1.信息素驱动的分布式协同宽带频谱感知方法,其特征在于该方法包括以下步骤:步骤(1)、利用滤波器组将每个节点的宽带信号分割为多个窄带信号的信道,其中宽带信号中含有PU信息,PU信息被随机分割到窄带信号的信道;
步骤(2)、用一个CU感知一个节点,对某一节点的每个信道的窄带信号采用能量检测,得到该节点每个信道的判决统计量和判决结果;
步骤(3)、利用CU感知不同节点对应序号的信道两两交互感知信息,根据融合规则调整信息素,直至得到最终融合判决结果。
2.如权利要求1所述的信息素驱动的分布式协同宽带频谱感知方法,其特征在于步骤(1)具体是假设输入信号为x(n),原型滤波器响应为h(n),总的子信道数为D;将x(n)通过滤波器组,得到D路子信道的输出为yp(m);
yp(m)的具体产生方法如下:
其中,xp(m)=x(mD-p)为第p路子信道的输入信号,hp(m)=h(mD+p)为第p路子信道的滤波器响应,yp(m)表示第p路子信道所有的输出信号。
3.如权利要求2所述的信息素驱动的分布式协同宽带频谱感知方法,其特征在于步骤(2)具体是假定CU感知第l个节点的第p个子信道的信息为(Tp,l,Dp,l),再结合公式(2)获取信息素,其中Tp,l和Dp,l分别为CU感知第l个节点第p个子信道的判决统计量和判决结果;
τp,l=f(Tp,l,γp,l) (2)
所述的信息(Tp,l,Dp,l)的获取步骤具体如下:能量法的检测统计量如下:
xp,l(m)为CU感知第l个节点的第p个子信道的信号,其中 为每个信道的样本数,N为总样本数,K为总节点数;
假设xl(m)是CU感知第l个节点的接收信号,假设H0和H1分别表示PU不存在和存在的情况;
在假设H0下,由于接收信号只有噪声信号,故xp,l(m)服从均值为0,方差为 的复高斯分布;则xl(m)也服从复高斯分布,其实部和虚部都服从均值为零,方差为 的复高斯分布;其中,G表示滤波器组的处理增益, L为原型滤波器的长度;
在假设H1下,由于接收信号中加入了PU信号,故xp,l(m)服从均值为0,方差为的复高斯分布;则xl(m)也服从复高斯分布,其实部和虚部均服从均值为零,方差为的复高斯分布;根据卡方分布的定义可知:Tp,l服从自由度为 的中心卡方分布,式(3)可表示为如下形式:
其中,η为服从自由度为 的中心卡方分布,即
当样本点数足够多时,根据中心极限定理可知,检测统计量Tp,l近似符合高斯分布:则可推得虚警概率为:
由式(6)可知检测门限为:
判决结果如下:
其中Dp,l表示CU感知第l个节点的第p个子信道的判决结果。
4.如权利要求3所述的信息素驱动的分布式协同宽带频谱感知方法,其特征在于步骤(3)具体是:
3.1参数初始化:令迭代次数Nc=0,j=1,l=K,设置最大迭代次数Nmax,信息素为τp,l=f(Tp,l,γp,l);
3.2循环次数Nc=Nc+1;
3.3如果j≠l,则进行融合判决结果的累加,最后令j=j+1;否则,直接令j=j+1;
3.4如果j>K,则令l=l-1;否则,跳转至步骤3.3;
3.5如果l<0,则进行信息素更新;否则跳转至步骤3.3;
3.6如果Nc≤Nmax,则跳转至步骤3.2;直到Nc>Nmax结束循环;循环结束后根据判决规则输出最终融合判决结果。
5.如权利要求3或4所述的信息素驱动的分布式协同宽带频谱感知方法,其特征在于步骤(3)CU感知第l个与第j个不同节点的相同信道并交互感知的信息,得到融合判决结果基于以下条件:为了减少相同节点间交互感知的概率,令l的取值从1开始逐个递增,j的取值从K开始逐个递减;
CU感知第l个与第j个不同节点的相同信道时,定义相关函数分别为Rp,l和Rp,j;
融合判决结果为Dp,l和Dp,j的可能性分别表示为Pp,l和Pp,j;
其中θ>0为常数。
6.如权利要求4所述的信息素驱动的分布式协同宽带频谱感知方法,其特征在于步骤(3)所述的融合判决结果的累加具体操作如下:当Pp,l>Pp,j时,融合判决结果为Dp,l,将用于融合判决结果的累加;
当Pp,j>Pp,l时,融合判决结果为Dp,j,将用于融合判决结果的累加。
7.如权利要求4所述的信息素驱动的分布式协同宽带频谱感知方法,其特征在于步骤(3)所述的信息素更新具体操作如下:当Dp,l=Dp,j时,重置τp,l=τp,l(1+α×Rp,l×Dp,l×Dp,j),且令τp,l=τp,j;其中α是信息素的释放因子,用于调整信息素释放的速度;
当Dp,l≠Dp,j时,重置τp,l=τp,l(1+α×Rp,l×Dp,l×Dp,j),且令τp,l=τp,j。
8.如权利要求4所述的信息素驱动的分布式协同宽带频谱感知方法,其特征在于步骤(3)根据判决规则获得最终融合判决结果的具体操作如下:CT0p、CT1p表示CU感知所有节点的第p个信道中PU不存在与存在的判决结果的累加值;
CT0p=CT0p+Dp,- (13)
CT1p=CT1p+Dp,+ (14)
其中,Dp,-和Dp,+分别表示CU感知所有节点的第p个信道的融合判决结果分别为1和-1的累计总数,可通过公式(8)可知;
最终融合判决结果的判决规则为:
当CT0p>CT1p时,第p个信道的最终融合判决结果为PU不存在;当CT1p>CT0p时,第p个信道的最终融合判决结果为PU存在。