感知不确定下卫星认知无线网络多频谱接入优化策略

针对卫星认知无线网络频谱感知不确定性较大导致传统频谱接入机制效率降低的问题,该文提出一种基于动态多频谱感知的信道接入优化策略。认知LEO卫星根据频谱检测概率与授权用户干扰门限之间的关系,实时调整不同频谱感知结果下的信道接入概率。在此基础上以系统吞吐量最大化为目标,设计了一种基于频谱检测概率和虚警概率联合优化的判决门限选取策略,并推导了最佳感知频谱数量。仿真结果表明,认知用户能够在不大于授权用户最大干扰门限的前提下,根据授权信道空闲状态动态选择最佳频谱感知策略,且在检测信号信噪比较低时以更加积极的方式接入授权频谱,降低了频谱感知不确定性对信道接入效率的影响,提高了认知系统吞吐量。     

基于协作频谱预测的能量有效性分析

在认知无线电网络中,传统的次级用户随机选择信道进行感知,这在电池供电的认知无线电网络中会造成能量的浪费。研究了协作频谱预测下的能量有效性设计,次级用户采用协作频谱预测的方式会极大地提高感知到空闲信道的能力,进而成功地进行数据传输。仿真了在不同的频谱预测能量消耗、频谱预测错误概率和协作用户数量下的能量有效性,结果表明协作频谱预测能量有效性优于传统非协作频谱预测。     

采用两种信道接入机制的认知无线电网络

时隙Aloha和CSMA是有效的随机接入协议,它们能组成更先进的媒体接入协议。研究了采用时隙Aloha和CSMA的认知无线电网络。其中,主用户比次用户有更高的优先权,次用户需检测信道,避免干扰主用户。因此,主用户采用时隙Aloha接入信道,次用户采用CSMA感知时隙Aloha的时隙,在空闲时隙传输数据包。     

基于时间估计的动态频谱接入算法

基于先验知识模型,设计了基于信道剩余空闲时间估计的动态频谱接入算法：每个次用户根据感知历史维护信道剩余空闲时间的估计向量并周期进行更新,每个时隙开始时次用户选择剩余空闲时间估计最大的信道接入。对动态频谱接入算法的适应性问题进行了分析,并求得了次用户的最优传输时间长度。仿真结果表明,在给定的参数下,新算法的信道利用率比其他算法提高约5%-10%,同时对主用户的干扰保持最低。     

基于BP神经网络的认知无线电疑似跳转信道预测研究

为了在认知无线电环境中进行跟踪干扰,需要预测认知用户在遭受干扰后进行频谱切换的目标信道——疑似跳转信道,以便在这些疑似跳转信道上对其进行跟踪检测和干扰。提出了一种在多信道多用户条件下,认知用户在感知得到的空闲信道上智能决策并选择合适信道接入的频谱模型,并用基于BP神经网络的预测算法预测疑似跳转信道,为衡量预测效果,提出了预测切准率和预测精度两个参考标准,仿真结果验证了该算法的可行性。     

认知无线电系统中信道搜索优化算法

频谱检测是认知无线电中一项至关重要的技术.次用户通过周期性检测可获得信道状态的先验信息并借助该信息确定检测算法快速发现空闲信道,从而使搜索到空闲信道的时延大大降低,使次用户自身业务的平均中断概率最小化.本文综合考虑信道空闲概率和信道利用率两个因素提出了空闲信道搜索优化算法并且推导了搜索到第一个空闲信道的平均时延表达式....     

认知无线网络中基于信道感知排序的频谱切换

在认知无线网络中,一旦主用户出现,正在使用该频段的认知用户需退出该频段,寻找另外一个空闲的频段继续未完成的传输,这就是认知无线网络中的频谱切换。评价认知用户频谱切换性能有两个重要的参数:切换时延和切换次数。本文提出了一种基于信道感知排序的频谱切换方法,以同时减少切换时延和切换次数。在进行信道感知排序时,本文使用的方法同时考虑了切换发生时信道空闲概率以及使用该信道时不再发生切换的概率。仿真结果表明,与传统信道排序方法相比,本方法的切换时延可以达到与传统方法一样的性能,然而切换次数却大大地减少了。     

