多用户协作频谱感知的性能分析
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噪声 。根据 文献 ［的推 导 ， １ １ １ Ｙ服 从 如下分 布 ：
ｙ～
ｌ Ｈ ’ ｏ
。
（ ２ ）
式中
和 （ 分别表示中心和非中心的卡方分布， 中／ ２ Ｗ 表示时间带宽积 ， ２） 其 ｘ Ｔ ＝ 表示信噪比。
根据能量检测法， 单一用户在高斯信道下的平均检测概率 、 虚警概率和漏检概率分别为 ：
４ ４
江 苏 技 术 师 范 学 院 学 报
第 １ ８卷
其不需要知道被检信号的任何先验信息， 而且它的实现复杂程度相对较低 。本文采用能量检测法完成检 测 。能量检测法将输入信号首先通过一个带宽为 的带通滤波器 ， 然后进行平方运算 ， 通过积分器对一 时间段 ７ １ 进行积分 ， 将积分值 的输 出 ｙ作为统计量与门限值 Ａ进行 比较， 判为 风 （ 信道空闲） 或 （ 信道
收稿 日期 ： ０ １ ０ — ０ ２ １－ ９ ２ ；修回 日期 ： ０ １ ０ — ８ ２ １－ ９ ２ 基金项 目： 江苏技术师范学 院青年基金项 目（ 编号 ： Ｙ ０ ４ ） Ｋ Ｙ１０ ７
作者简介 ： 刘舒祺 （９ ９ ）女 ， １ ７ 一 ， 河南周 口人 ， 师 ， 讲 硕士研究生 ， 研究方向为频谱感知 、 认知 网络路 由。
的出现 ， 造成频谱利用率低下 。 关键词 ： 认知网络 ； 数据融合 ；能量 检测 ； 协作频谱感知 中图分 类号 ： Ｎ ２ Ｔ ９ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号： ６ ４ ８ ２ （ ０ ２０ － ０ ３ ０ １７ — ５ ２ ２ １ ）２ ０ ４ — ８
０ 引 言
随着无线通信技术的飞速发展 ， 频谱资源越来越紧张 ， 原有的静态频谱资源分配模式 已不能满足急
判决结果取值范围为 ｛ ， （表示 主用户信号不存在 ，表示主用户信号存在） ０ １｝ ０ ｌ 。 接着各次用户都将各 自的
检测结果通过控制信道上传到中心接人点 Ａ ， Ｐ 中心接入点 Ａ （ Ｐ 认知基站或中心控制器 ） 根据收到的来 自 各个次用户的判决结果 ， 并依据适当的判决准则做出决策 ， 从而得到最终的判决结果 ， 以判定主用户信号 是否存在 ， 并通过控制信道把判决结果反馈给各个次用户。 为了尽量减少通信开销 ， 本文假设各次用户只
第 １ 卷 第 ２期 ２ ２年 ４月 ０８
江 苏 技 术 师 范 学 院 学 报
Ｊ Ｒ ＡＬ Ｏ Ｉ Ｇ Ｕ Ｔ ＡＣ Ｒ Ｎ Ｖ Ｒ Ｉ Ｙ Ｏ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ ＯＵ Ｎ Ｆ Ｊ ＡＮ Ｓ Ｅ ＨＥ Ｓ Ｕ Ｉ Ｅ Ｓ Ｔ Ｆ Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ
Ｖｏ． ． ２ １１ Ｎｏ． ８
上 传 ｌｉ的检 测结 果 给 中心接 入点 。 ｂｔ
第 ２期
刘舒祺 仇 浩 ： 多用户协作频谱感知 的性能分析
４ ５
图 ２ 协 作 频 谱 感 知 模 型
２２ 多用户 联 合感 知 融合 准则 ．
２２１ ＡＮ 准 则 ．． Ｄ
