CN104125027A - 一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法 - Google Patents

Abstract

一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法，本发明涉及非理想信道下分布式协作频谱感知的方法。本发明是要解决在互联网中频谱资源紧缺，频谱检测的时间长对授权用户造成干扰，频谱资源漏洞以及单用户频谱感知检测性能受无线信道时变阴影衰落严重的问题，而提出一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法。该方法是通过1、用户m向用户n发送信号；2、用户m端接收后，得到检测信号进行频谱检测；3、用户n将信号进行信道估计得到4、用户m端接收得到检测信号进行频谱检测；5、用户n将信号进行信道估计得到6、用户m端接收后得到将进行频谱检测等步骤实现的。本发明应用于非理想信道下分布式协作频谱感知领域。

Description

一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法

技术领域

本发明涉及一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法。

背景技术

近年来，随着无线通信技术的飞速发展，尤其是无线局域网、无线个人域网络等技术的发展，越来越多的人通过这技术以无线连接的方式接入到互联网中。在此过程中，无线资源被不断划分给各种不同的通信系统使用，导致频谱资源越来越紧缺。尽管无线资源的划分已经趋于饱和，但是，近些年来很多研究机构在分析与监测当前无线频谱资源的使用状况是却发现，目前大量珍贵的已经授权的频谱资源并未得到充分的利用，甚至在很多时候几乎没有被使用从而处于空闲状态。认知无线电系统所使用的频谱资源主要包括两类：一类是开放的免授权频段的频谱，这类频谱不属于特定的用户，对这类频谱资源的使用不需要经过授权，且使用该频谱的无线通信系统具有相同的频谱使用优先级；另一类是授权频段当前没有被使用的频谱，即被称为“频谱漏洞”或者“频谱机会”的资源，对这一类频谱资源的使用，受到授权系统的活动情况的限制，授权系统享有最高的频谱使用优先级，认知无线电系统在使用这部分频谱资源时必须确保不干扰到授权系统。

在认知无线电系统中，根据职能的不同，分为认知用户和授权用户，授权用户是被系统所分配频谱资源的用户，而认知用户即为授权用户在休眠状态时所占用其所分配频谱资源的用户。授权用户在不使用其所分配的频谱资源时，可以造成频谱资源的漏洞，这些漏洞可以为认知用户提供频谱资源，使其得到服务的机会。因此认知用户端的频谱感知技术在认知无线电系统中扮演一个很重要的角色，通过该技术可以使认知用户能够寻找到授权用户所不使用的频谱资源。

频谱感知的方法包括两类，单用户频谱感知和多用户频谱感知。虽然单用户频谱感知比较简单，但是检测性能受无线信道中的时变阴影衰落很是严重。随着检测用户数的增加，系统的检测性能也会随之提高。因此多用户频谱感知的技术比较常用。现在多数的多用户频谱感知系统，主要考虑的是在带有一个数据融合处理中心来接收多个用户各自频谱检测的结果，通过一定的规则或算法得到最终的检测结果，然后在通过数据融合处理中心将最终检测结果上报给接收端从而来判定此授权用户是否占用当前所分配的频段。虽然多次检测结果汇总处理能够得到一个比较正确的检测结果，但是在带有融合处理中心的多用户频谱感知的系统中，频谱检测的时间过长势必会对授权用户造成干扰。因此，分布式频谱感知技术被提出。现状多数的分布式频谱感知方法虽然能够在一定程度上解决检测时间过长带来的影响，但是频谱的利用率比较低，并且在认知用户信息传输的过程中授权用户的突然出现势必会增加对授权用户信息传输的干扰，同时带来认知用户与授权用户信息分离的干扰。

发明内容

本发明的目的是为了解决在互联网中频谱资源紧缺，利用率低，频谱检测的时间过长对授权用户造成干扰，从而带来认知用户与授权用户信息分离的干扰，授权用户在不使用其所分配的频谱资源时，造成频谱资源的漏洞以及单用户频谱感知检测性能受无线信道中的时变阴影衰落严重的问题，而提出一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法。

上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：

步骤一、在第一个时间段即第一个传输时隙T₁时，认知用户m向认知用户n发送信号其中，n＝1，2，3，4，...，n，m＝1，2，3，4，...，m；(1)为第一个传输时隙T₁，a代表认知用户m产生的信号；

步骤二、在传输时隙T₁的下一个时间段即第二个传输时隙T₂时，认知用户n放大接收来的信号并将认知用户n要发送的信号添加到放大后接收来的信号中得到信号全部发送给认知用户m，认知用户m端接收信号后进行信道估计和信号分离，得到检测信号并将进行频谱检测，其中，(2)为第二个传输时隙T₂；接收来的信号包括认知用户n发送信号和第一个传输时隙授权用户发送的信号b为认知用户n产生的信号；

步骤三、在传输时隙T₂的下一个时间段即第三个传输时隙T₃时，认知用户m将接收的认知用户n发送的信号和接收第二个传输时隙授权用户发送的信号进行放大后添加到认知用户m本身要发送的信号中得到混合信号全部发送给认知用户n，用户n将信号进行信道估计后得到其中，(3)为第三个传输时隙；

步骤四、在传输时隙T₃的下一个时间段即第四个传输时隙T₄时，将认知用户n端接收的信号为和接收第三个传输时隙授权用户的信号放大后添加到认知用户n本身要发送的信号中，得到混合信号全部发送给认知用户m，认知用户m端接收信号后进行信道估计和信号分离，得到检测信号并将进行频谱检测，其中，(4)为第四个传输时隙；

步骤五、在传输时隙T₄的下一个时间段即第五个传输时隙T₅时，认知用户m将认知用户n发送的信号和第四个传输时隙授权用户的信号放大后添加到认知用户m本身要发送的信号中的混合信号全部发送给认知用户n，用户n将信号进行信道估计后得到其中，(5)为第五个传输时隙；

步骤六、在传输时隙T₅的下一个时间段即第六个传输时隙T₆时，认知用户n将认知用户m发送的信号和第五个传输时隙授权用户的信号放大后添加认知用户n要发送的信号的混合信号全部发送给认知用户m，认知用户m端接收信号后进行信道估计和信号分离，得到检测信号并将进行频谱检测，其中，(6)为第六个传输时隙；即完成了一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法。

