專利名稱：認知無線電系統(tǒng)中檢測周期與檢測時間的聯(lián)合優(yōu)化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種特別用于認知無線電系統(tǒng)中檢測周期與檢測時間聯(lián)合優(yōu)化的方法，屬于通信技術領域。
背景技術：
美國聯(lián)邦通信管理委員會(FCC)做了一份調查顯示70%已分配頻譜沒有得到充分利用，為了解決頻譜利用率低的問題誕生了認知無線電技術(Cognitive Radio, CR)，通過機會式頻譜共享方式實現(xiàn)頻譜的共享。在認知無線電網(wǎng)絡(Cognitive Radio Network, CRN)中，CRN對周圍無線頻譜占用情況的準確、快速檢測是提高頻譜利用率同時保護授權用戶免受干擾的重要前提和核心環(huán)節(jié)，所以頻譜檢測是認知無線電中一項至關重要的技術。一些物理層檢測方法包括能量檢測法、匹配濾波器檢測法、特征檢測法等。但在實際應用場景中，常常采用基于MAC層的CR檢測機制對檢測參數(shù)進行選取和優(yōu)化，提高物理層檢測算法的有效性，快速發(fā)現(xiàn)頻譜空穴，提高CR用戶對頻譜的檢測性能和效率。在實際場景中，CR用戶常采用的頻譜檢測模式為周期性頻譜檢測。周期性頻譜檢測中涉及兩個非常重要的參數(shù)檢測周期和檢測時間。檢測周期設置得太小，會導致過于頻繁地檢測，消耗不必要的能量，檢測開銷太大，檢測性能下降；檢測周期設置得太大，導致許多空閑頻譜都沒有被發(fā)現(xiàn)，使檢測性能下降，同時檢測周期太大，授權用戶在該檢測周期中再次出現(xiàn)的概率就越大，碰撞概率就越大。檢測時間設置得合適與否本質上是檢測質量和檢測速度折中的體現(xiàn)檢測時間設置得太小會導致過高的虛警概率使檢測質量下降；檢測時間設置得太大雖可提高檢測質量，但在檢測周期一定時用于數(shù)據(jù)發(fā)送的時間太少，使頻譜的利用率大大降低。在固定檢測時間且保證認知系統(tǒng)對授權用戶的碰撞概率低于某個門限值的基礎上，可優(yōu)化檢測周期來最大化系統(tǒng)歸一化吞吐量。不同檢測階段檢測時間優(yōu)化具有不同優(yōu)化公式在帶外搜索新的空閑信道階段，從最小化帶外信道的平均搜索時間來優(yōu)化；在機會占用頻譜的帶內周期性頻譜檢測階段，從最大化可獲得的平均吞吐量進行優(yōu)化。在授權用戶受到充分保護情況下，最優(yōu)化檢測時間可使次用戶系統(tǒng)的有效吞吐量最大，并且應用分布式頻譜感知方法可以使性能進一步提升。從跨層設計角度出發(fā)，對檢測周期，檢測時間，MAC層接入概率進行優(yōu)化可使次用戶網(wǎng)絡的吞吐量最大化同時使授權用戶免受次用戶的干擾。也可從檢測模式、檢測周期、檢測時間、檢測信道等多個角度，對認知無線電頻譜檢測機制中的檢測參數(shù)和檢測策略的選取及優(yōu)化方法進行理論推導和定量分析。但是目前都沒有討論檢測周期與檢測時間的聯(lián)合優(yōu)化問題。本發(fā)明在單用戶檢測多信道場景下考慮檢測周期、檢測時間聯(lián)合優(yōu)化問題。首先從提高頻譜利用率同時減少對授權用戶的干擾出發(fā)，以最大化發(fā)現(xiàn)頻譜接入機會同時降低 CR用戶對授權用戶的干擾為目標研究檢測周期優(yōu)化問題，接著在目標檢測概率限制下，以最大化CR用戶檢測信道能獲得的歸一化吞吐量為目標研究檢測時間優(yōu)化問題，最后基于檢測周期、檢測時間單獨優(yōu)化方法推導出檢測周期、檢測時間聯(lián)合優(yōu)化算法。采用該聯(lián)合優(yōu)化算法可得到次用戶感知信道時的最優(yōu)檢測周期和檢測時間，從而大大提高次用戶的頻譜接入機會和次用戶檢測信道的可獲得歸一化吞吐量。

發(fā)明內容
技術問題頻譜檢測是認知無線電中一項至關重要的技術，本發(fā)明的目的在于提供一種認知無線電系統(tǒng)中檢測周期、檢測時間聯(lián)合優(yōu)化方法，該方法基于檢測周期、檢測時間單獨優(yōu)化方法推導出檢測周期、檢測時間聯(lián)合優(yōu)化算法。采用該聯(lián)合優(yōu)化算法可得到次用戶感知信道時的最優(yōu)檢測周期和檢測時間，從而大大提高次用戶的頻譜接入機會和次用戶檢測信道的可獲得歸一化吞吐量。技術方案本發(fā)明提供了一種認知無線電系統(tǒng)中檢測周期、檢測時間聯(lián)合優(yōu)化方法，基于檢測周期、檢測時間單獨優(yōu)化方法推導出檢測周期和檢測時間聯(lián)合優(yōu)化算法。運用該算法可得到次用戶感知信道時的最優(yōu)檢測周期和檢測時間，大大提高次用戶的頻譜接入機會和檢測信道的可獲得歸一化吞吐量。該方法包括以下步驟a.次用戶檢測到信道i的狀態(tài)為占用時，次用戶認為該周期內信道i不可用，但是在該周期內信道的狀態(tài)可能由占用轉為空閑，但是次用戶沒有檢測到，喪失了該周期內
權利要求
1. 一種認知無線電系統(tǒng)中檢測周期與檢測時間的聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于該方法包括以下步驟a.次用戶檢測到信道i的狀態(tài)為占用時，次用戶認為該周期內信道i不可用，但是在該周期內信道的狀態(tài)可能由占用轉為空閑，但是次用戶沒有檢測到，喪失了該周期內信道i接入機會，記為ρ，根據(jù)
全文摘要
頻譜檢測是認知無線電中一項至關重要的技術，本發(fā)明的目的在于提供一種認知無線電系統(tǒng)中檢測周期和檢測時間的聯(lián)合優(yōu)化方法。具體步驟如下從提高頻譜利用率同時減少對授權用戶的干擾出發(fā)，以最大化發(fā)現(xiàn)頻譜接入機會同時降低次用戶對授權用戶的干擾為目標對檢測周期進行優(yōu)化；然后在目標檢測概率限制下，以最大化次用戶檢測信道能獲得的歸一化吞吐量為目標對檢測時間進行優(yōu)化；最后基于前面求取的檢測周期和檢測時間的方法對這兩個參數(shù)進行聯(lián)合迭代優(yōu)化。采用該聯(lián)合優(yōu)化算法可得到次用戶感知信道時的最優(yōu)檢測周期和檢測時間，從而大大提高次用戶的頻譜接入機會和次用戶檢測信道的可獲得歸一化吞吐量。
文檔編號H04B17/00GK102394712SQ20111035145
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權日2011年11月9日
發(fā)明者葉軍, 朱洪波, 朱琦, 楊龍祥 申請人:南京郵電大學