1.一种信息素驱动的分布式协同宽带频谱感知方法,其特征在于包括以下步骤: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;假设输入信号为x(n),原型滤波器响应为h(n),总的信道数为D;将x(n)通过滤波器组,得到D路信道的输出为yp(m);
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,具体是:设定第l个节点的第p个信道的判决统计量和判决结果分别为Tp,l和Dp,l,结合公式(2)或(3)可得第l个节点的第p个信道的信息素:所述的Tp,l,Dp,l的获取步骤具体如下:
假设xl(n)中的PU信号为s(m)、噪声为v(m),s(m)是与v(m)独立的复高斯过程,s(m)的实部和虚部都服从均值为0,方差为 的高斯分布;v(m)也是复高斯噪声,其实部和虚部都服从均值为0,方差为 的高斯分布;
能量检测法的检测统计量如下:
yp,l(m)为第l个节点的第p个信道的输出信号,其中 为每个信道的样本数,N为总样本数,K为总节点数;G表示滤波器组的处理增益, L为原型滤波器的长度,h(l)表示信道系数;
假设H0和H1分别表示PU不存在和PU存在的情况;
在H0下,由于接收信号只有噪声信号v(m),故yp,l(m)服从复高斯分布,其实部和虚部均服从均值为0,方差为 的高斯分布;
在H1下,由于加入了PU信号,则yp,l(m)也服从复高斯分布,其实部和虚部均服从均值为
0,方差为 的高斯分布;
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;
其中,η是服从自由度为 的中心卡方分布的随机变量,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近似服从高斯分布:则可得到第l个节点的第p个信道的虚警概率为:
由式(7)可知检测门限为:
判决结果
其中,Dp,l表示第l个节点的第p个信道的判决结果,“1”表示PU存在,“-1”表示PU不存在;
步骤(3)、利用CU感知所有节点对应序号的信道两两交互感知信息,最终得到不同节点对应序号信道的最终融合判决结果:
3.1任取两个节点l、j对应序号的信道两两交互感知信息:
3.1.1假设第l个节点与第j个节点的第p个信道的相关函数分别为Rp,l(n)和Rp,j(m),其中n表示节点l与其他节点的交互次数,m表示节点j与其他节点的交互次数,1≤n≤N-1,1≤m≤N-1,N为所有节点的个数,具体见式(10)和(11)所示:融合判决结果为Dp,l(n)和Dp,j(m)的概率分别为Pp,l(n)和Pp,j(m),如式(12)和(13)所示:其中θ>0,为常数;
当Pp,l(n)>Pp,j(m)时,融合判决结果为Dp,l(n);当Pp,j(m)>Pp,l(n)时,融合判决结果为Dp,j(m);
3.1.2更新信息素
当Pp,l(n)>Pp,j(m)时,τp,l(n+1)=τp,l(n)×(1+a×Rp,l(n)×Dp,l(n)×Dp,j(m)) (14)同时令τp,j(m+1)=τp,l(n+1),其中a是信息素的释放因子,用于调整信息素释放的速度;
当Pp,j(m)>Pp,l(n)时,τp,j(m+1)=τp,j(m)×(1+a×Rp,j(m)×Dp,j(m)×Dp,l(n)) (15)同时令τp,l(n+1)=τp,j(m+1),其中a是信息素的释放因子,用于调整信息素释放的速度;
3.2其他节点两两交互信息重复步骤3.1,直至所有节点完成两两交互,得到若干融合判决结果;
上述所有节点两两交互的意思是每个节点与其他节点均交互一次;
CT0p和CT1p分别表示第p个信道的所有最终融合判决结果为“-1”和“1”累加值;
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;
同理可得其他信道的最终融合判决结果。