发明效果

本发明运用的分布式协作频谱感知的方法是通过两个认知用户在不同的时隙互为中继，然后在放大转发接收到的信号的同时，添加各自所需要传输的信号。在非理想信道和信息分离的情况下，不仅仅能够提高认知用户端的检测概率，同时还能够提高系统的频谱效率。即所提算法的频谱效率是传统分布式协作频谱感知的2倍，这意味着在四个时隙下所提算法能够分别传递两次两个认知用户的信号,而传统分布式协作频谱感知仅仅能够分别传递一次两个认知用户信号。如图3所示，在信息分离误差为5％时，本发明所提方法的检测概率随着信噪比的增加而提高。当认知用户2端的接收信噪比为0dB，第二、四、六时隙的检测概率分别约为62％，83％，86％。这说明随着检测时间的增加，系统的检测概率会增加，但是系统检测概率提升的并不是很大，考虑到检测时间增加带来的时间延迟，第四时隙即为最佳的检测时隙。同时可以看出，信道分离误差对于系统检测概率存在影响。当认知用户2端的接收信噪比为0dB时，本发明所提的第四时隙系统检测概率，与无协作频谱感知检测相比，提高了15％，与传统的分布式频谱感知检测相比，提高了3％。与此同时，在四个时隙中认知用户信号传输的次数增加了1倍，即频谱效率提高了1倍。通过图3可以看出，传统方法在第八时隙与本发明所提的分布式频谱感知方法在第六时隙性能相差无几但是检测时间大为缩短，即说明所提方法性能较优；如图4所示，当信道的估计误差为5％时，信号的分离误差对于系统检测概率的影响不是很明显。随着认知用户2端接收信噪比的增加，系统的检测性能增加。

附图说明

图1是实施例提出的非理想信道下分布式协作频谱感知的方法的模型图；

图2是实施例提出的非理想信道下分布式协作频谱感知的方法的处理过程图；

图3是具体实施方式一提出的分布式协作频谱感知方法在信号分离误差固定为5％、信道估计误差分别为0、5％、10％时第二、四、六个传输时隙各自的频谱检测性能与传统的分布式协作频谱感知方法在第四、第八时隙以及无协作频谱感知方法检测性能的对比示意图；

图4是具体实施方式一提出的分布式协作频谱感知方法在信道估计误差固定为5％、信号分离误差分别为0、5％、10％时第二、四时隙各自的频谱检测性能与无协作频谱感知方法检测性能的对比示意图；

图5是具体实施方式一提出的一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法，具体是按照以下步骤制备的：

步骤一、考虑到TDMA(时分双工)模式，不同的时间段内两个认知用户互为中继进行信号的放大转发；认知用户即为授权用户在休眠状态时所占用其所分配频谱资源的用户；在第一个时间段即第一个传输时隙T₁时，认知用户m向认知用户n发送信号其中，n＝1，2，3，4，...，n，m＝1，2，3，4，...，m；(1)为第一个传输时隙T₁，a代表认知用户m产生的信号；

步骤二、在传输时隙T₁的下一个时间段即第二个传输时隙T₂时，认知用户n放大接收来的信号并将认知用户n要发送的信号添加到放大后接收来的信号中得到信号全部发送给认知用户m，认知用户m端接收信号后进行信道估计和信号分离，得到检测信号并将进行频谱检测，其中，(2)为第二个传输时隙T₂；接收来的信号包括认知用户n发送信号和第一个传输时隙授权用户发送的信号b为认知用户n产生的信号；

步骤三、在传输时隙T₂的下一个时间段即第三个传输时隙T₃时，认知用户m将接收的认知用户n发送的信号和接收第二个传输时隙授权用户发送的信号进行放大后添加到认知用户m本身要发送的信号中得到混合信号全部发送给认知用户n，用户n将信号进行信道估计后得到其中，(3)为第三个传输时隙；

步骤四、在传输时隙T₃的下一个时间段即第四个传输时隙T₄时，将认知用户n端接收的信号为和接收第三个传输时隙授权用户的信号放大后添加到认知用户n本身要发送的信号中，得到混合信号全部发送给认知用户m，认知用户m端接收信号后进行信道估计和信号分离，得到检测信号并将进行频谱检测，其中，(4)为第四个传输时隙；

步骤五、在传输时隙T₄的下一个时间段即第五个传输时隙T₅时，认知用户m将认知用户n发送的信号和第四个传输时隙授权用户的信号放大后添加到认知用户m本身要发送的信号中的混合信号全部发送给认知用户n，用户n将信号进行信道估计后得到其中，(5)为第五个传输时隙；

步骤六、在传输时隙T₅的下一个时间段即第六个传输时隙T₆时，认知用户n将认知用户m发送的信号和第五个传输时隙授权用户的信号放大后添加认知用户n要发送的信号的混合信号全部发送给认知用户m，认知用户m端接收信号后进行信道估计和信号分离，得到检测信号并将进行频谱检测，其中，(6)为第六个传输时隙；如图5即完成了一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法。

本实施方式效果：

本发明运用的分布式协作频谱感知的方法是通过两个认知用户在不同的时隙互为中继，然后在放大转发接收到的信号的同时，添加各自所需要传输的信号。在非理想信道和信息分离的情况下，不仅仅能够提高认知用户端的检测概率，同时还能够提高系统的频谱效率。

如图3所示，在信息分离误差为5％时，本发明所提方法的检测概率随着信噪比的增加而提高。当认知用户2端的接收信噪比为0dB，第二、四、六时隙的检测概率分别约为62％，83％，86％。这说明随着检测时间的增加，系统的检测概率会增加，但是系统检测概率提升的并不是很大，考虑到检测时间增加带来的时间延迟，第四时隙即为最佳的检测时隙。同时可以看出，信道分离误差对于系统检测概率存在影响。当认知用户2端的接收信噪比为0dB时，本发明所提的第四时隙系统检测概率，与无协作频谱感知检测相比，提高了15％，与传统的分布式频谱感知检测相比，提高了3％。与此同时，在四个时隙中认知用户信号传输的次数增加了1倍，即频谱效率提高了1倍。通过图3可以看出，传统方法在第八时隙与本发明所提的分布式频谱感知方法在第六时隙性能相差无几但是检测时间大为缩短，即说明所提方法性能较优；如图4所示，当信道的估计误差为5％时，信号的分离误差对于系统检测概率的影响不是很明显。随着认知用户2端接收信噪比的增加，系统的检测性能增加。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中的授权用户发送的信号得到的过程为：

