【《监听时间的优化分析案例》2200字】

监听时间的优化分析案例1.1监听时间优化方案搭建首先，假设在一个认知无线网络里，获取了一段属于主要用户管辖的频谱，然后将其作一条信道。然后，假设在一个系统里有一条主要通路和一条次要通路。主要通路上有一个主要发射机和一个主要接收机，次要通路上也有。其大体结构如图5所示。为了访问信道，次要用户需要监测信道状态，主要是为了避免主要用户和次要用户之间发生冲撞。在本文中，由于只存在一个主要用户和一个次要用户，所以选择非协作监听里的能量检测方式来对频谱进行监测。信道状态的监测是一个二元假说问题，当信道闲置时，监测结果用表示；当信道正在被占用时，监听结果用表示。具体可写作如下：(1)(2)上述表示的是次要用户在次要接收机上接收到的信号，表示的是均值为0，方差为的加性高斯白噪声，表示的是主要用户从主要发射机发出的信号，表示的是主要发射机到次要接收机之间的信道增益。图5系统模型如果主要用户存在，那么对应的概率就叫监测概率，用表示；如果主要用户实际没有出现在指定信道上，但是监测结果错误，对应的概率叫虚警概率，用表示。其表达公式如下[12]：(3)(4)上述公式中，表示次要用户需要访问指定频带时，对主要用户的活动状态进行监听的监听时间，表示采样频率，表示主要用户在次要用户的监听下受到的信噪比，表示在能量检测模式下，判断监听结果的门限值。一般来说，门限值的设定是默认的。不同网络和不同通信链路下的门限值取值都是不一样的。当监听值大于门限时，就认为主要用户存在于指定信道上。此外，表示右尾函数，其表达式为：。在机会频谱访问模型里，次要用户根据监听时间内获得的判断结果访问频带。那么当主要用户不在，次要用户在指定信道上进行数据传输的传输速率为；当主要用户在时，次要用户在指定信道上进行数据传输的传输速率为，具体表示如下：(5)(6)上述公式中，表示当主要用户不在时，次要用户在指定信道上信号的发射功率，表示当主要用户不在时，从次要发射机到次要接收机之间的通信链路上的信道增益，表示当主要用户在时，次要用户在指定信道上信号的发射功率，表示当主要用户在时，主要用户在指定信道上信号的发射功率，表示当主要用户在时，从主要发射机到次要接收机之间的通信链路上的信道增益。虽说机会频谱访问模式里，我们在这里选择的是当主要用户不在时，次要用户才能访问指定频带的方式，但是这并不是绝对准确的。可能会发生虚警事件或漏检事件。在本文中，我们研究的是最优监听策略优化问题，所以只考虑了两种情况：一是主要用户在，但检查结果是认为主要用户不在；三是主要用户不在，检查结果也准确。1.2监听时间优化模型在机会频谱访问模型里，次要用户根据监听结果决定是否访问频带。当主要用户不在时，用表示；当主要用户不在时，用表示。用表示信道上主要用户不出现的可能性，用表示主要用户出现的可能性。在机会频谱访问模式下，次要用户要在信道上进行传输就只有两种情况，一是主要用户不在；二是主要用户在，但监听结果为主要用户不在。分析两种情况，很容易就能写出在机会频谱访问模式下，次要用户的传输速率写作如下：(7)可以通过最大化公式（7）得到传输功率。由于采用的是机会频谱访问模型，不必考虑次要用户在指定信道上的数据传输对主要用户造成的影响。因此，在机会频谱访问模式下，最大化次要用户的传输速率可以被优化为如下问题：maximizesubjectto(8)但是由于该优化问题并没有设置约束条件，所以就不能用拉格朗日乘数法求解次要用户传输速率的极值问题。所以就把视线转移到监听时间上，由于监听时间是在内，所以用一维穷举法就很容易能实现。最后，得到在机会频谱访问模式下，最优监听时间的算法如下：算法：在认知无线电网络里，机会频谱访问模式下的频谱监听时间优化For=1\*GB3①初始化，，，，=2\*GB3②重复：使用（7）计算速率；=3\*GB3③直到出现最大值End1.3Q函数的解析Q函数，也就是互补累计分布函数。其具体表达公式如下：（9）从上式中可以看出Q函数是从x到正无穷的积分函数，可以很容易的联想到标准正太分布函数，其区间刚好与Q函数相反，且表达式除区间外基本一致。公式如下所示：（10）因为标准正态分布函数曲线是正态分布的，所以可以很容易的推测出Q函数的变化曲线应该也是正态分布的。Q函数曲线就类似于在正态分布曲线上截取了右边一部分。Q函数和标准正态分布函数合起来就是1。图6在不同x下Q(x)值的变化曲线其实，从图6就可以明显看出，Q函数是一个单调减函数。它在减到的过程中也不是很平缓的，当的取值小于0时，Q函数值下降速度越来越快，当取值为0时，Q函数的值下降最快；当得取值大于0时，Q函数得取值下降速率变得缓慢，但总体趋势不改变。就从曲线图来看，很容易就看出是高斯正态分布曲线图的右小半部分。为了更好的理解Q函数，所以就解析了一下积分内部的走势曲线，如图7所示。Q函数积分内部就是一个关于的指数函数。从图中可以看出其曲线是属于正态分布的。而Q函数是对其进行积分，积分的最终结果就是曲线与横轴、纵轴之间的面积，而且Q函数的积分是从到正无穷，随着的增加，面积就不断减小，Q函数值就不断减小。Q函数相关表达公式如下：（11）（12）上述公式（10）是标准正态分布函数，公式（11）是互补误差函数，公式（12）是误差函数。从Q