基于能量检测的广义衰落信道下协作频谱感知

本文分析了认知无线电(CR)网络中广义衰落信道下频谱感知(SS)能量检测(ED)的统一性能。通信节点间的衰落信道会显著影响SS方案的检测性能，而ED具有实现快速、无需先验接收信息且复杂度低的优点，因此研究在Nakagami-m信道和Rice信道等衰落信道，或$\kappa$-$\mu$衰落分布和$\eta$-$\mu$衰落分布等广义衰落信道下进行ED具有重要意义。$\alpha$-$\kappa$-$\mu$衰落分布是一种广义衰落模型，表征衰落信道的非线性与小尺度变化。本文由包络概率密度函数(p.d.f.)推导了$\alpha$-$\kappa$-$\mu$分布的瞬时信噪比(SNR)概率密度函数，以评估感知系统的能量效率。随后，推导了含Marcum-Q函数的检测概率模型，并利用矩生成函数(MGF)方法推导了闭式检测表达式，以实现广义衰落信道下的感知通信。此外，还推导了接收机工作特性曲线下平均面积的全新精确闭式解析表达式，以分析$\alpha$-$\kappa$-$\mu$衰落信道下ED的性能特征。另外，采用OR规则的带分集接收的协作频谱感知(CSS)被用于提高检测精度并缓解阴影衰落特性。最后，结果表明检测能力受$\alpha$-$\kappa$-$\mu$衰落条件显著影响，但合适的信道参数能改善感知性能。