1)在认知用户无线电系统中，授权用户发送的信号形式是正弦形式，认知用户n和认知用户m所发送的信号为两个阶数不同的Chirp信号；在分数域上Chirp信号的表现形式为一个带宽相当窄的脉冲信号，而正弦信号的表现形式为带宽较宽的宽带信号；说明Chirp信号在分数域有能量聚集的特性，而正弦信号则没有；

2)通过分数傅里叶变换和窄带的分数域滤波器，将认知用户n、认知用户m和授权用户的信号中将要认知用户的信号分离出来；

3)将分离出来的信号中的认知用户的信号去除，剩下的信号即为系统性能检测所需要的授权用户信号。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述步骤二中认知用户n放大接收来的信号表示为：

$y_{\mathrm{mn}}^{\left(1\right)}=\mathrm{\θ}{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)}+h_{\mathrm{mn}}^{\left(1\right)}{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(1\right)}+w_n^{\left(1\right)}$

其中，是第i个传输时隙时当授权用户发送的信号，θ是授权用户存在的指示符，当θ＝1时则代表授权用户存在，当θ＝0时则代表授权用户不存在；代表第i个传输时隙认知用户m与n之间的信道系数，i＝1，2，3....i，考虑到时分双工的模式，h_mn＝h_nm；代表第i个传输时隙授权用户与认知用户n之间的信道系数，i＝1，2，3....i，代表第一个传输时隙认知用户m向认知用户n发送信号代表第一个传输时隙认知用户n端接收到的噪声。其它步骤及参数与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述步骤二中在传输时隙T₁的下一个时间段即第二个传输时隙T₂时，认知用户n放大接收来的信号并将认知用户n要发送的信号添加到放大后接收来的信号中得到信号全部发送给认知用户m，认知用户m端接收信号后进行信道估计和信号分离，得到检测信号并将进行频谱检测具体过程为：

$s_n^{\left(2\right)}=\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{y}_{\mathrm{mn}}^{\left(1\right)}+s_{\mathrm{nb}}^{\left(2\right)}$

其中，为第i个传输时隙认知用户端放大转发的系数，为第二个传输时隙认知用户n要发送的信号；

认知用户m接收到的信号进一步的化简为：

$\begin{array}{c}{y}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}=\mathrm{\θ}{h}_{\mathrm{pm}}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+h_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{s}_n^{\left(2\right)}+w_m^{\left(2\right)}\\ =\mathrm{\θ}(h_{\mathrm{pm}}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})+\sqrt{{\mathrm{\β}}^2}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{h}_{\mathrm{mn}}^{\left(1\right)}{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(1\right)}+h_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(2\right)}+(\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{w}_n^{\left(1\right)}+w_m^{\left(2\right)})\end{array}$

nm代表认知用户n向认知用户m发送信号，是第二个传输时隙时授权用户发送的信号，代表第二个传输时隙认知用户m端接收到的噪声；

进行频谱检测的时候，为了能够提高检测概率，需要首先去除认知用户n和认知用户m所发送的信号；由于认知用户m知道自己在第一个传输时隙所发送的信号形式，则可以被消除；由于含有的项与信号系数有关，同时系统检测是存在信道估计误差，则系统检测时所估计得到的信号系数为其中e₁是信道估计误差；考虑到Chirp信号在分数域的能量聚集性和两个认知用户所传输Chirp阶数的不同，通过分数域窄带滤波器，认知用户n所发送的信号被消除，即其中，为认知用户n所发送信号被分离后的信号，e₂是认知用户n信号分离误差；此时在第二个传输时隙的认知用户m端接收信号经过信道估计和信号分离之后的被检测信号表示为：

$\begin{array}{c}{y}_{\mathrm{md}}^{\left(2\right)}=\mathrm{\θ}(h_{\mathrm{pm}}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})+(e_1+e_2-e_1{e}_2)h_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{s}_{\mathrm{na}}^{\left(2\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{e}_1(2-e_1){\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}\right)}^2{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(1\right)}+(\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{w}_n^{\left(1\right)}+w_m^{\left(2\right)})\end{array}$

由于频谱检测是采用的是能量检测，那么能量检测问题被描述为：

Y＝θH+W

其中，Y为需要进行能量检测的信号时域形式，W代表高斯白噪声，检测H指示取决于：

H₁:θ＝1

H₀:θ＝0

此时，在第二个传输时隙时，H⁽²⁾与W⁽²⁾被分别表示为：

$H^{\left(2\right)}=h_{\mathrm{pm}}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)}$

$W^{\left(2\right)}=(e_1+e_2-e_1{e}_2)h_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{s}_{\mathrm{na}}^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{w}_n^{\left(1\right)}+w_m^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{e}_1(2-e_1){\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}\right)}^2{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(1\right)}$

在认知用户m端检测时，虚警概率和检测概率公式分别表示为：

$F_{u-\mathrm{pf}}^{\left(2\right)}=p(T\left(Y\right)>t|H_0:\mathrm{\θ}=0)=\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}{e}^{-h-\frac{t}{1+K+{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}h+L{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}}\mathrm{dh}$

$F_{u-\mathrm{pd}}^{\left(2\right)}=p(T\left(Y\right)>{t|H}_1:\mathrm{\θ}=1)=\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}{e}^{-h-\frac{t}{1+P_m+K+{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}h+{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{P}_{n}h+L{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}}\mathrm{dh}$

其中，T(Y)＝|Y|²，P_m是认知用户m从授权用户接收到信号的功率；P_n是认知用户n从授权用户接收到信号的功率，K＝(e₁+e₂-e₁e₂)P,L＝{e₁(2-e₁)}²Ph²,P是认知用户m或n所传输的信号功率；h为信道系数，认知用户m端通过能量检测，获得认知用户m端的检测性能。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三中用户n将信号进行信道估计后得到表示为：

$\begin{array}{c}{y}_{\mathrm{nl}}^{\left(3\right)}=\mathrm{\θ}(h_{\mathrm{pn}}^{\left(3\right)}{s}_p^{\left(3\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}}{h}_{\mathrm{mn}}^{\left(3\right)}{h}_{\mathrm{pm}}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{\mathrm{mn}}^{\left(3\right)}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})\\ +e_1(2-e_1){\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}\right)}^2\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}}(\sqrt{{\mathrm{\β}}^2}{h}_{\mathrm{mn}}^{\left(3\right)}{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(1\right)}+s_{\mathrm{nb}}^{\left(2\right)})+h_{\mathrm{mn}}^{\left(3\right)}{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(3\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{\mathrm{mn}}^{\left(3\right)}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{w}_n^{\left(1\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}}{h}_{\mathrm{mn}}^{\left(3\right)}{w}_m^{\left(2\right)}+w_m^{\left(3\right)}\end{array};$ 其中，代表第三个传输时隙认知用户m端接收到的噪声。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤四中得到检测信号表示为：

