带内频谱感知-能量检测还是特征检测

1、In-band Spectrum Sensing in Cognitive Radio Networks: Energy Detection or Feature DetectionCRN中带内频谱感知：能量检测or特征检测？Author: Hyoil Kim and Kang G.ShinMobiCom Sep-08,San Francisco, California, USA摘要检测规则：最大允许延时CDT (2s 802.22) 漏检虚警概率 , （0.1 802.22）优化对象：感知频率 感知时间 感知方法(能量or特征)收获： -RSS：接收信号强度 SNR 时也可以工作（突破墙的限

2、制）贡献： 周期带内感知调度算法 影响检测因素：noise uncertainty 噪声不确定度 inter-CRN interference 网间干扰MDPFAPwallSNRthresholdaRSS1、IntroductionthresholdaRSS文章顺序：介绍基于簇传感网络(clustered sensor networks) 对簇大小和簇密度（前人文献没有明确研究）进行研究； 提出带内感知调度算法 （1）在满足感知漏检误检概率的基础上最小化感知时间(感知开销)； （2）在给定RSS的基础上选择最优的检测方法。 分析性能 能量检测和特征检测门界 ； AWGN阴影衰落信道中能量检测下

3、限 。energym inaR SSRelated Work：提出在相邻节点形成簇并连接簇的机制。提出基于簇的传感网络来减少上报延时，通过指定簇头作为本地决策者。通过簇分集和传感器分集增强性能 。评估快速感知的性能时设定每40ms感知1ms.提出基于退避的感知调度算法，但是它的出发点不是基于带内感知的。提出自适应的感知调度算法寻找数据和感知时间的权衡，同样它的出发点也不是带内感知。2、PRELIMINARIES802.22三种信号：模拟电视信号、数字电视信号、无线麦克风文献19中指出： 考虑最小D/U信号比23dB（Desired to Undesired）及DTV信号保护半径134.2km，

4、DTV发射站对CPE排外半径为150.3km.要求： CDT ； 漏检、虚警概率； IDT（授权用户感知门限左图）信道感知模型QP内TSS机制 每个CDT内周期性地分配多个快速感知时间，而精细感知时间是在每个CDT内动态分配。CBP(Coexistence Beacon Protocol) 交换CBP桢用于共存，还可以用于小区建立和保持同步。OR判决准则：信号检测方法：能量检测：6MHz带宽信道上利用频率分集接收多径衰落不明显，考虑阴影衰落。特征检测 导频：8-VSB调制、特定导频信道进行能量检测、10kHz、70kHz、 17dB同步：数据域含313数据段、+5,-5,-5,+5、PN511

5、/PN63 周期平稳：ATSC、DVB-T、难处理的3、spectrum sensor clustering121meanRSSPr12110log()10log()1()2meanclustermeanclusterRSSRRdBRSSRRclusterR簇大小：传感器距离PT(primary transmitter)为r，P1为PT发射功率PTR如图：120.1/1,101clusterRRclusterR例：当R=150.3km, =5.76km.簇密度：文献16指出几十个独立节点的感知增益和更高密度的受相关阴影衰落影响的合作节点的增益相当。文献17给出阴影相关值随距离指数衰减：( )a

6、dR de由经验，郊区a=0.002,相邻传感器R=602m. 传感器布局如下：222(/)3sDsensors md从而：最小密度是由CPE的密度决定的：那么，在最小密度时传感器是否足够多用于合作感知？我们可以知道：由上一节的结论，若 每个簇会有62331个传感器，超过文献16提出的1020。具体操作时可以仅使用一部分传感器的结果。4、带内感知调度算法综述：有效的算法必须在快速感知和精细感知之间权衡，前者快但对噪声不确定度和同频干扰较敏感，后者相反。所以问题是如何安排两种检测方法的周期、检测时间，以在满足检测虚警漏警的要求下最小化感知开销。注：MAC桢大小FS是10ms,所以感知时间要小于1

7、0ms。感知周期：感知次数：均匀分布在0，1上，有：/pT这样M次合作感知的漏检概率：虚警概率是：MDIPTRSSFA和P 是由 和决定的.PTITRSS目标:在给定 和下选择感知周期，最小化感知开销算法：最差情况选择PFA由PFA确定判决门限由判决门限确定漏检概率由漏检概率检验合作漏检指标N-1确定n值M和n有关FAMDICDTFAIFA0PPTRSSP0.1TRSS ifPP else和由 和决定，可在算法中却是由求得，这样在后文给定 和前提下用该算法就有不合理之处了：（ ） 结束； 继续。5、性能评估x/10105.1 带内感知的两个重要因素噪声不确定度：其中 ，x就是噪声不确定度。由多

8、种因素造成。20度以下简单认为是+-1dB. 下面是AWGN信道的噪声不确定度：xSNR WallPower Wall0.5 dB-6.4 dB-101.6 dBm1.0 dB-3.3 dB-98.5 dBm2.0dB-0.2dB-95.4 dBm直观上看，DTV的IDT(授权用户感知门限)=-116dBm-98.5dBm，难以用能量检测，但通过合作可以突破墙的限制。后面会具体提到。低信噪比时，阴影信道性能比AWGN信道好。文献18 指出特征检测的SNR wall随着相干时间的增长而衰落。SNR wall对特征检测不重要。如图网间同频干扰：35km半径的基站用75m的天线发射EIRP(有效全向

9、辐射功率)23.5dBW, 两跳时，B的基站对A的传感器干扰计算：三跳时，为-103dBm,可忽略（因为）。只考虑两跳情况。最坏的信道分配情况时这个干扰功率-00 -88.7dBm(六倍的-96.5)5.2 最佳感知时间和感知频率分开考虑，能量检测：0dB时性能良好，2dB时看出RSS-111.7dBm不起作用，但远大于之前提到的-95.4dBm.2dB时感知时间越长开销却没有改进。此时的噪声不确定度占主导地位。随RSS减小，易见感知时间、频率增长同频干扰相当于增加了传感器噪声，降低SNR1cell和6cell之间降低1.4dB,而gif 12中可看出0.5dB和2dB之间降低了5.5dB，所以噪声不确定度对能量检测的影响较大特征检测：若有相同的采样点特征检测应至少的感知时间：6MHz77 s6.6ms70KHz又不能大于MAC桢10ms,所以： 6.6