一种基于压缩采样的多用户联合宽带频谱感知方法

在理想的认知无线电系统中,认知用户能够同时感知很宽的频带,而受限于前端器件的物理性能,实时全频带检测很难实现.针对这一问题,文章提出一种基于压缩采样的宽带频谱感知方法.首先设计了一种集中式多认知用户分组并行压缩采样架构,使每个认知用户只需要一个低速率AD转换器即可实现宽带频谱感知中的模拟信号高速采样.另外,根据压缩采样理论,该方法充分利用了主用户信号在频域上的稀疏性,基站只需要远少于奈奎斯特采样点数的观测值即可对主用户信号的频域信息进行恢复,并通过恢复出的信息对频谱占用状态进行判定.仿真结果表明,该压缩检测算法相比于传统能量检测具有较高的系统检测概率和较短的检测时间,且只需要10%的存储单元.     

基于时域-空域联合的认知无线电频谱感知算法

为提高认知无线电系统中频谱感知的性能和检测概率,提出了一种时域-空域联合的频谱感知算法。该算法利用主用户信号时域与空域的特性,通过空域感知对主用户定位,利用主用户的定位信息时域感知选择认知用户进而提高检测概率。仿真结果表明,该算法的检测性能优于时域或空域感知。     

认知无线电网络中压缩协作频谱感知

低频谱利用率条件下的信道状态向量具有稀疏性,为降低认知无线电网络中各个认知用户的频谱感知冗余,基于压缩感知技术提出了一种低复杂度的协作频谱感知方法. 仿真结果表明,通过稀疏观测矩阵提高了单个认知用户感知过程的速度和效率;在融合中心对观测数据进行重构过程中使用因子图迭代算法,大幅降低了计算难度;同时可以根据认知网络中的频率使用情况,自适应调整认知用户的感知点数,确保整个网络的高效感知.     

基于迭代攻击检测的联合压缩频谱感知算法

针对宽带认知无线电网络中频谱感知所需采样率过高以及频谱感知性能容易受到模仿主用户攻击威胁的问题,提出了基于迭代攻击检测的联合压缩频谱感知算法。认知无线电用户利用压缩感知理论降低信号的采样率,并将感知结果报告给融合中心。融合中心利用来自各认知无线电用户的感知报告估计主用户发射信号功率和路径损失参数,根据估计误差得到测量剩余值。在迭代攻击检测中,通过比较测量剩余值发现和去除受到模仿主用户攻击影响的异常感知报告,合并剩余报告得到可靠的联合频谱感知结果。仿真表明,该算法能够有效抵抗模仿主用户攻击,并且能够以低于奈奎斯特准则的采样率实现准确可靠的频谱感知。     

一种基于符号秩检验的协作盲频谱感知算法

针对认知无线电频谱感知中能量检测算法和特征值类算法的设计局限性,提出了一种基于Wilcoxon符号秩检验的协作多节点频谱感知算法。利用主用户不存在时各次用户之间的相关系数的分布函数偶对称特性,将频谱感知问题转化为一种非参数分布检验问题,使用Wilcoxon符号秩对次用户信号的统计协方差矩阵上三角元素计算检验统计量来实现频谱感知。利用仿真方法,对多单个主用户、4个次用户进行了实验,结果表明,该算法的检测概率优于能量算法及特征值类算法,且不需要授权用户信号以及噪声的先验信息。     

基于GBIC准则的认知无线电宽带频谱感知

提出了基于广义贝叶斯信息准则(GBIC)的认知无线电宽带频谱感知算法. 该方案主要是利用GBIC准则估算出宽带授权频带中被主用户占用子带的个数,并确定其在宽带频段上的相应位置,从而完成宽带感知频段上的空闲频段定位以便于次级用户动态接入. 理论分析和仿真结果表明,所提出的GBIC准则宽带频谱感知方案对先验信息的依赖程度低,可以有效地提高频谱感知性能,其性能十分接近传统的能量感知方案.     

认知无线电网络中安全的合作频谱感知

在建立认知无线电网络威胁模型的基础上,分析了恶意攻击下传统合作频谱感知算法性能的下降程度. 为了对抗恶意用户对频谱感知协议的攻击,提出了一种基于信誉的加权合作频谱感知算法. 该算法根据每个认知用户的历史行为更新其信誉值,再利用信誉值为每个认知用户分配加权因子,最后进行加权融合及判决. 仿真结果表明,在威胁环境下新算法优于传统合作频谱感知算法.     

一种认知无线电中自适应感知门限设置方法

频谱感知技术是认知无线电(CR)的关键技术,频谱检测的可靠度和精度决定了是否会影响主用户的正常通信及认知用户能否有效利用频谱.在频谱检测的众多方法中,能量检测法是一种常用的方法,但能量检测器的门限很容易受到噪声功率变化的影响,影响主用户的正常通信.笔者提出一种自适应背景噪声的门限设置方法,通过引入门限评价指数作为衡量频谱感知效率和频谱资源利用率的度量指标,使得认知用户在不同的应用环境中能自适应地设置频谱感知门限,达到更充分利用频谱资源和更有效传送信号的目的.仿真证明,该方法确定的门限能够随着噪声条件的改变而改变,显著提高了能量感知方案的性能.     