“Ｎ Ａ Ｄ准则” Ａ 将每个次用户 的判决结果 ， 是 Ｐ 用逻辑“ 的方式进行合并 。 与” 可以理解为 ： 当所有认知 用户认为有信号存在时才最终判决有信号存在 ， 否则判决没有信号存在 。 假设有 Ⅳ个认知用户 ， ｉ 第 个用 户 的虚警概率和检测概率分别为 ｐ 和 ｐ ， 经过 Ａ Ｄ融合检测后 ， Ｎ 系统 的虚警概率 和检测概率 Ｑ 分 别
均 相 等 ， Ｋ Ｎ准则 融 合 下 的检测 性 能为 ： 则 —
＝
ｆ］ 一 ，Ⅳ一 Ⅳｐ （ ） ｆ １ ） ｄ 一 ｎ
＝
Ｋ
￣ Ｊ
； ；
（ 。 １） （ ０ １）
Ｑ ／
）＿ Ⅳ
４ ６
江 苏 技 术 师 范 学 院 学 报
第 １ 卷 ８
接下来讨论 ， 当虚警概率 Ｑ 给定时 ， ， 如何选择融合数 Ｋ 使得系统的检测概率最大。 ，
定 义 目标 函数 ：
＝ ＋ ： ＋ｌ —
。
（ ２） １
若使定义 的目标函数最小化 ， 即可求得最优融合数 Ｋ。
ａ／（ ） （ ｒ （ ） （ ）一ａＯ ）
ａ ） 一 ａ ） ０ ） （ （ （ ’
（ ３ １）
ａ ） （ Ｑ 丽ｅ （ ｒ Ｑ
被 主用户 占用 ）检测 框 图如 图 １ ， 所示 。
—
—
—
叫 带 谗 嚣ｃ ｝ — 遵 渡 ＇＿ — － —
平 方
— 二一 ｙ ＿ １ 二
）｝ 出＿ 一 一
图 １ 能量检测器框 图
ｒ，： （ ）
。
（） １
＋
，
式 （ ） ｒ） １ 中： 表示认知用户接收到 的信号 ；（ ｓ） 表示主用户发射 的信号 ； 是信道增益 ； ） ｎ 表示加性高斯 白
此， 采用硬合并协作方案 ， 分析了多用户 协作感知在高斯 、 瑞利和莱斯信道下的检测性能。 同时 ， 对控制信道 由于 衰落和噪声 影响而产 生误码情 况下 的系统检测性 能进行探讨 。结果 表明 ， 多用户协作检测可 以提高系统的检测
概率 ， 但虚警概率会随着参与协作的用户数的增多而上升 ， 当控制信道不理想 时 ， 协作检测会 导致 虚警 概率下限
（１ 一 ， ） （ ＿㈦ １ ＝
＿） １＝
（４ １）
㈤ －～
（ ５ １）
可得 ：
ｐ， （一 Ｋ １
）。 （一 ） Ⅳ ： １
（ ６ １）
＝
】 ］
（７ １）
２３ 实 际无 线环 境 中的 多用 户频 谱感 知分 析 ．
在实际的无线通信过程中 ， 主用户与各个认知用户之间的数据传输经历 的信道 由于受 阴影效应或噪 声等因素的影响是改变的 ， 而不是恒定 的， 即衰落信道。 认知用户通过控制信道上传检测结果到 中心接入 点的过程 中， 会受到衰落或噪声的影响而产生误差 ， 即控制信道存在误码。 在衰落信道中信道增益 ｈ 是随 衰落而变化 的， 信噪 比 呈现一定的概率分布 。由式（ （知 ， ３４ 在衰落信道下检测概率是变化的， ）） 虚警概率 与 无关 ， 其值不变。
＝
：
（） ６
＝
兀
ｉｌ ＝
。
（ ７ ）
２２２ ＯＲ 准 则 ．．
“ Ｒ准则” Ｏ 是指 Ａ Ｐ将每个认知用户的判决结果用逻辑“ 的方式合并 。可理解为： 或” 当任何一个认知 节点认为有信号存在时就最终判决有信号存在 ， 否则判决没有信号存在。 假设有 Ⅳ个认知用户 ， ｉ 第 个用 户 的检测概率和虚警概率分别为 ｐ 和 ｐ ， 经过 Ｏ Ｒ融合检测后 ， 系统的虚警概率 Ｑ 和检测概率 Ｑ 分别 ，
（９ １）
一
表示平均信噪比， 把式（９ 代入 （８可得 Ｒ ｙ ｉ 衰落信道下的平均检测概率为 ： １） １） ａｌｇ ｅｈ
，
＿
