一種門限自適應的認知車聯網頻譜感知算法

林惠嬌 胡斌杰 齊嘉杰

【摘? 要】能量檢測中門限值的設定直接影響頻譜感知的檢測性能。認知車輛的移動性導致了車載通信環境的動態變化，提出了一種基于FCM的動態雙門限能量檢測算法，門限值隨環境自適應變化，雙門限檢測算法消除了噪聲不確定的影響。仿真結果表明，所提算法在車載通信場景中具有很好的自適應性，檢測性能更好。

【關鍵詞】認知車聯網;頻譜感知;FCM;門限值

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2019.08.014? ? ? 中圖分類號：TN929.5

文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1006-1010（2019）08-0077-06

引用格式：林惠嬌，胡斌杰，齊嘉杰. 一種門限自適應的認知車聯網頻譜感知算法[J]. 移動通信， 2019，43（8）： 77-82.

[Abstract]?The setting of the threshold value in the energy detection algorithm directly affects the detection performance of the spectrum sensing. The mobility of cognitive vehicles causes dynamic changes in the vehicle communication environment. Hence a dynamic double-threshold energy detection algorithm based on FCM is proposed in this paper， where the threshold value changes adaptively with the environment and the double-threshold detection algorithm eliminates the influence of noise uncertainty. Simulation results show that the proposed algorithm has good adaptability and better detection performance in vehicle communication scenarios.

CR-VANETs; spectrum sensing; FCM; threshold

1? ?引言

隨著科技的發展，人們對出行的安全性、舒適性的要求也越來越高。智能交通系統應運而生，它提高了道路安全性和交通運輸效率[1]。車載自組織網絡是智能交通系統的重要組成部分。隨著人們對道路安全業務和車載娛樂服務的要求越來越高，各類車載通信業務爆發式增長，導致用于車載自組網通信的無線電頻譜資源的匱乏[2]。為了解決這一問題，將認知無線電技術引入到車載自組織網絡中，認知車聯網（Cognitive Radio enabled Vehicular Ad-hoc Networks， CR-VANETs）應運而生[3]。認知無線電技術是一種新型的頻譜共享技術，它可以機會性地接入授權頻段中未充分利用的部分，為車載通信提供額外的頻譜資源。在認知無線電網絡中，主用戶是對某特定頻段擁有較高優先權的用戶，未被授權的用戶被定義為次用戶，認知車聯網中具有認知功能的車輛即為次用戶，也稱為認知車輛。頻譜感知技術是認知無線電系統中實現授權頻譜資源再利用的首要環節。因此，認知車聯網中頻譜感知技術的研究至關重要。

現有的CR-VANETs頻譜感知技術有能量檢測、循環平穩特征檢測、匹配濾波器檢測等[4]。針對車聯網的復雜通信環境，文獻[5]提出使用路側單元連續感知預選的信道群，先通過快速的能量感知，粗略估計信道是否可用，然后在移動車載終端，結合路側單元的指示，針對篩選后的信道集進行精確感知的兩階段頻譜感知方案。文獻[6]提出了一種基于最佳閾值的能量檢測方案，基于漏檢概率和虛警概率之間的權衡來得出最佳閾值，定義自適應閾值因子，提高低信噪比環境下的檢測概率。文獻[7]提出了基于循環平穩改進的能量檢測，可以提高在低信噪比環境中主用戶的檢測概率，易于實現且降低了復雜度，文中采用信號的周期平穩性降低噪聲對檢測性能的影響。文獻[8]提出一種基于離散小波變換的高精度、低復雜度的自適應閾值能量檢測算法。

由于能量檢測實現簡單，計算復雜度低且檢測速度快，因此，本文應用能量檢測算法進行頻譜感知，并在此基礎上進行改進，提出了一種基于FCM的動態雙門限能量檢測算法，利用FCM算法在動態變化的車載通信環境中獲取自適應門限，引入雙門限克服噪聲不確定性對頻譜感知的不良影響。

2? ?系統模型

本文針對現有認知車聯網中頻譜感知技術存在的問題，提出了一種基于FCM獲取自適應雙門限值的能量檢測算法。所提算法在認知車輛不斷移動的通信環境中，能夠隨著環境的變化自適應獲取門限值，保證頻譜感知的性能不受影響，同時引入了雙門限檢測，克服了噪聲不確定性的影響。仿真結果表明，所提算法在車聯網場景下具有較好的檢測性能。

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