基于數(shù)據(jù)融合的協(xié)作頻譜檢測算法的研究.pdf

1、近年來，隨著頻譜的競爭不斷升溫，使得認(rèn)知無線電技術(shù)（CR: Cognitive Radio）已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。一個認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)由眾多次用戶通過動態(tài)頻譜接入的方法，與主用戶共存于同一個網(wǎng)絡(luò)中，同時每一個次用戶可以通過不停地對頻段掃描來發(fā)現(xiàn)可利用的空閑頻段。為了避免對主用戶的干擾，執(zhí)行準(zhǔn)確的頻譜感知成為認(rèn)知無線電的關(guān)鍵技術(shù)。相比于非協(xié)作的頻譜感知算法，協(xié)作的頻譜感知可以使認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)對主用戶進(jìn)行更為可靠的檢測，從而避免了對主用戶通

2、信的干擾，而數(shù)據(jù)融合又是協(xié)作頻譜感知的關(guān)鍵技術(shù)。本文首先研究了基于能量檢測的數(shù)據(jù)融合協(xié)作檢測算法，分硬融合和軟融合進(jìn)行討論，硬融合包括OR 融合、AND 算法和表決融合，軟融合包括最大后驗概率、Np融合準(zhǔn)則、貝葉斯融合準(zhǔn)則、線性加權(quán)融合算法和分區(qū)融合等。對這些算法進(jìn)行了詳細(xì)的分析和仿真。仿真結(jié)果表明，OR 融合、AND 算法存在一個最優(yōu)認(rèn)知用戶個數(shù)，既能滿足全局檢測概率界，又能使虛警概率最小；計數(shù)融合的門限取協(xié)作感知系統(tǒng)中認(rèn)知個數(shù)的一半

3、最佳；在線性加權(quán)融合中，信噪比加權(quán)優(yōu)于均值加權(quán)；最大后驗概率融合的檢測性能優(yōu)于OR 融合和AND 融合。
　　 然后本文從分區(qū)融合算法的角度出發(fā)，詳細(xì)分析了兩種基于分區(qū)融合的算法：一種是將線性加權(quán)應(yīng)用于分區(qū)融合算法的線性加權(quán)分區(qū)融合；另一種是判決融合，該算法在能量落入中間區(qū)間時，認(rèn)知用戶暫時不向融合中心報告判決結(jié)果，而是重新進(jìn)行能量檢測。本文還研究了判決融合算法在衰落信道下的檢測性能，主要考慮了兩種衰落信道：Rayleigh衰落

4、信道和Nakagami 衰落信道，對判決融合算法經(jīng)過衰落信道的協(xié)作頻譜感知的性能進(jìn)行了推導(dǎo)，給出了對應(yīng)的多種情況的檢測概率的表達(dá)式。仿真結(jié)果表明，Rayleigh 衰落信道產(chǎn)生的誤碼率高，檢測性能惡化；對于Nakagami 衰落信道，隨著參數(shù)g的增加，對信號造成的衰落趨于平緩。
　　 最后，本文從量化和最大后驗概率的角度出發(fā)，分析了單門限最大后驗概率算法以及雙門限最大后驗概率算法在理想信道和非理想信道的檢測性能，其中雙門限最大后

5、驗概率算法可以采用平均量化或者本地最優(yōu)量化方法，當(dāng)能量落入中間區(qū)間時，認(rèn)知用戶不傳送判決結(jié)果給融合中心，其他兩個區(qū)間則采用最大后驗概率融合準(zhǔn)則。本文以2 比特平均量化為例，提出將最大后驗概率和硬融合相結(jié)合的算法，該算法在融合中心將認(rèn)知用戶的判決結(jié)果分成兩類，一類是硬判決結(jié)果0 或者1，另一類軟判決，需要先進(jìn)行最大后驗概率融合，然后融合中心將最大后驗概率融合結(jié)果與硬判決結(jié)果進(jìn)行OR 融合。該算法既提高了檢測性能，又降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度。仿真