【導(dǎo)讀】中規(guī)定的內(nèi)容，不弄虛作假，不抄襲別人的工作內(nèi)容。人和集體均已在文中注明。承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。以上承諾的法律結(jié)果將完全由本人承擔(dān)！方式接入，大大增加了對無線頻譜資源的需求。的提出,既解決了頻譜稀缺問題，又提高已分配頻譜的利用率。認(rèn)知無線電中的一個(gè)重。接入通信并且當(dāng)授權(quán)用戶重新出現(xiàn)時(shí)及時(shí)退避。其中，多用戶協(xié)作頻譜檢測因其較傳。統(tǒng)單用戶檢測，具有更優(yōu)的檢測性能以及抗信道衰落能力，已經(jīng)成為現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)，文提出了一種改進(jìn)的基于雙門限檢測方法的分組協(xié)作頻譜檢測算法。尤其是在匯報(bào)信道為衰落信道的環(huán)境下。

　　

【正文】 頻點(diǎn)的檢測的結(jié)果用邏輯“與”的方式進(jìn)行合并。可以理解為只有當(dāng)所有次用戶都判 定該頻點(diǎn)有主用戶信號存在時(shí)，才判決該頻段有主用戶出現(xiàn)。 假設(shè)第 i個(gè)次用戶本地檢測的檢測概率與虛警概率分別為 idP, ， ifP, ，根據(jù)概率論的知識(shí)，采用“與”融合后得到的系統(tǒng)總的虛警概率 dQ 與檢測概率 fQ 別為各個(gè)次用戶虛警概率和檢測概率的乘積 : ???Mi idd PQ 1 , （ 31） ???Mi iff PQ 1 , （ 32） 其中， M 表示檢測某個(gè)主用戶頻段的次用戶的個(gè)數(shù)。在本文中，本地檢測使用的是能量檢測方法，則 idP, ， ifP, 分別是第 i個(gè)用戶使用能量檢測方法的檢測概率和虛警概率，在 AWGN 信道中的表達(dá)式是 : 理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 ???????????)()2,(),2(,uuPQPiifiiuid??? （ 33） 在 Rayleigh 信道中的表達(dá)式為 : ????????????????? ? ??????????)()2,(])1(2!1[)1()2(!1,20202)1(2122uuPneenePiifunun iiiuiiiR a ydiiii??????? ???? （ 34） 2. “或”融合 “或”融合的實(shí)現(xiàn)方 式是融合中心將所有次用戶對某一主用戶頻段的檢測的結(jié)果用邏輯“或”的方式進(jìn)行合并。可以理解為當(dāng)任何一個(gè)次用戶認(rèn)為有主用戶信號存在時(shí)就判定在該頻段上有主用戶出現(xiàn)。 假設(shè)第 i個(gè)節(jié)點(diǎn)的檢測概率與虛警概率分別為jmP,if，根據(jù)概率論的知識(shí)，采用“或”融合方式后得到的系統(tǒng)總的檢測 概率dQ與虛警概率fQ分別為 : ?? ??? Mi idd PQ 1 , )1(1 (35) ?i iff 1 , )( (36) 其中，定義錯(cuò)檢概率mQ為當(dāng)主用戶出現(xiàn)、次用戶卻判斷為沒出現(xiàn)的概率 : )( 1HYrPm ???? (37) 因此，m與d的關(guān)系是 : dm ??1 (38) 3. “K”秩融合 K”秩融合算法也稱為 KoutofM 準(zhǔn)則，原理是所有次用戶對某個(gè)主用戶頻點(diǎn)的判決結(jié)果相加，將所得的數(shù)值與預(yù)先設(shè)定的門限值 K 相比較，若超過該門限值 K，才判決有主用戶信號存在，否則判決沒有主用戶信號存 在，因此， K秩融合算法的假設(shè)模型為 : ????????????MiiMiiKDHKDH1011:: (39) 該算法可以理解為， M 個(gè)次用戶中只要有 K 個(gè)用戶檢測到主用戶出現(xiàn)，融理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 合中心則判定主用戶出現(xiàn)?？梢钥闯?，或融合算法是 K=1 時(shí) K 秩融合算法的特例，而 K=M 時(shí)就是與融合算法。 根據(jù)以上分析，采用 K 秩融合算法后系統(tǒng)總的檢測概率熱與虛警概率fQ分別為 [21]: ? ? ?? ? ?? ?? MKi ij iMk kdjdiMd PPCQ 1 1 , )1( (310) ? ???NKiijiNk kfjfiNf1 1 , )( (311) 軟融合 根據(jù)上述分析，觀測到的信號包括了可能存在的主用戶信號以及加性噪聲，為了便 于討論，這里假設(shè)觀測到的信號對于噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差已經(jīng)歸一化了。對于軟融合方法，將各個(gè)次用戶觀測到的歸一化能量加權(quán)求和，最終的結(jié)論由加權(quán)后的和值決定。因此，軟融合方法研究的是權(quán)重系數(shù)與最佳性能的關(guān)系。 在這節(jié)中，將要介紹的是基于能量檢測的軟融合方法，為了簡化起見，主要研究的是獨(dú)立同分布 (independent and identically distributed, IID)的 Rayleigh 衰落信道下認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性能。 假設(shè)第 i個(gè)次用戶的權(quán)重系數(shù)為iw，觀測到的能量為iY，則 M 個(gè)次用戶的加權(quán)和值為： ??? Mi iiYwY 1 (312) 假設(shè)對于第 i個(gè)用戶，iY，iw是獨(dú)立的，當(dāng)采樣數(shù) N 很大時(shí)， Y 服從高斯分布?