$\begin{array}{c}{y}_{\mathrm{md}}^{\left(4\right)}=\mathrm{\θ}(h_{\mathrm{pm}}^{\left(4\right)}{s}_p^{\left(4\right)}+h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(3\right)}{s}_p^{\left(3\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^2{h}_{\mathrm{pm}}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^3{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^4{e}_2{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(1\right)}\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^3{e}_2{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(2\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^2{e}_2{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(3\right)}+e_1{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}{e}_2{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(4\right)}\\ +(\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^3{w}_n^{\left(1\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^2{w}_m^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}{w}_n^{\left(3\right)}+w_m^{\left(4\right)})\end{array}$

检测方法为能量检测，方法与在第二个传输时隙的检测方法相同；其中，代表第四个传输时隙认知用户m端接收到的噪声；代表第三个传输时隙认知用户n端接收到的噪声，d为检测信号，是在mn的基础上考虑信道误差和信号分离误差之后的信号。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤四中得到混合信号表示为：

$\begin{array}{c}{y}_{\mathrm{mn}}^{\left(4\right)}=\mathrm{\θ}(h_{\mathrm{pm}}^{\left(4\right)}{s}_p^{\left(4\right)}+h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(3\right)}{s}_p^{\left(3\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^3{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^2{h}_{\mathrm{pm}}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^3{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^4{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(1\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^3{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(2\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^2{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(3\right)}\\ +(\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^3{w}_n^{\left(1\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^2{w}_m^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}{w}_n^{\left(3\right)}+w_m^{\left(4\right)})+h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(4\right)}\end{array}$

。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤五中用户n将信号进行信道估计后得到表示为：

$\begin{array}{c}{y}_{\mathrm{nl}}^{\left(5\right)}=\mathrm{\θ}(h_{\mathrm{pn}}^{\left(5\right)}{s}_p^{\left(5\right)}+h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{h}_{\mathrm{pm}}^{\left(4\right)}{s}_p^{\left(4\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^2{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(3\right)}{s}_p^{\left(3\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^3{h}_{\mathrm{pm}}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^4{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})\\ +h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(5\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^5{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(1\right)}\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^4{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(2\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^3{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(3\right)}\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^2{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(4\right)}\\ +(\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^4{w}_n^{\left(1\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^3{w}_m^{\left(2\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^2{w}_n^{\left(3\right)}+h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{w}_m^{\left(4\right)}+w_n^{\left(5\right)})\end{array},$ 其中，代表第五个传输时隙认知用户n端接收到的噪声。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：

$\begin{array}{c}{y}_{\mathrm{md}}^{\left(6\right)}=\mathrm{\θ}(h_{\mathrm{pm}}^{\left(6\right)}{s}_p^{\left(6\right)}+h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(5\right)}{s}_p^{\left(5\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^2{h}_{\mathrm{pm}}^{\left(4\right)}{s}_p^{\left(4\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^3{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(3\right)}{s}_p^{\left(3\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^4{h}_{\mathrm{pm}}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^5{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})\\ +e_1{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}{e}_2{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(6\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^6{e}_2{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(1\right)}\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^5{e}_2{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(2\right)}\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^4{e}_2{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(3\right)}\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^3{e}_2{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(4\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^2{e}_2{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(5\right)}\\ +(\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^5{w}_n^{\left(1\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^4{w}_m^{\left(2\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^3{w}_n^{\left(3\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^2{w}_m^{\left(4\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}{w}_n^{\left(5\right)}+w_m^{\left(6\right)})\end{array}$

其中，代表第六个传输时隙认知用户m端接收到的噪声；检测方法为能量检测，方法与在第二个传输时隙的检测方法相同。其它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。

采用以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例一：

依照认知无线电系统的参数要求，仿真参数设置如下：系统中1个授权用户，2个认知用户，认知用户端的放大系数固定且为系统的虚警概率为0.1，认知用户间和认知用户与授权用户间的信道均为平坦衰落信道；

在认知用户无线电系统中，授权用户发送的信号形式是正弦形式，两个认知用户所发送的信号为两个阶数不同的Chirp信号。在分数域上Chirp信号的表现形式为一个带宽相当窄的脉冲信号，而正弦信号的表现形式为带宽较宽的宽带信号。说明Chirp信号在分数域有能量聚集的特性，而正弦信号则没有。通过分数傅里叶变换和窄带的分数域滤波器，可以从混合两个认知用户和授权用户的信号中将认知用户的信号分离出来，然后从混合的信号中将认知用户的信号去除，剩下的即为系统性能检测所需要的授权用户信号。

第一个时隙认知用户2接收到的信号包括认知用户1的信号也包括授权用户发射到的信号。则认知用户2接收到的信号可以表示为：

$y_{12}^{\left(1\right)}=\mathrm{\θ}{h}_{p2}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)}+h_{12}^{\left(1\right)}{s}_{1a}^{\left(1\right)}+w_2^{\left(1\right)}$

其中，是第一个时隙时当授权用户存在是所发送的信号，θ是授权用户存在的指示符，当θ＝1时则代表授权用户存在，当θ＝0时则代表授权用户不存在。代表第i时隙认知用户1与2之间的信道系数，考虑到时分双工的模式，h₁₂＝h₂₁。代表第i时隙授权用户与认知用户2之间的信道系数，代表认知用户1传输的信号，代表认知用户端接收到的噪声。

第二个时隙认知用户1接收到的信号形式为：

$s_2^{\left(2\right)}=\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{y}_{12}^{\left(1\right)}+s_{2a}^{\left(2\right)}$