ｔ １ ｐ－２
ｃ
－ ￣
训
ａ ２１ ｔ ， －
一
Ｐ ｚ
门 。
（ ０） ２
２ ． 莱斯 衰 落信 道 ．２ ３
Ｒｃ ｎ ｉａ 衰落信道下的信号包络服从 Ｒｃ ｎ ｉ ｉａ 分布 ， ｉ 信噪比 的分布函数为 ：
２ １ 多用 户联 合感 知模 型 ．
在实际的无线通信环境中， 隐藏终端、 衰落 、 阴影等都会对认知用户的检测概率造成影响。为了提高 认知用户的检测性能 ， 多个认知用户按照一定 的准则组合在一起联合进行频谱感知。本文 中认知用户和
次 用 户是 等价 的 ， 是 指非 授权 用户 。 都
图２ 所示 的感知模型中， 假设有 Ⅳ个分布于不 同位置的次用户（ ｃｎａ ｓ ） Ｓ ｏｄｒ Ｕ ｅ ｓ 参与协作感知 ， ｅ ｙ ｒｕ 每 个次用户独立运行对 主用户（ ｉ ａ ｓ Ｕ信号 的本地检测算法并作 出主用户信号存在与否的判决 ， Ｐ ｍ ｒ Ｕｅ Ｐ ） ｒ ｙ ｒ
ＡＤ ． ２ １ ｒ． ０ ２
多用 户协作频 谱感知 的性 能分析
刘 舒 祺 ， 浩 仇
（ 江苏技术师范学院 电气信息工程 学院， 江苏 常Ｊ ２ ３ ０ ） ， １０ １ ｉ １
摘
要 ： 际的无线 信号传输会受 到阴影效应 、 实 噪声等 因素的影响 ， 单个认 知用户 的频谱感 知性能会 下降 。因
第 ｌ ８期
刘舒祺 仇 浩 ： 多用户协作频谱感知的性能分析
４ ７
ｆ ： ｅ一 ）ＪＫ１，０ 。 （ ｘ ｒ ｐ 一 Ｉ Ｋ＿ｙ ≥ ） （ ｏ （） （ ＋） ２
Ｙ ，
（ ２ １ ）
０ ０ ０ ０ ０
Ｋ为莱斯 因子 ， 把式（ １代人 （８可得莱斯衰落信道下的平均检测概率为［： ２） １） ２ １
ａ ｝ 许搀 慕
一 ％ ｃ
２３３ 控 制信 道存 在误 码 时的检 测性 能 ．．
． ‘
Ⅳ
Ｑ —覃一 ） ， Ｉ（ ｌ＿１
－ ｖ
＝
；
（ ８ ）
（） ９
ｌ兀 （ ） 一 １ 一
＝
１
２２３ Ｋ－ 准 则 ．． Ｎ
“— Ｋ Ｎ规则” 是指在所有参 与联合频谱检测的 Ｎ个认知用户中至少有 Ｋ个认知用户的判决为授权用 户存在时 ， 中心接入点 的最终判决结果才为授权用户存在 。假设认知用户所接收到的授权用户的信噪 比
剧增 长 的无 线业 务 的需 求『 ｌ １ 了进 一 步提 高频 谱 的使用 效 率 ， 知 无 线 电技术 受 到 了人 们 的广 泛关 注 。 。为 认
它能检测 到并合理利用“ 频谱空穴”在不对主用户造成干扰 的条件下实现频谱 的高效利用ｆ ， ２ １ 。因此 ， 如何
快 速准 确地 检测 到 主用 户是 实现 认 知无 线 电系统 的基 本前 提 。
对于频谱感知 ， 不同的感知技术所感知的快速性和准确性是不同的。单用户感知有众多的检测算法， 其大多基于匹配滤波 、 能量检测和周期平稳特征检测【 ３ Ｊ 。在实际的无线传播环境 中 ， 信号传输可能受到阴 影效应 、 多径衰落 、 噪声等不确定因素的影 响 ， 单个认知用户 的本地频谱感知性能会下降 ， 容易导致其检 测结果与实际情况产生偏差。 为了进一步提高感知性能 ， 同时又不过分增加设备复杂度 ， 人们提 出了协作 频谱感知技术研究 ０ 】 ， 利用认 知用户间的相互协作 ， 可以有效消 除无线信道 中不确定因素对单个认 知用 户感知所造成 的负面影响， 以提高对主用户的检测概率 ， 降低对单个认知用户的检测要求。 本文选用能量检测法 ， 分析联合频谱感知在高斯 、 瑞利 和莱斯三种衰落信道 中的性能 ， 并对三种信道 在不 同的融合准则 Ａ Ｄ Ｏ Ｋ Ｎ中的检测效果进行 了比较。同时假设控制信道受到了衰落的影响 ， Ｎ 、 Ｒ、— 产
