p次方检测器的协作频谱感知网络性能优化-AET-电子技术应用

p次方检测器的协作频谱感知网络性能优化

来源：电子技术应用2013年第12期

张春平，唐菁敏，曹金石，龙华，王飞

昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南昆明650051

摘要：在保障主用户通信不受干扰的前提下，合理分配感知系统时隙，最大限度地增大认知网络吞吐量，提出优化方案,在考虑无线瑞利信道和一定错误率的报道信道条件下，对采用p次方检测器的协作频谱感知网络联合优化,得出p次方检测器的次方数和最佳感知时间?子，以使认知网络吞吐量最大。理论分析与仿真结果表明,协作频谱感知网络存在最佳次方数p和最佳感知时间?子，以满足认知网络吞吐量最大化，从而提高网络频谱利用率。

关键词： 无线网络认知网络协作频谱感知次方检测器吞吐量

中图分类号：TN929
文献标识码：A
文章编号： 0258-7998(2013)12-0103-04

Performance optimization of cooperation spectrum sensing networks using p-th detector

Zhang Chunping，Tang Jingmin，Cao Jingshi，Long Hua，Wang Fei

Automation and Information Engineering, Kunming university of Science and Technology, Kunming 650051,China

Abstract：On the premise of protecting prime user′ communication without interference, to rationally allocate slots of sensing system and to maximally increase the throughput of the cognitive network, an optimization method is proposed. In considering of Rayleigh channel and report channel with a fixed error rate, cooperative spectrum sensing networks with p-th power detector is joint optimized to obtain of p-th power detector and optimal sensing time and to make the throughput of the cognitive network maximum. Theoretical analysis and simulation results show that there exists p-th power and optimal sensing time to make throughput of the cognitive network maximum and to improve the spectrum utilization.

Key words :cognitive networks; cooperative spectrum sensing; p-th power detector; throughput

在认知无线电网络中，协作频谱感知能有效降低多径衰落和阴影效应的影响，提高检测概率。参考文献[1]对比分析了传统能量检测器与改进能量检测器的检测概率，提出用伽玛函数近似其统计量的方法。参考文献[2]研究了改进能量检测的多天线协作频谱感知，分析了使总错误率最小的次方数，但未考虑每根天线上的采样信号数。参考文献[3]采用“Majority”融合准则研究了最优融合准则，但未深入研究。参考文献[4]考虑多种数据融合准则，对权衡吞吐量与感知时间做了深入研究，未用改进能量检测器。参考文献[5]采用传统能量检测对协作频谱感知系统的吞吐量进行优化，在满足吞吐量最大的条件下，得出最优感知时间。参考文献[6-8]均对认知网络吞吐量进行了优化，得出最佳协作频谱感知时间，但都未采用改进能量检测器。

本文针对参考文献[1-3]中未考虑单天线上的采样信号数，在新模型中引入采样信号数足够大时采样信号统计量服从中心极限定理，同时研究参考文献[4-8]未研究p次方检测器的单天线协作频谱感知，并且在考虑瑞利信道和报道信道的错误率条件下，联合优化得出次方检测器的指数p和最佳感知门限?姿，以最大限度提高协作频谱感知网络吞吐量。

大吞吐量相差不大，而次方p取其他值时，各曲线最大吞吐量各不相同。由图3可看出,最大吞吐量在0.6附近，且此时最优p在2~3之间，最佳感知时间在0.02附近，与图4中最大吞吐量点P=2.88,τ=0.018,R=0.583 6一致。

图4为在OR准则下，次方p、感知时间?子与吞吐量的三维图。可以看出，满足吞吐量最大化的最佳感知时间?子与次方数p存在。图中，用小圆圈标出的最大吞吐量点与图2、图3中的结果一致。由图可知，在一定范围内吞吐量有一条极值曲线且变化明显。由此证明，在初始条件给定后,存在次方p和感知时间?子使吞吐量最大。
为了最大限度地提高认知网络吞吐量，本文提出协作频谱感测新模型，在采用p次方检测器和OR准则下，联合优化次方p和感知时间?子来最大化网络吞吐量。理论与仿真证明存在最优值使网络吞吐量最大。
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