其中，为第i个时隙认知用户端放大转发的系数，为认知用户2所添加的自身传输的信号信息。认知用户1接收到的信号可以进一步的化简为：

$\begin{array}{c}{y}_{21}^{\left(2\right)}=\mathrm{\θ}{h}_{p1}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+h_{21}^{\left(2\right)}{s}_2^{\left(2\right)}+w_1^{\left(2\right)}\\ =\mathrm{\θ}(h_{p1}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{21}^{\left(2\right)}{h}_{p2}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})+\sqrt{{\mathrm{\β}}^2}{h}_{21}^{\left(2\right)}{h}_{12}^{\left(1\right)}{s}_{1a}^{\left(1\right)}+h_{21}^{\left(2\right)}{s}_{2a}^{\left(2\right)}+(\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{21}^{\left(2\right)}{w}_2^{\left(1\right)}+w_1^{\left(2\right)})\end{array}$

进行频谱检测的时候，为了能够提高检测概率，需要首先去除认知用户1和认知用户2所发送的信号。由于认知用户1知道自己在第一个时隙所发送的信号形式，则可以被消除。由于含有的项与信号系数有关，同时系统检测是存在信道估计误差，则系统检测时所估计得到的信号系数为其中e₁是信道估计误差。考虑到Chirp信号在分数域的能量聚集性和两个认知用户所传输Chirp阶数的不同，通过分数域窄带滤波器，认知用户2所发送的信号可以被消除，即其中e₂是信号分离误差。此时在认知用户1端被检测的信号可以被表示为如图1：

$\begin{array}{c}{y}_{1d}^{\left(2\right)}=\mathrm{\θ}(h_{p1}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{21}^{\left(2\right)}{h}_{p2}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})+(e_1+e_2-e_1{e}_2)h_{21}^{\left(2\right)}{s}_{2a}^{\left(2\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{e}_1(2-e_1){\left(h_{21}^{\left(2\right)}\right)}^2{s}_{1a}^{\left(1\right)}+(\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{21}^{\left(2\right)}{w}_2^{\left(1\right)}+w_1^{\left(2\right)})\end{array}$

由于频谱检测是采用的是能量检测，那么能量检测问题可以被描述为：

Y＝θH+W

其中，Y为要被检测的信号，W代表高斯白噪声，检测H指示取决于：

H₁:θ＝1

H₀:θ＝0

此时，在第二时隙时，H与W可以被分别表示为：

$H^{\left(2\right)}=h_{p1}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{21}^{\left(2\right)}{h}_{p2}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)}$

$W^{\left(2\right)}=(e_1+e_2-e_1{e}_2)h_{21}^{\left(2\right)}{s}_{2a}^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{21}^{\left(2\right)}{w}_2^{\left(1\right)}+w_1^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{e}_1(2-e_1){\left(h_{21}^{\left(2\right)}\right)}^2{s}_{1a}^{\left(1\right)}$

在认知用户1端检测时，虚警概率和检测概率公式可以分别表示为：

$F_{u-\mathrm{pf}}^{\left(2\right)}=p(T\left(Y\right)>t|H_0:\mathrm{\θ}=0)=\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}{e}^{-h-\frac{t}{1+K+{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}h+L{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}}\mathrm{dh}$

$F_{u-\mathrm{pd}}^{\left(2\right)}=p(T\left(Y\right)>{t|H}_1:\mathrm{\θ}=1)=\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}{e}^{-h-\frac{t}{1+P_1+K+{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}h+{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{P}_{2}h+L{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}}\mathrm{dh}$

其中，T(Y)＝|Y|²，P₁和P₂是认知用户1与2从授权用户接收到信号的功率，K＝(e₁+e₂-e₁e₂)P,L＝{e₁(2-e₁)}²Ph²,P是认知用户1与2所传输的信号功率。此时通过能量检测，可以获得认知用户1端的检测性能。

第三个时隙认知用户2端接收到信号处理后发送的信号可以表示为：

$\begin{array}{c}{y}_{2m}^{\left(3\right)}=\mathrm{\θ}(h_{p2}^{\left(3\right)}{s}_p^{\left(3\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}}{h}_{12}^{\left(3\right)}{h}_{p1}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{12}^{\left(3\right)}{h}_{21}^{\left(2\right)}{h}_{p2}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})\\ +e_1(2-e_1){\left(h_{21}^{\left(2\right)}\right)}^2\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}}(\sqrt{{\mathrm{\β}}^2}{h}_{12}^{\left(3\right)}{s}_{1a}^{\left(1\right)}+s_{2a}^{\left(2\right)})+h_{12}^{\left(3\right)}{s}_{1b}^{\left(3\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{12}^{\left(3\right)}{h}_{21}^{\left(2\right)}{w}_2^{\left(1\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}}{h}_{12}^{\left(3\right)}{w}_1^{\left(2\right)}+w_2^{\left(3\right)}\end{array}$

第四个时隙认知用户1端进行频谱检测的信号可以表示为如图2：

$\begin{array}{c}{y}_{1d}^{\left(4\right)}=\mathrm{\θ}(h_{p1}^{\left(4\right)}{s}_p^{\left(4\right)}+h_{21}^{\left(4\right)}\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{h}_{p2}^{\left(3\right)}{s}_p^{\left(3\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{21}^{\left(4\right)}\right)}^2{h}_{p1}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{21}^{\left(4\right)}\right)}^3{h}_{p2}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{21}^{\left(4\right)}\right)}^4{e}_2{s}_{1a}^{\left(1\right)}\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{21}^{\left(4\right)}\right)}^3{e}_2{s}_{2a}^{\left(2\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{21}^{\left(4\right)}\right)}^2{e}_2{s}_{1b}^{\left(3\right)}+e_1{h}_{21}^{\left(4\right)}{e}_2{s}_{2b}^{\left(4\right)}\\ +(\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{21}^{\left(4\right)}\right)}^3{w}_2^{\left(1\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{21}^{\left(4\right)}\right)}^2{w}_1^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{h}_{21}^{\left(4\right)}{w}_2^{\left(3\right)}+w_1^{\left(4\right)})\end{array}$

检测方法为能量检测，方法与在第二时隙的检测方法相同。

第五个时隙认知用户1所发送的信号可以表示为：

$\begin{array}{c}{y}_{1m}^{\left(4\right)}=\mathrm{\θ}(h_{p1}^{\left(4\right)}{s}_p^{\left(4\right)}+h_{21}^{\left(4\right)}\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{h}_{p2}^{\left(3\right)}{s}_p^{\left(3\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^3{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{21}^{\left(4\right)}\right)}^2{h}_{p1}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{21}^{\left(4\right)}\right)}^3{h}_{p2}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{21}^{\left(4\right)}\right)}^4{s}_{1a}^{\left(1\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{21}^{\left(4\right)}\right)}^3{s}_{2a}^{\left(2\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{21}^{\left(4\right)}\right)}^2{s}_{1b}^{\left(3\right)}\\ +(\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{21}^{\left(4\right)}\right)}^3{w}_2^{\left(1\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{21}^{\left(4\right)}\right)}^2{w}_1^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{h}_{21}^{\left(4\right)}{w}_2^{\left(3\right)}+w_1^{\left(4\right)})+h_{21}^{\left(4\right)}{s}_{2b}^{\left(4\right)}\end{array}$

