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专利号: 2020101312951
申请人: 成都信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种全双工认知无线电的天线位置布局方法,其特征在于,主用户均匀分布在半径为R的小区内,接收天线最佳位置的确定步骤为:

S1、推导天线在各信道和相关阴影下的性能;

能量检测器在一个检测区间内测量接收信号的能量,得到复合瑞利‑阴影信道的平均漏报概率为式(3‑3‑13)中,是平均信噪比,ξ0=10/ln(10),δ(dB)是10logω的标准差,T为能量检测器门限,N个采样的检测区间, (3‑3‑9),式(3‑3‑9)中,Γ(a,x)为不完全伽玛函数;

S2、分析路径损耗和主用户位置分布对天线频谱感知性能的影响;

根据系统模型,主用户均匀分布在半径为R的圆里,位置集合可表示为一个集合C=

2 2 2

{(x,y)|x+y≤R},R是小区半径,次用户接收天线位于圆内双曲线上,对主用户位置的概率密度函数取平均,得到区域平均漏报概率:2

式(3‑4‑6)中,σ为噪声方差,Es为发送信号在检测时间区间的能量,为天线特性和平均衰减确定的一个常数, η为路径损耗系数;

S3、以感知错误概率最小化为准则,确定最优天线位置;

以感知错误概率最小化为准则,确定最优天线位置:次用户接收天线的位置 由次用户接收天线所在的双曲线确定,其中, c是两发射天线距离的一半,n为两发射天线距接收天线相差奇数倍半波长的倍数,

则最优接收天线位置可描述为:

*

式(3‑4‑7)的最优解(x0,y0) 可以根据凸优化得到;

发射天线最佳位置:双天线阵中,天线1和天线2相距较近、取向一致,两个沿z轴取向、沿x轴排列的对称天线构成的二元阵,间距为2d,观察点P远离阵中心,坐标为P(r1,θ,φ),则发射天线最佳位置的确定步骤具体为:P1、计算双天线阵电场强度;

观察点P的合成场强度的模值:

其中,I1为天线1的激励电流; ω为电磁波角频率,μ、ε为导电媒质所决定的常数;l为天线有效长度;m是两阵元激励电流的振幅比;Ψ=ξ+2kd sinθcosφ,ξ为两阵元激励电流的相位差;

P2、以最大化电场强度为目标,确定最佳的天线位置;

只考虑xoy平面上的电场强度时, 由于认知无线电条件限制,ξ=0且m=1,则Ψ=2kd cosφ,于是,观察点P的合成场强度的模值:式(4‑3‑1)中,

为保证观察点P足够远,r1设为10×2d=20d,φ的取值范围为(0,2π);

则最佳距离为

式(4‑3‑2)中求解最佳d值,只需积分部分最大;

令 B=2kd,则

式(4‑3‑6)中, ω、μ、ε分别电磁波频率、传播介质的磁导率和介电常数;

取真空环境下 且k>>1,则 (4‑3‑7),公式(4‑3‑7)在 区间内单调递增,在 区间内单调递减,因此,在使用4G技术的基站所发射电磁波的频率在2000MHz时,当 时,为两发射天线的最佳位置。