基于數(shù)據(jù)融合的加權(quán)合作頻譜感知技術(shù)

3 加權(quán)合作頻譜感知
　　在實(shí)際的工作環(huán)境中，由于每個認(rèn)知用戶所處的地理位置和環(huán)境的不同，經(jīng)歷不同的衰落環(huán)境，所以每個認(rèn)知用戶的平均信噪比不同，在融合中心進(jìn)行數(shù)據(jù)融合時對全局判決的影響也不同，此時如果運(yùn)用傳統(tǒng)的合作頻譜感知方法檢測主用戶和頻譜空穴，性能提高不大，有時甚至低于合作感知中信噪比較好的單用戶檢測。
　　對于單個認(rèn)知用戶工作在不同的平均信噪比情況下，動態(tài)地賦予每個認(rèn)知用戶不同的權(quán)重，在認(rèn)知用戶將判決送到認(rèn)知無線電數(shù)據(jù)融合中心后，中心對各個認(rèn)知用戶的判決加以不同的權(quán)重后再作出判決，相對于傳統(tǒng)的合作頻譜感知方法可以大大提高對主用戶的檢測性能。
　　首先設(shè)所有認(rèn)知用戶第一次感知時的權(quán)重W_i(1)=1，
　　第i個認(rèn)知用戶每一次感知后得到一個權(quán)重W_i(n)(n≥2),
W_i(n)為第i個認(rèn)知用戶在第n次感知的權(quán)重，每一次感知后認(rèn)知用戶會更新權(quán)重，表達(dá)式為[7]：?????????
???
? P_d,i是第i個認(rèn)知用戶在第n次感知過程對主用戶的檢測概率。每個認(rèn)知用戶的權(quán)重隨感知過程的變化而變化，但是權(quán)重之和保持一個恒定值。當(dāng)單個認(rèn)知用戶有較低的信噪比時，該認(rèn)知用戶的權(quán)重將隨之減小，從而在認(rèn)知無線電數(shù)據(jù)融合中心進(jìn)行數(shù)據(jù)融合時，該認(rèn)知用戶對綜合判決的影響也減小。
??? 在數(shù)據(jù)融合中心根據(jù)每個認(rèn)知用戶的權(quán)重對主用戶進(jìn)行綜合判決。對于虛警概率沒有進(jìn)行加權(quán)，因為其獨(dú)立于信噪比，所以基于加權(quán)的合作頻譜感知對主用戶的檢測概率^[8]和虛警概率分別為：
???

??? ???

4 仿真和結(jié)果分析
　　在試驗中，分別對在AWGN信道非衰落和Rayleigh衰落環(huán)境下，傳統(tǒng)的合作頻譜感知與加權(quán)合作頻譜感知的檢測性能做了對比。取參數(shù)m=2。如圖3所示，在AWGN信道非衰落環(huán)境下，用于合作感知的認(rèn)知用戶數(shù)為4個，從1dB～7dB中隨機(jī)選取4個不同的信噪比賦給4個不同的認(rèn)知用戶，單個認(rèn)知用戶檢測時的信噪比為7dB，從圖中可以看出，采用傳統(tǒng)的等權(quán)重的合作感知方法，其性能有時甚至還小于信噪比高的單認(rèn)知用戶檢測的性能，采用加權(quán)合作感知后，在第2次、第3次的感知性能明顯提高，在P_f小于0.1時，經(jīng)過第3次感知，檢測概率P_d可以接近1。

　　圖4中，在Rayleigh衰落環(huán)境下，同樣從1dB～7dB中隨機(jī)選取4個不同的信噪比賦給不同的認(rèn)知用戶，傳統(tǒng)的合作感知的檢測性能與信噪比較好的單認(rèn)知用戶檢測性能相差不大。加權(quán)合作感知經(jīng)過第2次感知后其性能要好于傳統(tǒng)的合作感知和信噪比高的單用戶檢測，第3次加權(quán)合作感知性能要好于第2次的感知性能。

　　圖5中，在AWGN信道非衰落環(huán)境下，對傳統(tǒng)合作感知和加權(quán)合作感知在認(rèn)知用戶數(shù)分別為4個和6個的情況下做了對比，可以看出在相同認(rèn)知用戶數(shù)目的情況下，加權(quán)合作感知經(jīng)過第2次感知后的檢測性能要好于傳統(tǒng)合作感知，同時加權(quán)合作感知的性能也隨著認(rèn)知用戶數(shù)目的增加而提高。圖6為兩種感知方法在Rayleigh衰落環(huán)境中的對比，同樣，加權(quán)合作感知對主用戶的檢測性能要好于傳統(tǒng)合作感知。因此，采用加權(quán)合作頻譜感知不僅克服了目前合作頻譜感知存在的不足，而且無論在衰落和非衰落環(huán)境下都能大大提高對主用戶的檢測概率。

　　對認(rèn)知無線電在AWGN信道非衰落和Rayleigh衰落環(huán)境下的加權(quán)合作頻譜感知性能進(jìn)行了分析，同時對加權(quán)合作頻譜感知與目前的合作感知方法進(jìn)行了對比，提出采用一種動態(tài)加權(quán)合作感知方法，并對認(rèn)知用戶在不同平均信噪比情況下所檢測主用戶的性能進(jìn)行了分析。但是認(rèn)知無線電工作在復(fù)雜的變化環(huán)境中，盡管合作頻譜感知能更加準(zhǔn)確地檢測到主用戶，但是在資源受限的網(wǎng)絡(luò)中，可以考慮在某些情況下只傳輸那些檢測性能較好的認(rèn)知用戶的判決結(jié)果，從而可以降低對主用戶的錯判概率，提高檢測性能，更好地利用主用戶的空閑頻譜。

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