在认知用户2端接收认知用户1所发送的信号根据信道估计去除同时放大添加本身信号发送给认知用户1，则所发送的信号可以表示为：

$\begin{array}{c}{y}_{2m}^{\left(5\right)}=\mathrm{\θ}(h_{p2}^{\left(5\right)}{s}_p^{\left(5\right)}+h_{12}^{\left(5\right)}\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{h}_{p1}^{\left(4\right)}{s}_p^{\left(4\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{12}^{\left(5\right)}\right)}^2{h}_{p2}^{\left(3\right)}{s}_p^{\left(3\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{12}^{\left(5\right)}\right)}^3{h}_{p1}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{12}^{\left(5\right)}\right)}^4{h}_{p2}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})\\ +h_{12}^{\left(5\right)}{s}_{3a}^{\left(5\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{12}^{\left(5\right)}\right)}^5{s}_{1a}^{\left(1\right)}\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{12}^{\left(5\right)}\right)}^4{s}_{2a}^{\left(2\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{12}^{\left(5\right)}\right)}^3{s}_{1b}^{\left(3\right)}\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{12}^{\left(5\right)}\right)}^2{s}_{2b}^{\left(4\right)}\\ +(\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{12}^{\left(5\right)}\right)}^4{w}_2^{\left(1\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{12}^{\left(5\right)}\right)}^3{w}_1^{\left(2\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{12}^{\left(5\right)}\right)}^2{w}_2^{\left(3\right)}+h_{12}^{\left(5\right)}\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{w}_1^{\left(4\right)}+w_2^{\left(5\right)})\end{array}$

第六时隙认知用户1端进行频谱检测时的信号形式为：

$\begin{array}{c}{y}_{1d}^{\left(6\right)}=\mathrm{\θ}(h_{p1}^{\left(6\right)}{s}_p^{\left(6\right)}+h_{21}^{\left(6\right)}\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{h}_{p2}^{\left(5\right)}{s}_p^{\left(5\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{21}^{\left(6\right)}\right)}^2{h}_{p1}^{\left(4\right)}{s}_p^{\left(4\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{21}^{\left(6\right)}\right)}^3{h}_{p2}^{\left(3\right)}{s}_p^{\left(3\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{21}^{\left(6\right)}\right)}^4{h}_{p1}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{21}^{\left(6\right)}\right)}^5{h}_{p2}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})\\ +e_1{h}_{21}^{\left(6\right)}{e}_2{s}_{3b}^{\left(6\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{21}^{\left(6\right)}\right)}^6{e}_2{s}_{1a}^{\left(1\right)}\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{21}^{\left(6\right)}\right)}^5{e}_2{s}_{2a}^{\left(2\right)}\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{21}^{\left(6\right)}\right)}^4{e}_2{s}_{1b}^{\left(3\right)}\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{21}^{\left(6\right)}\right)}^3{e}_2{s}_{2b}^{\left(4\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{21}^{\left(6\right)}\right)}^2{e}_2{s}_{3a}^{\left(5\right)}\\ +(\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{21}^{\left(6\right)}\right)}^5{w}_2^{\left(1\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{21}^{\left(6\right)}\right)}^4{w}_1^{\left(2\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{21}^{\left(6\right)}\right)}^3{w}_2^{\left(3\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{21}^{\left(6\right)}\right)}^2{w}_1^{\left(4\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{h}_{21}^{\left(6\right)}{w}_2^{\left(5\right)}+w_1^{\left(6\right)})\end{array}$

检测方法为能量检测，方法与在第二时隙的检测方法相同。

图3是分布式协作频谱感知方法在信号分离误差固定为5％、信道估计误差分别为0、5％、10％时第二、四、六时隙各自的频谱检测性能与传统的分布式协作频谱感知方法在第四、第八时隙以及无协作频谱感知方法检测性能的对比示意图。在信息分离误差为5％时，本发明所提方法的检测概率随着信噪比的增加而提高。当认知用户2端的接收信噪比为0dB，第二、四、六时隙的检测概率分别约为62％，83％，86％。这说明随着检测时间的增加，系统的检测概率会增加，但是系统检测概率提升的并不是很大，考虑到检测时间增加带来的时间延迟，第四时隙即为最佳的检测时隙。同时可以看出，信道分离误差对于系统检测概率存在影响。当认知用户2端的接收信噪比为0dB时，本发明所提的第四时隙系统检测概率，与无协作频谱感知检测相比，提高了15％，与传统的分布式频谱感知检测相比，提高了3％。与此同时，在四个时隙中认知用户信号传输的次数增加了1倍，即频谱效率提高了1倍。通过图3可以看出，传统方法在第八时隙与本发明所提的分布式频谱感知方法在第六时隙性能相差无几但是检测时间大为缩短，即说明本发明所提方法性能较优；

图4是分布式协作频谱感知方法在信道估计误差固定为5％、信号分离误差分别为0、5％、10％时第二、四时隙各自的频谱检测性能与无协作频谱感知方法检测性能的对比示意图。可以看出，当信道的估计误差为5％时，信号的分离误差对于系统检测概率的影响不是很明显。随着认知用户2端接收信噪比的增加，系统的检测性能增加；

由以上实施方案可以看出，本发明提供的非理想信道下分布式协作频谱感知的方法，在存在信道估计误差和信息分离误差的情况下，依旧可以有效地提高系统的检测概率性能和系统的频谱效率；

本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法，其特征在于：一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法具体是按照以下步骤进行的：

步骤一、在第一个时间段即第一个传输时隙T₁时，认知用户m向认知用户n发送信号其中，n＝1，2，3，4，...，n，m＝1，2，3，4，...，m；(1)为第一个传输时隙T₁，a代表认知用户m产生的信号；