生 误码 ， 究 在不 同误 码率 情 况下 ， 统在 衰落 信 道 中的检 测 性能 。 研 系
１ 单用户频谱感知
只有经过频谱感知， 认知用户才能确定主用户暂且不用 的空闲的授权信道。 目 已有的频谱感知方 前
法 主要 有 匹 配滤 波 检测 、 环 平稳 特 征检 测 和 能量 检 测 。其 中 ， 循 能量 检 测 是应 用较 为 广泛 的一种 方 法 ， 因
设 肛 是被检测 主用户信号信噪 比 在不同衰落环境下的分布 函数 ， ） 则在不同衰落环境下的平均检
．
测 概率 可表 示 为 ：
Ｐ ＝ ２， ） （ ｄ ｌ （ √ ． Ｑ √ ）
。
（） １ ８
在 Ｒ ｙ ｉ 衰落信道下的信号包络服从 Ｒ ｙ ｉ 分布 ， ａｌｇ ｅｈ ａｌｇ ｅｈ 信噪比 的分布 函数为 ： ｆ ｒ ＝￣ｅｐ一 ， ≥０ （） ｘ （ ） ， ，
＝
只】 ２Ｈ） （ ， ） （＞ ／ ＝ √
＝
；
（） ３
（） ４
－Ｐ（
ｒ． ｒ．是完全和不完全 Ｇ ｍ ａ （ ） （） 和 ， ． ａ ｍ 函数 ， ， Ｑ ．表示通用 Ｍ ｒ ｍ Ｑ函数 。 ． ） ａｕ ｃ
２ 多用户频谱感知
ｙ～
ｌ Ｈ ’ ｏ
。
（ ２ ）
式中
和 （ 分别表示中心和非中心的卡方分布， 中／ ２ Ｗ 表示时间带宽积 ， ２） 其 ｘ Ｔ ＝ 表示信噪比。
根据能量检测法， 单一用户在高斯信道下的平均检测概率 、 虚警概率和漏检概率分别为 ：
４ ４
江 苏 技 术 师 范 学 院 学 报
第 １ ８卷
其不需要知道被检信号的任何先验信息， 而且它的实现复杂程度相对较低 。本文采用能量检测法完成检 测 。能量检测法将输入信号首先通过一个带宽为 的带通滤波器 ， 然后进行平方运算 ， 通过积分器对一 时间段 ７ １ 进行积分 ， 将积分值 的输 出 ｙ作为统计量与门限值 Ａ进行 比较， 判为 风 （ 信道空闲） 或 （ 信道
收稿 日期 ： ０ １ ０ — ０ ２ １－ ９ ２ ；修回 日期 ： ０ １ ０ — ８ ２ １－ ９ ２ 基金项 目： 江苏技术师范学 院青年基金项 目（ 编号 ： Ｙ ０ ４ ） Ｋ Ｙ１０ ７
作者简介 ： 刘舒祺 （９ ９ ）女 ， １ ７ 一 ， 河南周 口人 ， 师 ， 讲 硕士研究生 ， 研究方向为频谱感知 、 认知 网络路 由。
的出现 ， 造成频谱利用率低下 。 关键词 ： 认知网络 ； 数据融合 ；能量 检测 ； 协作频谱感知 中图分 类号 ： Ｎ ２ Ｔ ９ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号： ６ ４ ８ ２ （ ０ ２０ － ０ ３ ０ １７ — ５ ２ ２ １ ）２ ０ ４ — ８
０ 引 言
随着无线通信技术的飞速发展 ， 频谱资源越来越紧张 ， 原有的静态频谱资源分配模式 已不能满足急
判决结果取值范围为 ｛ ， （表示 主用户信号不存在 ，表示主用户信号存在） ０ １｝ ０ ｌ 。 接着各次用户都将各 自的
