信道检测开销的感知算法范文

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《西安电子科技大学学报》2016年第二期

1系统模型

1．1单用户频谱感知模型无线电系统中，信号和噪声之间以及信号之间都存在着较为复杂的关系．在噪声密度可知的前提下，假定每个认知用户具备独立频谱感知能力，在N个连续的抽样点上，接收信号xi的二元检测模型。

1．2多用户协作频谱感知模型计数算法属于硬判决算法的一种，当决策中心接收到认知用户的判断结果时，由于判决结果是一个1比特的数据，要么是0或者是1，通过累计判决结果，只有当网络中相当数量的用户都检测到授权用户信号的情况下，决策中心才会最终判定该频谱信道处于繁忙状态，被授权用户正在占用当前检测的信道．

2信道检测开销算法

2．1算法原理与参数设置协作频谱感知过程中，认知用户数量和感知时长都与信道检测开销呈正相关性，这两个指标值的增加都会产生更多的检测开销［17］．所以，在系统设计过程中，应当对认知用户数量和感知时间这两个指标进行折衷平衡，优选出最优值，确保在信道检测过程中，系统损耗能够达到最低．

2．2算法数学验证认知系统中，各个认知用户的探测概率Pd，i均不相同，但都与系统的信噪比成正相关性．而各个认知用户的虚警概率均与能量判决门限值相关，取系统门限值与各认知用户的门限值相同时。由式（9）可知，在相同指标要求下，若选取信噪比值高的认知用户参与协作感知，则所需的认知用户数量会低于信噪比值较小的认知用户数量，说明信噪比值高的认知用户感知性能强．

3系统仿真和结果分析

3．1仿真参数说明通过引入斜率系数c，能够更好地说明非递增信噪比信号的特性．系统参数设置如表1所示，这里考虑信噪比不同的3个方案．

3．2仿真结果和分析

3．2．1检测开销优化在图2中，分别标示出了3个方案所对应的最小检测开销的位置．数字1、2、3所指的位置分别表示3个仿真设计方案的最小检测开销值．可以看到，系统在探测感知过程中，检测开销先是由大到小，然后出现一个最小值，之后再渐渐增大，检测开销总是存在一个最小值．在同等条件下，方差较大的方案3在系统性能上明显优于其他两个方案，信道检测开销的值最小．

3．2．2参数设置优化从图3可知，在感知过程初期，认知用户数量变化趋势是由大到小，下降的速度很快，到感知过程后期，认识用户数量变化不大，趋于平稳．这说明感知初期，感知时长可以弥补认知用户数量的不足，但是一旦过了最佳时间点，感知时长的重要性就降低了．由于认知用户的数量和感知时长这两个指标相互影响，所以在选取这两个参数时，必须折衷平衡两者的关系，才有利于系统性能最优．在信噪比平均值相同的条件下，方差较大的方案3系统性能最好，所需的认知用户数量就越少．所以，在系统设计时，应尽量选择方差较大的用户，可以使得在满足系统指标的要求下，认知用户数量最少．由图2可知，根据最小信道检测点来选取最佳时间点，通过图3，根据对应关系就可确定最优认知用户的数量．如表2所示，这3个不同的方案都存在各自最小的信道检测开销，同时有且只有一组的信道检测优化参数．

4结论

协作频谱感知技术的应用能够明显改善系统的感知性能和信道使用效率，但是多用户的参与又会产生更多的系统检测开销．采用优化系统主要参数的方法和策略，可以有效地降低由多用户参与协作感知而引起的信道检测开销．在对协作频谱感知系统模型分析的基础上，联合考虑认知用户数量和感知时长这两个主要参数指标，提出最小检测开销感知算法，理论推导和仿真结果都证明了最小信道检测开销存在的惟一性和最优系统参数设置的有效性．

作者：秦臻 周剑刚 薛峰 单位：西安电子科技大学 电子工程学院 四川大学 制造科学与工程学院 湖北省无线电管理委员会