一種認(rèn)知無線電目標(biāo)信道序列設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及目標(biāo)信道序列設(shè)計(jì)方法特別設(shè)及一種認(rèn)知無線電目標(biāo)信道序列設(shè)計(jì) 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在認(rèn)知無線電通信系統(tǒng)中，認(rèn)知用戶通過頻譜檢測獲取授權(quán)信道信息，從而使用 處于空閑狀態(tài)的信道。但是，當(dāng)授權(quán)用戶出現(xiàn)時(shí)，認(rèn)知用戶需要毫無條件的退出該信道，此 時(shí)將發(fā)生信道的切換，即頻譜切換。目前，在認(rèn)知無線電研究領(lǐng)域中，頻譜切換主要分為= 種方式：主動式頻譜切換，被動式頻譜切換，混合式頻譜切換。主動式頻譜切換是指認(rèn)知用 戶在發(fā)生頻譜切換時(shí)無需進(jìn)行頻譜檢測，而是根據(jù)目標(biāo)信道序列依次接入信道，從而提高 頻譜切換性能，保證認(rèn)知用戶的通信質(zhì)量。在已有的目標(biāo)信道序列設(shè)計(jì)方案中，主要考慮認(rèn) 知用戶的有效速率和切換時(shí)延，并沒有能量效率從而浪費(fèi)能量，即單位比特?cái)?shù)據(jù)所消耗的 能量值。然而隨著無線設(shè)備的智能化和小型化，能量有效性參數(shù)越來越重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了解決了認(rèn)知無線電中認(rèn)知用戶主動式頻譜切換時(shí)目標(biāo)信道 序列設(shè)計(jì)中沒有能量效率的問題，而提出的一種認(rèn)知無線電目標(biāo)信道序列設(shè)計(jì)方法。
[0004] 上述的發(fā)明目的是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[000引步驟一、假設(shè)認(rèn)知無線電系統(tǒng)為時(shí)隙系統(tǒng)，在給定虛警概率巧檢測概率 的條件下，信道k滿足條件的最小感知時(shí)間Tmh(k)表示如下：
[0006]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種認(rèn)知無線電目標(biāo)信道序列設(shè)計(jì)方法，其特征在于一種認(rèn)知無線電目標(biāo)信道序列 設(shè)計(jì)方法具體是按照以下步驟進(jìn)行的： 步驟一、假設(shè)認(rèn)知無線電系統(tǒng)為時(shí)隙系統(tǒng)，在給定虛警概率和檢測概率的條 件下，信道k滿足條件的最小感知時(shí)間kdk)表示如下：
其中，CTH ·)為函數(shù)
的逆函數(shù)；Yk為認(rèn)知用戶接收端所接收 信號的信噪比；4為認(rèn)知用戶抽樣頻率；X為高斯分布中與均值的距離；X為函數(shù)自變量，e 為指數(shù)基底，t為積分變量； 步驟二、假設(shè)認(rèn)知無線電系統(tǒng)中存在N條信道即信道集合表示為={1，2,，N}，每個認(rèn) 知用戶在認(rèn)知無線電系統(tǒng)中都有固定的初始信道；選取認(rèn)知無線電系統(tǒng)中任意認(rèn)知用戶 Θ為研宄對象；認(rèn)知用戶Θ經(jīng)歷i次中斷后的目標(biāo)信道為Cf N，則：
其中，E [d((V1, Ci)]表示認(rèn)知用戶經(jīng)歷i次中斷所產(chǎn)生的時(shí)延期望；表示認(rèn) 知用戶在(V1= c i情況下目標(biāo)信道c i上等待的時(shí)間期望；]分別表示認(rèn)知用戶在 c i情況下目標(biāo)信道c i上等待的時(shí)間期望；t s表示認(rèn)知用戶頻譜切換的時(shí)長； 步驟三、：根據(jù)強(qiáng)占式續(xù)傳優(yōu)先權(quán)M/G/1排隊(duì)理論將]和E|747;v ]推導(dǎo)出如下結(jié) 論：
其中，L為認(rèn)知用戶能夠承受的最多中斷次數(shù)；'表示未經(jīng)歷中斷的認(rèn)知用戶在信道 Ci上的到達(dá)率；表示未經(jīng)歷中斷的認(rèn)知用戶在信道(U：的服務(wù)時(shí)長分布；#表示授 權(quán)用戶在信道(^上的到達(dá)率；^；表示授權(quán)用戶在信道Ci上的服務(wù)時(shí)長分布；分別表 示經(jīng)歷i次中斷的認(rèn)知用戶在信道Ci上的到達(dá)率；分別表示經(jīng)歷i次中斷的認(rèn)知用戶 在信道Ci上的服務(wù)時(shí)長分布； 步驟四、根據(jù)步驟一中最小感知時(shí)間TminGO計(jì)算公式得到Tmin(Ci),在此基礎(chǔ)上計(jì)算 認(rèn)知用戶經(jīng)歷i次中斷后總的吞吐量E [Ri]; 步驟五、根據(jù)步驟一得到的Tmin(k)以及步驟三得到的計(jì)算認(rèn)知用戶在目標(biāo) 信道(^上頻譜檢測的能量消耗、數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰肯?/$;和認(rèn)知用戶從目標(biāo)信道(V1 切換到Ci所造成的能量損耗J 1()SS (Cp1, Ci) 步驟六、根據(jù)E [Ri]、:以及Jltjss ((V1, Ci)推導(dǎo)出關(guān)于能效最優(yōu)問題Cf(Ctl)，表 示如下：