认知无线电网络中合作频谱感知机制的优化

为了提高检测效率和频谱利用率,该文对认知无线电中合作频谱感知的感知机制进行了优化。针对信道监测和信道搜索两个不同的感知场景,分别给出了检测周期、检测时间和搜索时间的选取和优化方法,并提出了新的信道搜索方式。研究分析和仿真结果可以看出,合作频谱感知和主动感知方式的引入可以提高检测性能和传输速率,对感知机制和策略的选取和优化有效地提高系统吞吐量,降低感知时延和开销,这样可以提高认知无线电网络的性能和灵敏性,在保证授权用户不被干扰的同时最大化空闲频谱的接入机会。     

基于USRP2920与差分能量检测的双门限频谱感知算法实现

为提高紧缺频谱资源的利用率,针对实际无线通信环境噪声不确定性对感知性能的影响,搭建了基于软件无线电外设(USRP,NI2920)的认知无线通信系统平台,利用差分双门限能量检测算法感知授权用户信号并估计空闲可用频带,为认知用户的动态频谱接入提供判别依据.此外,推导出差分双门限能量检测概率的闭合表达式,并通过实验估计噪声功...     

一种基于跳预约多址接入认知无线MAC协议

认知无线电是一种可以感知本地空闲频谱的获得性，并且利用可获得的空闲频谱进行通信的一种新兴技术。在一个由认知无线电节点组成的多跳网络中。由于空闲频谱随地点与时间的动态变化．使得各节点可获得的空闲信道的数目和属性不仅存在差异，且是不断变化的。这与现存的多信道接入系统有着根本的不同．在这些系统中，各节点使用的信道是相同和固定不变的（如Ad Hoc与802．11网络），以上使得认知无线电的MAC设计变得很困难。基于跳预约多址接入提出一种动态信道的跳预约多址接入（DC—HRMA）协议，在不需要公共信道的情况下。解决了信道有效接入与退让问题。     

主用户活跃性对新的认知无线电系统容量的影响

在机会频谱接入认知无线电系统中,认知用户只有在通过感知确定信道空闲时才可以接入授权信道,因此频谱感知对于系统性能影响非常重要。本文提出了基于新帧结构的四元频谱感知模型,考虑主用户活跃性对认知网络吞吐量的影响,采用可同时最大化感知和数据传输时间的新帧结构模型,不需要考虑感知和吞吐量的均衡。理论分析新模型下感知时间,主用户活跃性,目标检测概率,主用户接收信噪比对系统吞吐量的影响,并与传统模型进行对比。     

基于动态控制信道的认知无线电网络MAC协议

在认知无线电网络中,MAC协议主要用于信道资源的感知、选择以及接入控制从而保证公平性和有效的资源共享。针对认知无线电网络基于控制信道的研究现状,文中在认知无线电网络分布式多信道MAC(CR-MMAC)协议的基础上,引入同步机制,不等待传输机制和不重申机制,提出一种基于动态公共控制信道的认知无线电网络MAC(CR-DCMAC)协议。它能够减少信道资源开支,降低控制信道上的控制分组量。仿真结果表明,CR-DCMAC协议能提高系统总吞吐量和空闲频谱资源的利用率,综合性能优于CR-MMAC协议。     

基于信道质量优化的动态频谱抗干扰

提出一种基于信道质量优化的动态频谱抗干扰技术。通过对信道历史相关参数的估计,建立信道质量优化准则,而后按照准则进行频谱感知和频谱预测,并将两者频谱决策结果进行融合,当频谱决策结果为空闲(即无干扰或者信道空闲)时,用户可动态地接入该信道进行数据传输。通过仿真表明,在相同呼叫次数的情况下,可成功动态地躲避对方的干扰,加快通信链路成功建立平均时间。     

等比缩减的机会频谱接入

重复使用一定的TV频段是机会频谱接入的一个典型应用。在认知无线电机会频谱接入中,为了最大化信道的利用,授权用户与认知用户相互协作共同利用信道。文章将授权用户对信道的占用过程模拟为连续时间马尔可夫过程。认知用户在限制其对授权用户的干扰影响条件下,利用等比缩减的策略对信道进行感知,提出一个最优频谱接入策略,提高频谱的利用率。     