认知无线电中传输阶段频谱感知研究

认知无线电系统中,如何进行有效地频谱感知是关系到次用户系统传输效能的首要问题,也是认知无线电长期的研究热点之一。传统的认知无线电中,频谱感知只发生在特定的感知阶段,而忽略了决策、传输阶段信息对频谱感知的支持作用。提出了一种充分利用传输阶段的信息进行频谱感知的方法,并基于感知结果优化下一阶段的发射功率分配。考虑基于解码信息的频谱感知算法,在传输阶段,次用户接收机在接收到次用户发射机的信息后,对信息进行解码;之后,将次用户信息从接收信号中去除,利用剩余的信号检测主用户的工作状态,并根据状态的不同,优化次用户下一阶段的发射功率。数值仿真结果表明,相对于传统的衬底式认知无线电算法（传输阶段的信息没有被用于频谱感知）,在对主用户造成相同的平均干扰情况下,提出的算法能够在一定程度上提升次用户平均信道容量。提出的算法通过对传输阶段信息的二次利用,能够为频谱感知行为提供更多的可用信息,提升检测主用户当前工作状态的正确率,在对主用户造成一定的平均干扰约束下,更加精确地控制次用户自身的传输参数,从系统机制的层面上提高了对通信信道的综合利用率。     

基于SNR比较的协作感知用户选择问题的研究

在实际情况的认知无线电环境下,由于认知用户的感知可靠性存在差异,并不是参与协作的认知用户越多,感知性能越好.综合考虑协作的必要性与协作的增益两方面因素,提出了一种基于信噪比(SNR)比较的协作感知用户选择方案.理论分析及仿真结果一致表明:该方法在有效地提高频谱感知检测性能的同时,减小了参与协作感知的用户数目,提高了协作效率.     

压缩传感非稀疏宽带频谱导频检测方法

为了突破频谱稀疏性对压缩传感技术的限制,提出了一种基于压缩传感的频谱检测方法,在保证对主用户的干扰不超过指定门限的前提下,通过对目标频段的主用户信号和导频信号在频域进行线性运算,保留频谱空洞处的导频分量,把对非稀疏的主用户信号的恢复转化为对稀疏导频信号的恢复.该方法解决了认知无线电宽带频谱检测中,压缩传感技术在主用户信号非稀疏时的失效问题.仿真结果表明,导频检测方法可以对非稀疏频谱的频谱空洞位置进行准确检测.     

认知无线电网络中基于演化博弈的协作频谱感知技术

 提出了一种基于演化博弈理论的认知网络协作频谱感知方法．对协作频谱感知中次级用户的传输时间和吞吐量进行分析,建立协作感知的博弈模型并研究其动态演化特性,基于次级用户吞吐量最大化准则,得到相应纳什均衡解,在此基础上提出一种次级用户自适应分布式学习算法．理论分析和仿真结果表明,这种协作感知方法在保证检测性能的基础上,有效减少了协作通信开销,提高了次级用户吞吐量．     

基于可变间隔的认知无线电频谱检测机制

为灵活控制认知无线电网络中媒体访问控制（MAC）层频谱检测的成本,提出了一种基于可变检测间隔（FSP）的频谱检测机制,该机制充分利用授权用户状态分布的统计信息,通过引入控制因子,使认知用户可以适时改变检测间隔,在检测所造成的损失时间与检测次数之间折衷。仿真分析表明,FSP检测机制比传统的固定间隔检测更有效地控制检测成本。     

删余协作频谱感知性能分析及优化

提出了一种新的基于删余的协作频谱感知方法,通过减少实际发送的本地决策值数来节约控制信道带宽,降低检测性能对认知用户数的依赖; 分析了这种删余协作频谱感知在感知信道和报告信道均存在衰落下的性能,它可以有效解决报告信道衰落所带来的尾感知问题,降低了虚警率; 提出了进一步优化算法,算法在确保主用户受到足够保护的前提下,通过寻找最优的次用户数和相应的检测门限使次用户的接入机会最大化．仿真结果与理论分析相一致．     

低信噪比下基于双检测长度的频谱感知算法

针对现有认知网络中低信噪比条件下频谱感知性能差、速度慢的问题,提出了一种基于双检测长度的感知算法．该算法先进行一次短数据长度能量检测,当第1次判决主用户不存在时,再进行第2次长数据长度能量检测,并作出最终的感知判决．从理论上推导了平均样本数、检测性能、算法复杂度等重要性质．基于matlab的仿真结果验证了理论推导的正确性,表明所提算法在低信噪比条件下,在感知性能较传统能量检测算法有所提升的同时,具有更少的平均样本数和更低算法复杂度的特点,并有望应用于未来实际认知网络中．     

协作频谱感知中的信道搜索机制优化

频谱感知是认知无线电网络中需要解决的首要问题。为了提高频谱感知的整体性能,该文对链路层的协作频谱感知机制进行了研究,针对其中的信道搜索感知场景,提出了一种联合优化信道搜索方案。在该方案中,基站根据各信道的空闲概率大小,选择最优的信道搜索次序,并对不同信道的搜索时长进行一定的加权处理,确保以较长的时间优先搜索空闲概率较大的信道,从而使按需信道搜索过程的切换延迟以及由此造成的QoS损失最小化。仿真实验的结果显示,这种联合优化搜索方案在信道搜索场景下的平均搜索时长始终小于现有的2种搜索方案,这说明其搜索性能具有明显的改善。     

认知无线电衰落信道的两步协作频谱感知方案

针对单天线单用户频谱感知性能严重恶化的问题.为了进一步提高频谱检测性能,减小感知数据传输开销,提出了两步协作频谱感知方案.仿真结果表明,提出的基于平方率合并的软合并两步协作频谱感知方案,克服了多径衰落、阴影衰落和接收机不稳定的问题,大大提高了频谱检测可靠性,具有软合并协作和硬合并协作的优点,减小了网络负载,同时提高了检测性能.