2012 年 11 月 Journal on Communications November 2012
第 33 卷第 Z2 期
通信学报
Vol.33 No. Z2
基于能量约束的协作频谱感知算法研究
苏健,宁国勤,秦峰
(华中师范大学 信息技术系,湖北 武汉 430079)
摘要:为了实现绿色节能认知通信的目标,针对协作感知和传输过程中的能量消耗问题,提出了一种基于能量
约束的集中式协作频谱感知算法。建立了系统检测寿命最大化的频谱感知模型,对其进行了详细分析,给出了检
测寿命最大化对应参数的搜索方法。仿真结果显示,该方法可以在满足检测精度的条件下有效延长认知网络的检
测寿命,并提高低信噪比用户参与协作的几率。
关键词:认知无线电;协作频谱感知;信噪比;能量消耗;检测寿命
中图分类号:
TN929.5
文献标识码:
A
文章编号:
10004-436X(2012)Z2-0256-06
Research on a cooperative spectrum sensing
algorithm based on energy-constraint
SU Jian, NING Guo-qin, QING Feng
(Department of information technology, Central China Normal University, Wuhan 430079, China)
Abstract: With the aim of the realization of green energy-efficient cognitive communications, the energy consumption
was mainly analyzed in the process of cooperative sensing and transmission, and an energy-efficient centralized
cooperative spectrum sensing scheme was proposed. The spectrum sensing model of maximizing the detection lifetime of
cognitive radio system was established and specified in detail. Furthermore, a searching method was presented to obtain
the optimal detection lifetime and corresponding parameters. Simulation results reveal that the proposed scheme is able to
extend detection lifetime and improve the probability of performing cooperative sensing for CR users with low SNR.
Key words: cognitive radio; cooperative spectrum sensing; energy consumption; detection lifetime
1
引言
随着无线通信技术的快速发展,各种无线通信
设备和系统不断涌现,使得频谱资源变得日益匮
乏。与此同时,许多授权频谱的利用效率并不高
[1]
。
认知无线电被认为是一种可以解决频谱稀缺和频
率效率问题的技术
[2,3]
。在认知无线电领域中,协作
频谱感知
[4~7]
是一项非常重要的研究内容,它可以很
好地解决隐藏终端问题,并大大提高感知结果的准
确性。然而,协作感知也面临一些问题,例如,每
次协作感知都涉及多个感知节点的参与,总的资源
开销会比非协作感知要高,这是不符合绿色通信要
求的。其次,每个节点的能量是有限的,因此不可能
要求它们一直参与协作。许多研究者就协作感知中的
节能问题做出了一系列相关研究,文献[4,8]在保证感
知结果可靠性的前提下,针对如何选择感知节点数目
以降低资源开销的问题展开了研究。然而,Chen 在
协作频谱感知算法中仅给出了目标函数
[4]
,并没有提
出具体的协作感知算法。而 Zhang 等人仅考虑了所
有节点的检测概率和虚警概率都相同的情况
[8]
,这
个假设过于理想,很难应用于实际。文献[9]在满足
协作检测概率门限的条件下,通过优化感知时间和
收稿日期:
2012-07-25
基金项目:湖北省自然科学基金资助项目
(2011CDB164
)
Foundation Item: The Natural Science Foundation of Hubei Province (2011CDB164)
doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2012.z2.037