瑞利信道中自适应双门限频谱感知算法研究

频谱感知是认知无线电中的一项关键技术,能量检测、匹配滤波器检测和周期循环频谱检测是认知无线电中频谱感知技术中传统、经典的算法.基于能量检测的频谱感知算法因实现简单且不需要先验信息而被广泛应用,但低信噪比的情况下检测概率会降低,用户的检测性能不足,从而导致认知用户和主用户之间的冲突碰撞次数增多.针对以上存在的问题,在基于自适应频谱感知的基础上,利用噪声功率估计,提出了一种瑞利信道下的自适应双门限频谱感知算法.仿真结果表明,在低信噪比噪声不确定的情况下,这种算法能够大大提高检测概率,有效降低了认知用户和主用户之间的冲突碰撞次数,从而提高频谱的利用率.     

碰撞约束和非理想感知下认知多址接入信道的有效吞吐量

在碰撞约束和非理想信道信息下,研究认知多址接入信道中多个次用户接入主用户频谱的有效吞吐量问题。在机会频谱接入方式（OSA）下,定义有效吞吐量并作为次用户的性能指标。考虑信道质量信息,在信道质量分布参数未知的情况下采用有限的信道样本对参数进行估计,并对非理想感知下次用户的性能进行分析。通过仿真实验,分别讨论了信道质量门限与碰撞概率及次用户性能之间的关系,对比了理想感知和非理想感知下次用户的性能,并与其他算法进行对比,验证了本文接入策略的有效性。     

认知无线网络按需协同感知和信道分配

结合路由发现和维护过程中控制消息的广播特性,提出将频谱协同感知和信道分配的交互信息部分融入路由控制消息的方法。认知用户的信息交互随按需路由发现过程而启动,并在路由沿线建立协同感知节点簇,利用路由维护消息对该节点簇进行维护。同时以认知网络容量最大化为目标,提出将频谱协同感知和信道分配联合设计。仿真分析表明,减少了认知用户的信息交互开销,缓解了认知无线网络中控制信道的瓶颈影响,对空闲频谱进行了高效再利用。     

基于主动频谱感知接入的认知无线电台研究

讨论了所研制的工作于30-512 MHz的基于主动频谱感知接入的认知无线电台。该电台实现了认知无线电动态频谱接入最为关键的几大功能：频谱感知、频谱会合、频谱监视,以及频谱切换。试验结果表明,该电台具备在不依赖于公共控制信道的情况下自动寻找空闲信道建立链路的能力,也具备在当前通信信道上出现主用户信号或其他干扰信号时自动切换到其他空闲信道上继续通信的能力,为认知无线电技术的实用化提供了很好的借鉴。     

基于认知无线电的动态信道分配算法

动态信道分配技术是TD-SCDMA系统的关键技术之一,通过实施动态信道分配方案可以提高频谱利用率、系统容量和提升通信质量。结合现有的可移动边界分配策略,提出了一种基于认知无线电的动态信道分配算法。系统实时感知周围频谱环境,分析并利用空闲频道资源,实现信道的动态分配;最后进行了系统仿真,仿真结果表明改进后系统性能得到一定的提升。     

基于小波降噪的压缩感知—循环平稳检测技术

认知无线电技术通过次级用户动态接入空闲频谱来提高空闲频谱资源的利用效率,是认知无线电的重要环节。在低信噪比环境下,如何快速精确地进行频谱感知是频谱感知面临的重大挑战。提出了一种基于小波降噪的压缩感知—循环平稳特征检测器来实现低信噪比环境下的频谱检测。采用压缩感知技术提高了频谱感知的效率,并进一步利用小波变换技术降低了压缩感知过程中引入的压缩噪声,提高了低信噪比环境下的频谱感知准确度。仿真结果证明,提出的基于小波降噪的压缩感知技术能够实现低信噪比环境下的频谱空洞检测。