发布时间 : 星期三 文章基于合作频谱检测的用户选择方法研究更新完毕开始阅读
苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）
NQf?1??(1?Pf,i)
i?1(3-12)
Qm??(1?Pd,i)
i?1N(3-13)
上式中，N表示参与合作的本地节点的个数。
先假设先验概率p?H0??p?H1??0.5，则全局判决的错误概率Q?的公式为：
Qe?1?Qm?Qf?2NN1????1???1?pd,i????1?pf,i?? 2?i?1i?1?1???i?12NNN (3-14)
?1?p????1?p?f,id,ii?1N2同样的，，当??1?pf,i????1?pd,i?趋近于1时，Qe将趋近于0。相对来说，
i?1i?1相同的虚警概率的情况下，“检测”的标准比任何单一用户的能量感知的高概率，“相同的检测概率，虚警概率或“标准比任何单一用户的节能意识是小，在这种环境中单用户感知的检测性能没它好。在认知系统严格限制干扰，”或“标准”和“标准比满足要求。
3.3 协作分集式合作频谱检测
协作分集式合作频谱感知中的CR用户是以对等的身份组建网络，组成类式Ad Hoc网络，在网络中，不同的CR用户相对于授权用户来说位置都是不同的，通过Ad Hoc 和传感器网络中的已有空间协议分集进行合作检测，并利用CR用户之间存在的中继转发功能，CR用户之间相互交换、共享各自本地检测信息，然后各个CR用户自行判断，并作出最终的判决。在文献[10, 11]中建立了类似于Ad Hoc网络的分布式CRN网络用于感知空闲频谱。协作分集式合作频谱检测的结构如图3-6所示。在本文中为了方便分析，假定只有二个CR用户参与分集式合作检测。
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图3-6协作分集式合作频谱检测
如上图所示，若用户U1收到阴影效应或者干扰时，可通过中继链路把U1的信号传送到U2,U2在通过中继链路把信号传导CR基站，此时把U2用户当做中继用户。上面是二个CR用户参与分集式合作检测，如果多个用户参与协作分集式合作检测，用户的传输通道就会更多。
3.3.1 信道模型
本节假设所有的信道经历了瑞利衰落，而且，与不同认知用户相对应的信道都假定是相互独立的。如果信号x 被发送，那么可以得出接收信号y为
y = fx + w , （3-15）
其中的衰落系数f 和加性噪声?是作为独立、复杂的高斯随机变量。除非有额外的说明，否则本节的噪声都要看成零均值且单位方差。同上文，假设每一个CR用户都有一个集中收发设备（既能够接收又能够发送），所有的CR用户都用它来通信。同时假设每一个用户都能够获取它的信道状态信息，这需要通过允许导频码元定期的发送来实现。
3.3.2 约束性合作方案
所谓约束性是指，在此讨论的CR用户位置、授权用户发射机位置是固定的，
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并且CR用户转发功率是不受限制的。CR系统的一个重要要求就是尽快的检测授权用户的存在。由于这个原因，CR用户需要持续的感知频谱。参照图3-6的CRN网络，两个CR用户和一个固定的TDMA（时分多址）和相互转发频谱接入可用的模式，目的是给像如图所示的CR 基站发送数据。如果两个CR 用户获取到“授权用户需立即接入授权频谱”的信息，这两个用户就要立即退出当前接入的授权频谱，并要求时间尽可能的快，这样才不至于干扰授权用户。然而，如果用户中的其中一个，拿U1来说，它是远离授权用户的并且从授权用户那接收的信号又是非常的弱以至于CR 用户U1需要花费很长的时间才能感知到授权用户的存在，这种情况下检测时间变得尤为重要。通过CR 用户之间的分集合作能够减少检测的时间，这样就可克服相对更弱的用户带来的不利干扰，提高整个网络的敏捷性。
[12, 13]
根据中继转发协议（Amplify-and-Forward Protocol,AF Protocol）,将允许
CR 用户U1和U2去合作，用U2去充当U1中继，这里时隙型的传输被使用，U1和
U2按照AF 协议在连续的时间间隙里分别发送各自的信号，如图3-7 所示。于
是，在时隙T1中，U1发射信号，U2监听。在时隙T2，U2转播在先前的时隙里接收的信息。因此，在转播U1数据的同时也转播了监听到的授权用户（这是在H19假设的前提下），那么就可使授权用户接收机信号可以覆盖范围边缘处的U1，接着在较短的时间内及时的检测到授权用户发射机，减少频谱检测的时间，也就是提高了频谱检测的敏捷性。若这些CR 用户都是未知的，那么授权用户有更高的优先权去占用这一频带。关键的一点是，授权户的存在要被尽快的检测到。
图3-7 AF中继协议时隙图
在T1， U2从U1所获取的信号可如下表示 y2??hp2?ah12?w （3-16）
h12表示U1和U2之间的信道增式中hpi 表示授权用户与Ui之间的信道增益，
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益，而且w表示加性高斯噪声。这里假设复杂高斯随机变量hp2， h12和w都是零均值的，并且它们都是两两相互独立的。并且认为信道是交互的，即h12=h21。a表示U1发送的信号同时?表示授权用户的指示，?=1 意味着授权用户是存在的，代表H1 ，?=0 意味着授权用户不存在，代表H0。在时隙T2中，中继用户U2，将来自U1的信息转播到一个CR基站。当U2正转播U1的信息给接收者时，U1也正在监听自身的信息。U1从U2所接收的信号如下表示
y1??1y2h12??hp1?w??1h12??hp2?ah12?w???hp1?w ( 3-17)
式中hp1是授权用户和U1之间的信道增益，w是加性高斯噪声，?1是U2为了将信息转播到CR 基站所使用的比例系数[14, 15]。
在U1处，因为用户本身已经得出在时隙T1所转播的数据信息，所以在去除这些已知的信息后，用户U1剩余的信号为
Y =?H + W ， （3-18） 式中，H?hp1??1h12hp2且W??1??1h12w2 。
3.3.3 非约束性合作方案
在实际的CRN网络中，CR用户的位置并不是固定的，其移动性将加大获取CR用户位置的信息以及选择中继用户的难度。根据CR用户移动性的空间合作的合作频谱检测的特点，可以利用超宽带技术，时间戳报文计算数据包的传输通道中的时间，进而根据所获取的CR用户信息，动态的重置CR用户的位置信息。接着，根据CR用户相较于授权用户的相对位置变化，通过授权用户发射机信号接收功率同给定功率门限阈值的比较，调整，实时动态选择中继的CR用户和CR用户协会继电器，仍然使用AF协议实现空间合作检测之间移动CR用户在此基础上，在这基础上仍然采用中继协议实现移动认知无线电用户在空间协作分集式合作检测，最终缩短检测时间并提高频谱的敏捷性。
综上，协作分集式合作频谱感知所需要处理的数据量较小，所占用的通信带
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