luò)中基于能量檢測(cè)的合作頻譜感知的最優(yōu)化）"，IEEE Transactions on Wireless Communications, 2009:5761-5766. (IEEE 無線通信匯刊，2009 年：5761-5766)中分析了 Κ 秩融合，其最佳k值通過最小化合作感知錯(cuò)誤概率，即min Qm+Qf，其中Qm為合作感知的漏檢 概率，Qf為合作感知的虛警概率。在該方法中，在給定η值和單個(gè)次用戶能量感知檢測(cè)門限 ε的情況下，可通過一階偏微分方法求解出最佳k值。但是文章并沒有將信道的可用概率 考慮到合作感知錯(cuò)誤概率中去，而且在只給定η值的情況下求出的最佳k值并不能保證使 得和-
[0005] S. Althunibat，Μ· Di Renzo 和 G. Fabrizio 在文獻(xiàn) "Optimizing the k-〇ut-〇f-n rule for cooperative spectrum sensing in cognitive radio networks (最優(yōu)化認(rèn)知無線 網(wǎng)絡(luò)中合作頻譜感知的K秩融合策略）"，Proc·IEEEGlobecom'13，Atlanta，GA，USA，pp·l-5, Dec. 9-13,2013. (2013年IEEE國際通訊會(huì)議，美國亞特蘭大，2013年12月9-13日：1-5) 中結(jié)合考慮了合作感知存在的單個(gè)次用戶感知結(jié)果報(bào)告的錯(cuò)誤概率，并以此來最優(yōu)化K秩 融合策略，在最小化單個(gè)次用戶感知結(jié)果報(bào)告的錯(cuò)誤概率的前提下求解最佳k值。文章充 分考慮了感知結(jié)果報(bào)告的錯(cuò)誤概率對(duì)K秩融合的影響，但作者并沒有考慮單個(gè)次用戶檢測(cè) 門限對(duì)K秩融合的影響。
[0006] S. Maleki, S. P. Chepuri 和 G. Leus 在文獻(xiàn) "Optimal hard fusion strategies for cognitive radio networks (認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的最佳硬融合策略）"，Proc. IEEE WCNC' 11，Cancun, Mexico, ρρ· 1926 - 1931，March28-31, 2011. (2011 年 IEEE 無線通信與網(wǎng) 絡(luò)大會(huì)，墨西哥坎昆，2011年3月28-31日：1926 - 1931)中將K秩融合策略中的最佳k值 的求解分為兩個(gè)對(duì)偶問題來考慮：吞吐量最優(yōu)化問題（min Qf)和干擾管理問題（min Qm)，并 由兩個(gè)問題間的對(duì)偶關(guān)系求解出最佳的k值。由于作者是分別考慮了兩個(gè)對(duì)偶問題，其最 佳k值得求解并不能使得K秩融合的錯(cuò)誤概率最小化。
[0007] 由相關(guān)研究可知，為了求解Κ秩融合策略的最佳k值，不僅需要最小化合作感知的 錯(cuò)誤概率，而且要保證合作感知的感知精度。本發(fā)明在已知參與合作感知的次用戶數(shù)的情 況下，通過求解在不同k值下的檢測(cè)門限區(qū)間，以最小化K秩融合錯(cuò)誤概率為目標(biāo)求得在不 同k值下的最佳檢測(cè)門限，根據(jù)在不同k值下的最佳檢測(cè)門限討論最佳的k值，該方法可以 有效降低合作感知的錯(cuò)誤概率并保證感知精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中K秩融合策略 的最佳k值算法。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中基于K秩融合的合作感知機(jī)制，提供 了一種最優(yōu)的k值求解方法來最小化合作感知的錯(cuò)誤概率。該方法在保證次用戶感知精度 的前提下，基于最小化合作感知的錯(cuò)誤概率，找到最佳的k值。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明提供的一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中K秩融合策略的最佳k值求解方法，括如 下具體步驟：
[0010] 第一步：求解在不同k值下的檢測(cè)門限區(qū)間，具體包括如下步驟：
[0011] 1. a)已知η、γ、P、<7〗,和fs，其中η為認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的次用戶數(shù)，γ為次用戶 接收到的主用戶信號(hào)的信噪比，Ρ為信道不可用的概率，為隨機(jī)高斯噪聲的功率，4為 單個(gè)次用戶頻譜感知的采樣頻率；設(shè)定k為Κ秩融合的門限值，初始化k值，k = 1 ;
[0012] i.b)設(shè)定a =?，0/=?，根據(jù)公式α)和（2)求解出單個(gè)次用戶的檢測(cè)概率 λ和虛警概率尋；

【權(quán)利要求】

【文檔編號(hào)】H04B17/00GK104065427SQ201410289031
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】吳呈瑜, 何晨, 蔣鈴鴿 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)