コグニティブ無線ネットワークにおける協調センシング法

摘要

本稿では，いくつかの電力基準に基づく協調センシング法の紹介及び評価を行う．センシング問題は2状態（H_0 or H_1）を仮説検定に置き換えデザインを行う．まず，セカンダリユーザの送信機会に相当する優位水準P_(FA)＝Prob(H_1|H_0)を一定値に保障するセンシング法の紹介を下記のとおり行う．プライマリユーザが信号を送信しているかを判定する仮説検定を仮説検定1とし，そのときの単独センシング法，複数セカンダリユーザによる最適協調センシング法，そして実用的で準最適なLMP（Locally Most Powerful）に基づく協調センシング法を示す．次に，プライマリユーザからのセカンダリユーザにおける受信信号レベルに対し聞値判定を行う仮説検定2を示す．仮説検定2においては，最適検出を解析的に導出することが困難であり，代わりにLMPを適用することで準最適なセンシング法が導出可能であることを示す．さらに，PFAではなく，P_M＝Prob（H_0|H_1）を保障する仮説検定2におけるセンシング法を提案する．瑞を基準とするセンシング法では，プライマリユーザのセカンダリユーザからの干渉によるOP（Outage Probability）を保障するセンシング法となることを示す．計算機シミュレーションにより，センシング法の特性を評価し，最適検出法が最も良い検出成功率を達成することを示す．さらに，提案方式をシャドウイング環境で評価したとき，端末数を増やすことでセンシングにおけるダイバーシチゲインが得られることを示す．%In this report, energy based cooperative sensing methods are introduced and evaluated. A sensing problem is replaced by a binary hypothesis testing problem. At first, sensing methods tackling a hypothesis test where whether primary user is active or not is detected under false alarm constraint (Pfa = Prob(H_1|H_0)) are introduced as follows. Single user and multi users based sensing methods which corresponds to the cooperative sensing are discussed. In the cooperative sensing methods, we introduce practical and optimal detectors, respectively. In the practical detector, LMP (Locally Most Powerful) concept is employed. Next, the sensing methods tackling a hypothesis test where whether the received signal level is more than threshold or not are introduced under P_(Fa) and miss detection (P_m = Prob(H_0|H_1) constraints are also introduced. The sensing method under P_m takes into account the interference to the primary users while the sensing method under P_(Fa) consider the transmit opportunities of secondary users. We propose a practical cooperative sensing method for the later hypothesis under P_m constraint. By computer simulations, it is confirmed that the cooperative sensing has better performance than the single user sensing. In the proposed methods, it is shown that a diversity gain in terms of the sensing can be achieved by increase the number of users in the cooperative network.