其中，C(Ctl) = (C(l，Cl，c2，…，cj表示初始信道為Ctl的一個目標(biāo)信道序列； e(i+1)XX表 示所有可能的目標(biāo)信道序列空間，PHl = i}為認(rèn)知用戶在整個數(shù)據(jù)傳輸過程發(fā)生i次頻 譜切換的概率，i = 1，2, 3. ..，L ;即完成了一種認(rèn)知無線電目標(biāo)信道序列設(shè)計(jì)方法。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種認(rèn)知無線電目標(biāo)信道序列設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟一 中給定虛警概率和檢測概率具體為： 采用能量感知算法，設(shè)4 = 〇表示信道k檢測結(jié)果為空閑，4 = 1表示信道k檢測結(jié)果 為繁忙，因此信道k的虛警概率Ptk和檢測概率P 表示為：
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種認(rèn)知無線電目標(biāo)信道序列設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟二 中認(rèn)知無線電系統(tǒng)中存在N條信道的每條信道中有高優(yōu)先級和低優(yōu)先級兩種隊(duì)列，授權(quán)用 戶進(jìn)入高優(yōu)先級隊(duì)列，認(rèn)知用戶進(jìn)入低優(yōu)先級隊(duì)列，相同優(yōu)先級隊(duì)列中的用戶遵守先到先 服務(wù)原則。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種認(rèn)知無線電目標(biāo)信道序列設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟四 中根據(jù)步驟一中最小感知時(shí)間Tmin(k)計(jì)算公式得到T min(Ci)，在此基礎(chǔ)上計(jì)算認(rèn)知用戶 經(jīng)歷i次中斷后總的吞吐量E [Ri]的具體過程為：
其中，SMTi為目標(biāo)信道^上認(rèn)知用戶接收端信號信噪比汀為每個時(shí)隙的長度，* 一固定值；Γ = -In (1.5BER)/1.5表示頻譜間隙；BER為誤碼率；特別地，在初始信道上 = EpU，C(1為認(rèn)知用戶Θ的初始信道；B為每個信道的帶寬； (2)根據(jù)E [r(Cj)]計(jì)算認(rèn)知用戶經(jīng)歷i次中斷后總的吞吐量為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種認(rèn)知無線電目標(biāo)信道序列設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟五 中根據(jù)步驟一得到的Tmin(k)以及步驟三得到的計(jì)算認(rèn)知用戶在目標(biāo)信道Ci上頻 譜檢測的能量消耗、數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰肯?和認(rèn)知用戶從目標(biāo)信道(V1切換到c i所造 成的能量損耗Jltjss (Ch，Ci)的具體過程為： ⑴計(jì)算認(rèn)知用戶從目標(biāo)信道Ch切換到c澌造成的能量損耗J 1()SS (Ch，Ci)，如下：
其中，Pha為認(rèn)知用戶進(jìn)行頻譜切換時(shí)的切換功率；P id為認(rèn)知用戶處于等待狀態(tài)的待機(jī) 功率； (2) 在目標(biāo)信道Ci上的發(fā)射功率用Pta來表示，則用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰肯臑? :
(3) 設(shè)PJ%認(rèn)知用戶的檢測功率，《72為認(rèn)知用戶在目標(biāo)信道Ci上頻譜檢測的能量消 耗，表不如下：
【專利摘要】一種認(rèn)知無線電目標(biāo)信道序列設(shè)計(jì)方法，本發(fā)明涉及認(rèn)知無線電目標(biāo)信道序列設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明是要解決認(rèn)知無線電中認(rèn)知用戶主動式頻譜切換時(shí)目標(biāo)信道序列設(shè)計(jì)中沒有能量效率的問題，而提出的一種認(rèn)知無線電目標(biāo)信道序列設(shè)計(jì)方法。該方法是通過1、表示最小感知時(shí)間τmin(k)；2、得到認(rèn)知用戶在ci-1＝ci和ci-1≠ci時(shí)間期望；3、將和進(jìn)行推導(dǎo)；4、計(jì)算認(rèn)知用戶經(jīng)歷i次中斷后總的吞吐量Ε[Ri]；5、計(jì)算認(rèn)知用戶在目標(biāo)信道ci上的和Jloss(ci-1,ci)6、推導(dǎo)出關(guān)于能效最優(yōu)問題C*(c0)等步驟實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明應(yīng)用于認(rèn)知無線電目標(biāo)信道序列設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
【IPC分類】H04W16-18, H04W72-14
【公開號】CN104768231
【申請?zhí)枴緾N201510194216
【發(fā)明人】馬琳, 楊小龍, 譚學(xué)治, 何晨光
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月22日