检测结果通过控制信道上传到中心接人点 Ａ ， Ｐ 中心接入点 Ａ （ Ｐ 认知基站或中心控制器 ） 根据收到的来 自 各个次用户的判决结果 ， 并依据适当的判决准则做出决策 ， 从而得到最终的判决结果 ， 以判定主用户信号 是否存在 ， 并通过控制信道把判决结果反馈给各个次用户。 为了尽量减少通信开销 ， 本文假设各次用户只
第 １ 卷 第 ２期 ２ ２年 ４月 ０８
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Ｊ Ｒ ＡＬ Ｏ Ｉ Ｇ Ｕ Ｔ ＡＣ Ｒ Ｎ Ｖ Ｒ Ｉ Ｙ Ｏ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ ＯＵ Ｎ Ｆ Ｊ ＡＮ Ｓ Ｅ ＨＥ Ｓ Ｕ Ｉ Ｅ Ｓ Ｔ Ｆ Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ
Ｖｏ． ． ２ １１ Ｎｏ． ８
上 传 ｌｉ的检 测结 果 给 中心接 入点 。 ｂｔ
第 ２期
刘舒祺 仇 浩 ： 多用户协作频谱感知 的性能分析
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图 ２ 协 作 频 谱 感 知 模 型
２２ 多用户 联 合感 知 融合 准则 ．
２２１ ＡＮ 准 则 ．． Ｄ
“Ｎ Ａ Ｄ准则” Ａ 将每个次用户 的判决结果 ， 是 Ｐ 用逻辑“ 的方式进行合并 。 与” 可以理解为 ： 当所有认知 用户认为有信号存在时才最终判决有信号存在 ， 否则判决没有信号存在 。 假设有 Ⅳ个认知用户 ， ｉ 第 个用 户 的虚警概率和检测概率分别为 ｐ 和 ｐ ， 经过 Ａ Ｄ融合检测后 ， Ｎ 系统 的虚警概率 和检测概率 Ｑ 分 别
均 相 等 ， Ｋ Ｎ准则 融 合 下 的检测 性 能为 ： 则 —
＝
ｆ］ 一 ，Ⅳ一 Ⅳｐ （ ） ｆ １ ） ｄ 一 ｎ
＝
Ｋ
￣ Ｊ
； ；
（ 。 １） （ ０ １）
Ｑ ／
）＿ Ⅳ
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江 苏 技 术 师 范 学 院 学 报
第 １ 卷 ８
接下来讨论 ， 当虚警概率 Ｑ 给定时 ， ， 如何选择融合数 Ｋ 使得系统的检测概率最大。 ，
定 义 目标 函数 ：
＝ ＋ ： ＋ｌ —
。
（ ２） １
若使定义 的目标函数最小化 ， 即可求得最优融合数 Ｋ。
ａ／（ ） （ ｒ （ ） （ ）一ａＯ ）
ａ ） 一 ａ ） ０ ） （ （ （ ’
（ ３ １）
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被 主用户 占用 ）检测 框 图如 图 １ ， 所示 。
—
—
—
叫 带 谗 嚣ｃ ｝ — 遵 渡 ＇＿ — － —
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）｝ 出＿ 一 一
图 １ 能量检测器框 图
ｒ，： （ ）
。
（） １
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，
式 （ ） ｒ） １ 中： 表示认知用户接收到 的信号 ；（ ｓ） 表示主用户发射 的信号 ； 是信道增益 ； ） ｎ 表示加性高斯 白