；谀芰繖z測的軟融合算法的檢測概率dP和虛警概率fP的定義與能量檢測的相同 : ???????????)(r)(r01HYP HYPfd ?? (313) 1. EGC 算法 EGC 方法是等增益融合，也就是每個(gè)次用戶的加權(quán)系數(shù)iw相同， L 表示分集支路的個(gè)數(shù)，每個(gè)分集支路的信噪比是),...1( Lll ??，在認(rèn)知無線電系統(tǒng)中表示次用戶的個(gè) 數(shù)，與 M 具有相同的意義。當(dāng)有 L 個(gè)獨(dú)立同分布符合非中心2?分布的變量，而這些變量的自由度為u2，非中心參數(shù)為),...1(2 Lll ??，當(dāng)這 L 個(gè)變量加起來時(shí)，其總和符合自由度為Lu、非中心參數(shù)為??Ll l1 ?的2?分布。義??? Ll ll 1??，理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 則由 (27)可知在 AWGN 信道下 EGC 方法的檢測概率dP的計(jì)算公式為 : ),2( ?? tLudE GC QP ? (314) 獨(dú)立同分布的瑞利信道分支參數(shù)t?的 PDF 的公式是： )exp ()!1( 1)( 1 ????? tLtLt Lf ??? ? (315) EGC 方法的虛警概率為 : )( )2,(}{ 0 LuLuHYPfEG C ????? ?? (316) 2. SC 算法 在選擇合并 SC 算法中，選擇信噪比最大的分集支路，其信噪比為max?。獨(dú)立同分布的瑞利信道分支參數(shù)max?的 PDF 的公式為 : ????? ????? eeLf L 1m ax )1()( (317) 上 式 可以 重新 整 理成 類似 瑞利 信道 下 單用 戶能 量檢 測 的 PDF 表達(dá)式 .???? ?? ef 1)((210)的形式： 110m ax 1111)1()( ???? ????????? ???? ? iLii eiiLiLf ???? (318) 在 SC 方法中，檢測概率dSCP可以寫成如下表達(dá)式 : ??? ????????? ???? 10 )1(11)1(Li d R a yidSC iPiLiLP ? (319) 3. SSC 算法 在 SSC 方法中，獨(dú)立同分布的瑞利信道雙支路信噪比的 PDF 為 : ????????????????,),2(1),1(1)(TTSSCTTeeeef???????????????? (320) 其中 T?是切換門限。對于雙支路的 SSC 方法，可得其平均檢測概率dSSCP為 : ?? ?? ???TT deQPeP udR aydSS C????? ???? 1),2()1( （ 321） 理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 雙門限檢測 協(xié)作檢測的思想是所有的認(rèn)知用戶協(xié)作檢測某一段用戶，然后融合所有結(jié)果進(jìn)行判定。根據(jù)融合內(nèi)容的不同可將判定方法分為軟融合與硬融合，軟融合是將所檢測到的內(nèi)容 (如能量值 )傳遞到融合中心，而硬融合主要是將存在與否的結(jié)果以 1bit 的信息傳 遞到融合中心進(jìn)行最后的判決。硬融合實(shí)現(xiàn)簡單并且能夠減少信道開銷，而軟融合的準(zhǔn)確性更高。 1H0H0? 圖 31 能量檢測示意圖 0H 1H1? 2? 圖 32 雙門限檢測方法示意圖 雙門限檢測的思想如圖 32 所示，與能量檢測 (圖 31）不同的是，雙門限方法用的是兩個(gè)門限 值進(jìn)行判斷，是一種將軟融合方法與硬融合方法結(jié)合一起的算法。利用兩個(gè)門限值將一部分用戶進(jìn)行硬融合、一部分用戶進(jìn)行軟融合，基于能量檢測的雙門限方法的主要步驟如下 : 1)判斷 M 個(gè)次用戶檢測能量),...2,1( MiYi ?是否落入?yún)^(qū)間),( 21??。 2)若是21 ?? ?? iY，則第 i 個(gè)用戶將檢測量iY發(fā)給融合中心，否則向融合中心匯報(bào)根據(jù)門限進(jìn)行判決后生成的本地判決結(jié)果iS，假設(shè)),...2,1( MiRi ?為融合中心收到的次用戶發(fā)來的信息，則有 : ??? ??? oth erwiseS YYRiiii , 21 ?? （ 322） 以及 ??? ? ???21,1 0,0 ? ?iii Y Y （ 323） 3)不失一般性，假設(shè)融合中心收到的 M個(gè)信息中，有 K個(gè)本地判決結(jié)果和 (MK)個(gè)能量檢測值，也就是有 K 個(gè)次用戶的檢測量落在),( 21??區(qū)間外，（ MK)個(gè)落在區(qū)間內(nèi)。則融合中心根據(jù) (MK)個(gè)落在區(qū)間內(nèi)的檢測量做一個(gè)軟融合 (EGC 融合方法 ): ?????????????????KMiiKMiiYYD11,10,0?? （ 324） 理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 其中?就是上述章節(jié)中分析的能量檢測門限值。這時(shí)由于這 (MK)個(gè)次用戶不能區(qū)別主用戶出現(xiàn)與否，因此融合中心綜合他們的檢測結(jié)果做出判決。根據(jù)文獻(xiàn) [36]中的分析，???KMi iY0符合下面的分布 : ??????????KMi uKMuKMiY102 )(22 )(2)2(~ ??? (325) 其中?0??KMi iY0代表了 (MK)個(gè)用戶的總信噪比 . 4）融合中心利用硬融合 (比如或融合 )方法 做出最終決定，根據(jù)下式判定主用戶存在與否 ????? ??? ?