步骤二、在传输时隙T₁的下一个时间段即第二个传输时隙T₂时，认知用户n放大接收来的信号并将认知用户n要发送的信号添加到放大后接收来的信号中得到信号全部发送给认知用户m，认知用户m端接收信号后进行信道估计和信号分离，得到检测信号并将进行频谱检测，其中，(2)为第二个传输时隙T2；接收来的信号包括认知用户n发送信号和第一个传输时隙授权用户发送的信号b为认知用户n产生的信号；

步骤三、在传输时隙T₂的下一个时间段即第三个传输时隙T₃时，认知用户m将接收的认知用户n发送的信号和接收第二个传输时隙授权用户发送的信号进行放大后添加到认知用户m本身要发送的信号中得到混合信号全部发送给认知用户n，用户n将信号进行信道估计后得到其中，(3)为第三个传输时隙；

步骤四、在传输时隙T₃的下一个时间段即第四个传输时隙T₄时，将认知用户n端接收的信号为和接收第三个传输时隙授权用户的信号放大后添加到认知用户n本身要发送的信号中，得到混合信号全部发送给认知用户m，认知用户m端接收信号后进行信道估计和信号分离，得到检测信号并将进行频谱检测，其中，(4)为第四个传输时隙；

步骤五、在传输时隙T₄的下一个时间段即第五个传输时隙T₅时，认知用户m将认知用户n发送的信号和第四个传输时隙授权用户的信号放大后添加到认知用户m本身要发送的信号中的混合信号全部发送给认知用户n，用户n将信号进行信道估计后得到其中，(5)为第五个传输时隙；

步骤六、在传输时隙T₅的下一个时间段即第六个传输时隙T₆时，认知用户n将认知用户m发送的信号和第五个传输时隙授权用户的信号放大后添加认知用户n要发送的信号的混合信号全部发送给认知用户m，认知用户m端接收信号后进行信道估计和信号分离，得到检测信号并将进行频谱检测，其中，(6)为第六个传输时隙；即完成了一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法。

2.根据权利要求1所述一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法，其特征在于：步骤二中的授权用户发送的信号得到的过程为：

1)在认知用户无线电系统中，授权用户发送的信号形式是正弦形式，认知用户n和认知用户m所发送的信号为两个阶数不同的Chirp信号；

2)通过分数傅里叶变换和窄带的分数域滤波器，将认知用户n、认知用户m和授权用户的信号中将要认知用户的信号分离出来；

3)将分离出来的信号中的认知用户的信号去除，剩下的信号即为系统性能检测所需要的授权用户信号。

3.根据权利要求1所述一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法，其特征在于：所述步骤二中认知用户n放大接收来的信号表示为：

$y_{\mathrm{mn}}^{\left(1\right)}=\mathrm{\θ}{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)}+h_{\mathrm{mn}}^{\left(1\right)}{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(1\right)}+w_n^{\left(1\right)}$

其中，是第i个传输时隙时当授权用户发送的信号，θ是授权用户存在的指示符，当θ＝1时则代表授权用户存在，当θ＝0时则代表授权用户不存在；代表第i个传输时隙认知用户m与n之间的信道系数，i＝1，2，3....i，时分双工的模式，h_mn＝h_nm；代表第i个传输时隙授权用户与认知用户n之间的信道系数，i＝1，2，3....i，代表第一个传输时隙认知用户m向认知用户n发送信号代表第一个传输时隙认知用户n端接收到的噪声。

4.根据权利要求1所述一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法，其特征在于：所述步骤二中在传输时隙T₁的下一个时间段即第二个传输时隙T₂时，认知用户n放大接收来的信号并将认知用户n要发送的信号添加到放大后接收来的信号中得到信号全部发送给认知用户m，认知用户m端接收信号后进行信道估计和信号分离，得到检测信号并将进行频谱检测具体过程为：

$s_n^{\left(2\right)}=\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{y}_{\mathrm{mn}}^{\left(1\right)}+s_{\mathrm{nb}}^{\left(2\right)}$

其中，为第i个传输时隙认知用户端放大转发的系数，为第二个传输时隙认知用户n要发送的信号；

认知用户m接收到的信号进一步的化简为：

$\begin{array}{c}{y}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}=\mathrm{\θ}{h}_{\mathrm{pm}}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+h_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{s}_n^{\left(2\right)}+w_m^{\left(2\right)}\\ =\mathrm{\θ}(h_{\mathrm{pm}}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})+\sqrt{{\mathrm{\β}}^2}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{h}_{\mathrm{mn}}^{\left(1\right)}{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(1\right)}+h_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(2\right)}+(\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{w}_n^{\left(1\right)}+w_m^{\left(2\right)})\end{array}$

nm代表认知用户n向认知用户m发送信号，是第二个传输时隙时授权用户发送的信号，代表第二个传输时隙认知用户m端接收到的噪声；

系统检测时所估计得到的信号系数为其中e₁是信道估计误差；认知用户n所发送的信号被消除，即其中，为认知用户n所发送信号被分离后的信号，e₂是认知用户n信号分离误差；此时在第二个传输时隙的认知用户m端接收信号经过信道估计和信号分离之后的被检测信号表示为：

$\begin{array}{c}{y}_{\mathrm{md}}^{\left(2\right)}=\mathrm{\θ}(h_{\mathrm{pm}}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})+(e_1+e_2-e_1{e}_2)h_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{s}_{\mathrm{na}}^{\left(2\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{e}_1(2-e_1){\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}\right)}^2{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(1\right)}+(\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{w}_n^{\left(1\right)}+w_m^{\left(2\right)})\end{array}$

由于频谱检测是采用的是能量检测，那么能量检测问题被描述为：

Y＝θH+W

其中，Y为需要进行能量检测的信号时域形式，W代表高斯白噪声，检测H指示取决于：

H₁：θ＝1

H₀：θ＝0

此时，在第二个传输时隙时，H⁽²⁾与W⁽²⁾被分别表示为：

$H^{\left(2\right)}=h_{\mathrm{pm}}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)}$

$W^{\left(2\right)}=(e_1+e_2-e_1{e}_2)h_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{s}_{\mathrm{na}}^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{w}_n^{\left(1\right)}+w_m^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{e}_1(2-e_1){\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}\right)}^2{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(1\right)}$

在认知用户m端检测时，虚警概率和检测概率公式分别表示为：

$F_{u-\mathrm{pf}}^{\left(2\right)}=p(T\left(Y\right)>t|H_0:\mathrm{\θ}=0)=\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}{e}^{-h-\frac{t}{1+K+{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}h+L{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}}\mathrm{dh}$