此， 采用硬合并协作方案 ， 分析了多用户 协作感知在高斯 、 瑞利和莱斯信道下的检测性能。 同时 ， 对控制信道 由于 衰落和噪声 影响而产 生误码情 况下 的系统检测性 能进行探讨 。结果 表明 ， 多用户协作检测可 以提高系统的检测
概率 ， 但虚警概率会随着参与协作的用户数的增多而上升 ， 当控制信道不理想 时 ， 协作检测会 导致 虚警 概率下限
（１ 一 ， ） （ ＿㈦ １ ＝
＿） １＝
（４ １）
㈤ －～
（ ５ １）
可得 ：
ｐ， （一 Ｋ １
）。 （一 ） Ⅳ ： １
（ ６ １）
＝
】 ］
（７ １）
２３ 实 际无 线环 境 中的 多用 户频 谱感 知分 析 ．
在实际的无线通信过程中 ， 主用户与各个认知用户之间的数据传输经历 的信道 由于受 阴影效应或噪 声等因素的影响是改变的 ， 而不是恒定 的， 即衰落信道。 认知用户通过控制信道上传检测结果到 中心接入 点的过程 中， 会受到衰落或噪声的影响而产生误差 ， 即控制信道存在误码。 在衰落信道中信道增益 ｈ 是随 衰落而变化 的， 信噪 比 呈现一定的概率分布 。由式（ （知 ， ３４ 在衰落信道下检测概率是变化的， ）） 虚警概率 与 无关 ， 其值不变。
＝
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（） ６
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。
（ ７ ）
２２２ ＯＲ 准 则 ．．
“ Ｒ准则” Ｏ 是指 Ａ Ｐ将每个认知用户的判决结果用逻辑“ 的方式合并 。可理解为： 或” 当任何一个认知 节点认为有信号存在时就最终判决有信号存在 ， 否则判决没有信号存在。 假设有 Ⅳ个认知用户 ， ｉ 第 个用 户 的检测概率和虚警概率分别为 ｐ 和 ｐ ， 经过 Ｏ Ｒ融合检测后 ， 系统的虚警概率 Ｑ 和检测概率 Ｑ 分别 ，
（９ １）
一
表示平均信噪比， 把式（９ 代入 （８可得 Ｒ ｙ ｉ 衰落信道下的平均检测概率为 ： １） １） ａｌｇ ｅｈ
，
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２ ． 莱斯 衰 落信 道 ．２ ３
Ｒｃ ｎ ｉａ 衰落信道下的信号包络服从 Ｒｃ ｎ ｉ ｉａ 分布 ， ｉ 信噪比 的分布函数为 ：
２ １ 多用 户联 合感 知模 型 ．
在实际的无线通信环境中， 隐藏终端、 衰落 、 阴影等都会对认知用户的检测概率造成影响。为了提高 认知用户的检测性能 ， 多个认知用户按照一定 的准则组合在一起联合进行频谱感知。本文 中认知用户和
次 用 户是 等价 的 ， 是 指非 授权 用户 。 都
图２ 所示 的感知模型中， 假设有 Ⅳ个分布于不 同位置的次用户（ ｃｎａ ｓ ） Ｓ ｏｄｒ Ｕ ｅ ｓ 参与协作感知 ， ｅ ｙ ｒｕ 每 个次用户独立运行对 主用户（ ｉ ａ ｓ Ｕ信号 的本地检测算法并作 出主用户信号存在与否的判决 ， Ｐ ｍ ｒ Ｕｅ Ｐ ） ｒ ｙ ｒ
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多用 户协作频 谱感知 的性 能分析
刘 舒 祺 ， 浩 仇
（ 江苏技术师范学院 电气信息工程 学院， 江苏 常Ｊ ２ ３ ０ ） ， １０ １ ｉ １
摘
要 ： 际的无线 信号传输会受 到阴影效应 、 实 噪声等 因素的影响 ， 单个认 知用户 的频谱感 知性能会 下降 。因
