一种基于迭代筛选的多信道协作频谱感知方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103209037A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103209037103209037A(43)申请公布日2013.07.17(21)申请号201310074805.6(22)申请日2013.03.08(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人任品毅张飞杜清河白凤仪(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人汪人和(51)Int.Cl.H04B17/00(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书7页说明书7页附图2页附图2页(54)发明名称一种基于迭代筛选的多信道协作频谱感知方法(57)摘要本发明公开了一种基于迭代筛选的多信道协作频谱感知方法。该方法首先通过设计合理的帧结构将时间化分成固定长度的时间片。在每个时间片内，感知性能差的次级用户将会被优先剔除，不再参与下一轮的协作频谱感知，从而可以显著减少感知用户数、提高频谱检测性能。该方法通过对帧结构和协作感知方案的设计，能够解决分布式认知无线电网络中存在的协作频谱感知用户数过多和恶意用户干扰的问题。理论分析和仿真结果表明，同现有的协作频谱感知方法相比，该方法可以在一个宽松的条件下有效的减小参与协作感知的次级用户数，剔除恶意干扰用户，同时提高认知无线网络的频谱检测性能。CN103209037ACN103297ACN103209037A权利要求书1/2页1.一种认知无线网络中基于迭代筛选的多信道协作频谱感知方法，其特征在于，包括以下操作：1）在认知无线网络中N个次级用户，K个授权信道，以及一个公共控制信道；只有当信道空闲的时候才允许次级用户利用主用户信道进行数据传输，而一旦主用户返回，次级用户必须立即无条件的退让出所占用的信道；将系统时间化分成一系列的时间片，每个时间片为一个超帧，每个超帧由N1个帧组成，每帧为一个迭代周期；2）在每一帧中，参与频谱感知的次级用户首先获得自己的二值感知结果，然后通过协作感知接受其他次级用户的二值感知结果，通过比较判决自己是否继续参与下一帧的频谱感知，感知性能差的次级用户将会被优先剔除，不再参与下一帧的协作频谱感知；有数据发送需求的次级用户在公共控制信道上竞争可用信道，竞争获胜的次级用户开始数据传输；在每帧结束时，每个参与感知的次级用户使用一个具有两个时隙的遗忘函数更新本地感知数据库；3）按照步骤2）的操作，上帧运行完成后进行下一帧的运行。2.如权利要求1所述的认知无线网络中基于迭代筛选的多信道协作频谱感知方法，其特征在于，所有次级用户之间严格时间同步，将时间划分成固定长度的超帧；每帧划分为四个时隙，依次为本地感知时隙、协作时隙、竞争时隙和数据传送时隙；其中本地感知时隙又划分为Li个子时隙，在每个子时隙内，次级用户从K条信道中选择一条信道进行频谱感知。3.如权利要求2所述的认知无线网络中基于迭代筛选的多信道协作频谱感知方法，其特征在于，在本地感知时隙，每个次级用户选择Li条信道进行频谱感知，并根据能量检测方法做出关于信道状态的二值判决（1、-1），其中1表示信道空闲，-1表示信道被占用；在协作时隙，次级用户通过CSMA/CA策略在公共控制信道上广播本地判决结果；在该时隙末尾，每个次级用户根据接收到的所有其它次级用户的感知结果，利用‘MAJORITY’逻辑准则对K条信道的信道状态进行最终判决；在该时隙末尾，次级用户i首先找出判决结果可信度最高的信道；然后找出所有参与感知该条信道的次级用户，并计算所有这些次级用户的感知错误数，所述的感知错误数为每个次级用户的本地感知结果与全网信道状态判决结果不同的信道个数，然后按照感知错误数从大到小对这些次级用户进行排序；如果次级用户i处于该有序序列的前d个元素，则次级用户i在下个时隙停止感知，否则次级用户i继续参与协作频谱感知；在竞争时隙，具有数据发送需求的次级用户在公共控制信道上通过CSMA/CA策略竞争可用信道；在数据发送时隙，竞争获胜的次级用户在所选择的信道上开始数据传输。4.如权利要求3所述的认知无线网络中基于迭代筛选的多信道协作频谱感知方法，其特征在于，在本地感知时隙中，设第i个次级用户感知了Li条信道，第j个信道被mj个次级用户感知，mj为奇数；每个次级用户维护一个本地感知信息库C，令cj表示第j个信道的状态信息，则C={c1,c2,…cK}；在初始状态下，cj=0，对j=1,2,…K；Li=a，对i=1,2,…N，1<a<K；mj=b；第i个次级用户的信道判决结果用一个1×K维的矩阵decisioni表示，其中如果decisioni的第j个元素decisioni(j)为-1，则表示第j个信道被主用户占用，若为1则表示空闲，为0则表示次级用户i并没有感知第j个信道。