$F_{u-\mathrm{pd}}^{\left(2\right)}=p(T\left(Y\right)>{t|H}_1:\mathrm{\θ}=1)=\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}{e}^{-h-\frac{t}{1+P_m+K+{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}h+{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{P}_{n}h+L{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}}\mathrm{dh}$

其中，T(Y)＝|Y|²，P_m是认知用户m从授权用户接收到信号的功率；P_n是认知用户n从授权用户接收到信号的功率，K＝(e₁+e₂-e₁e₂)P,L＝{e₁(2-e₁)}²Ph²,P是认知用户m或n所传输的信号功率；h为信道系数，认知用户m端通过能量检测，获得认知用户m端的检测性能。

5.根据权利要求1所述一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法，其特征在于：步骤三中用户n将信号进行信道估计后得到表示为：

$\begin{array}{c}{y}_{\mathrm{nl}}^{\left(3\right)}=\mathrm{\θ}(h_{\mathrm{pn}}^{\left(3\right)}{s}_p^{\left(3\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}}{h}_{\mathrm{mn}}^{\left(3\right)}{h}_{\mathrm{pm}}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{\mathrm{mn}}^{\left(3\right)}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})\\ +e_1(2-e_1){\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}\right)}^2\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}}(\sqrt{{\mathrm{\β}}^2}{h}_{\mathrm{mn}}^{\left(3\right)}{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(1\right)}+s_{\mathrm{nb}}^{\left(2\right)})+h_{\mathrm{mn}}^{\left(3\right)}{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(3\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}}{h}_{\mathrm{mn}}^{\left(3\right)}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(2\right)}{w}_n^{\left(1\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}}{h}_{\mathrm{mn}}^{\left(3\right)}{w}_m^{\left(2\right)}+w_m^{\left(3\right)}\end{array}$

其中，代表第三个传输时隙认知用户m端接收到的噪声。

6.根据权利要求1所述一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法，其特征在于：步骤四中得到检测信号表示为：

$\begin{array}{c}{y}_{\mathrm{md}}^{\left(4\right)}=\mathrm{\θ}(h_{\mathrm{pm}}^{\left(4\right)}{s}_p^{\left(4\right)}+h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(3\right)}{s}_p^{\left(3\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^2{h}_{\mathrm{pm}}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^3{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^4{e}_2{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(1\right)}\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^3{e}_2{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(2\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^2{e}_2{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(3\right)}+e_1{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}{e}_2{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(4\right)}\\ +(\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^3{w}_n^{\left(1\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^2{w}_m^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}{w}_n^{\left(3\right)}+w_m^{\left(4\right)})\end{array}$

其中，代表第四个传输时隙认知用户m端接收到的噪声；代表第三个传输时隙认知用户n端接收到的噪声；d为检测信号。

7.根据权利要求1所述一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法，其特征在于：步骤四中得到混合信号表示为：

$\begin{array}{c}{y}_{\mathrm{mn}}^{\left(4\right)}=\mathrm{\θ}(h_{\mathrm{pm}}^{\left(4\right)}{s}_p^{\left(4\right)}+h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(3\right)}{s}_p^{\left(3\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^3{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^2{h}_{\mathrm{pm}}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^3{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^4{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(1\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^3{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(2\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^2{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(3\right)}\\ +(\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^3{w}_n^{\left(1\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}\right)}^2{w}_m^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}{w}_n^{\left(3\right)}+w_m^{\left(4\right)})+h_{\mathrm{nm}}^{\left(4\right)}{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(4\right)}\end{array}.$

8.根据权利要求1所述一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法，其特征在于：步骤五中用户n将信号进行信道估计后得到表示为：

$\begin{array}{c}{y}_{\mathrm{nl}}^{\left(5\right)}=\mathrm{\θ}(h_{\mathrm{pn}}^{\left(5\right)}{s}_p^{\left(5\right)}+h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{h}_{\mathrm{pm}}^{\left(4\right)}{s}_p^{\left(4\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^2{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(3\right)}{s}_p^{\left(3\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^3{h}_{\mathrm{pm}}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^4{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})\\ +h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(5\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^5{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(1\right)}\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^4{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(2\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^3{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(3\right)}\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^2{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(4\right)}\\ +(\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^4{w}_n^{\left(1\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^3{w}_m^{\left(2\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{\left(h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\right)}^2{w}_n^{\left(3\right)}+h_{\mathrm{mn}}^{\left(5\right)}\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}}{w}_m^{\left(4\right)}+w_n^{\left(5\right)})\end{array}$

其中，代表第五个传输时隙认知用户n端接收到的噪声。

9.根据权利要求1所述一种非理想信道下分布式协作频谱感知的方法，其特征在于：步骤六得到检测信号形式为：

$\begin{array}{c}{y}_{\mathrm{md}}^{\left(6\right)}=\mathrm{\θ}(h_{\mathrm{pm}}^{\left(6\right)}{s}_p^{\left(6\right)}+h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(5\right)}{s}_p^{\left(5\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^2{h}_{\mathrm{pm}}^{\left(4\right)}{s}_p^{\left(4\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^3{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(3\right)}{s}_p^{\left(3\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^4{h}_{\mathrm{pm}}^{\left(2\right)}{s}_p^{\left(2\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^5{h}_{\mathrm{pn}}^{\left(1\right)}{s}_p^{\left(1\right)})\\ +e_1{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}{e}_2{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(6\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^6{e}_2{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(1\right)}\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^5{e}_2{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(2\right)}\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^4{e}_2{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(3\right)}\\ +e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^3{e}_2{s}_{\mathrm{nb}}^{\left(4\right)}+e_1(2-e_1)\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^2{e}_2{s}_{\mathrm{ma}}^{\left(5\right)}\\ +(\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^5{w}_n^{\left(1\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(3\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^4{w}_m^{\left(2\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(4\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^3{w}_n^{\left(3\right)}+\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(5\right)}{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{\left(h_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}\right)}^2{w}_m^{\left(4\right)}\\ +\sqrt{{\mathrm{\β}}^{\left(6\right)}}{h}_{\mathrm{nm}}^{\left(6\right)}{w}_n^{\left(5\right)}+w_m^{\left(6\right)})\end{array}$

其中，代表第六个传输时隙认知用户m端接收到的噪声。