第 ｌ ８期
刘舒祺 仇 浩 ： 多用户协作频谱感知的性能分析
４ ７
ｆ ： ｅ一 ）ＪＫ１，０ 。 （ ｘ ｒ ｐ 一 Ｉ Ｋ＿ｙ ≥ ） （ ｏ （） （ ＋） ２
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（ ２ １ ）
０ ０ ０ ０ ０
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２２３ Ｋ－ 准 则 ．． Ｎ
“— Ｋ Ｎ规则” 是指在所有参 与联合频谱检测的 Ｎ个认知用户中至少有 Ｋ个认知用户的判决为授权用 户存在时 ， 中心接入点 的最终判决结果才为授权用户存在 。假设认知用户所接收到的授权用户的信噪 比
剧增 长 的无 线业 务 的需 求『 ｌ １ 了进 一 步提 高频 谱 的使用 效 率 ， 知 无 线 电技术 受 到 了人 们 的广 泛关 注 。 。为 认
它能检测 到并合理利用“ 频谱空穴”在不对主用户造成干扰 的条件下实现频谱 的高效利用ｆ ， ２ １ 。因此 ， 如何
快 速准 确地 检测 到 主用 户是 实现 认 知无 线 电系统 的基 本前 提 。
对于频谱感知 ， 不同的感知技术所感知的快速性和准确性是不同的。单用户感知有众多的检测算法， 其大多基于匹配滤波 、 能量检测和周期平稳特征检测【 ３ Ｊ 。在实际的无线传播环境 中 ， 信号传输可能受到阴 影效应 、 多径衰落 、 噪声等不确定因素的影 响 ， 单个认知用户 的本地频谱感知性能会下降 ， 容易导致其检 测结果与实际情况产生偏差。 为了进一步提高感知性能 ， 同时又不过分增加设备复杂度 ， 人们提 出了协作 频谱感知技术研究 ０ 】 ， 利用认 知用户间的相互协作 ， 可以有效消 除无线信道 中不确定因素对单个认 知用 户感知所造成 的负面影响， 以提高对主用户的检测概率 ， 降低对单个认知用户的检测要求。 本文选用能量检测法 ， 分析联合频谱感知在高斯 、 瑞利 和莱斯三种衰落信道 中的性能 ， 并对三种信道 在不 同的融合准则 Ａ Ｄ Ｏ Ｋ Ｎ中的检测效果进行 了比较。同时假设控制信道受到了衰落的影响 ， Ｎ 、 Ｒ、— 产
生 误码 ， 究 在不 同误 码率 情 况下 ， 统在 衰落 信 道 中的检 测 性能 。 研 系
１ 单用户频谱感知
只有经过频谱感知， 认知用户才能确定主用户暂且不用 的空闲的授权信道。 目 已有的频谱感知方 前
法 主要 有 匹 配滤 波 检测 、 环 平稳 特 征检 测 和 能量 检 测 。其 中 ， 循 能量 检 测 是应 用较 为 广泛 的一种 方 法 ， 因
设 肛 是被检测 主用户信号信噪 比 在不同衰落环境下的分布 函数 ， ） 则在不同衰落环境下的平均检
．
测 概率 可表 示 为 ：
Ｐ ＝ ２， ） （ ｄ ｌ （ √ ． Ｑ √ ）
。
（） １ ８
在 Ｒ ｙ ｉ 衰落信道下的信号包络服从 Ｒ ｙ ｉ 分布 ， ａｌｇ ｅｈ ａｌｇ ｅｈ 信噪比 的分布 函数为 ： ｆ ｒ ＝￣ｅｐ一 ， ≥０ （） ｘ （ ） ， ，
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＝
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２ 多用户频谱感知