认知无线电网络中频谱分配算法

 随着新型无线业务的不断发展,频谱供需矛盾日益明显.认知无线电网络被认为是实现动态频谱共享、缓解频谱供需矛盾的重要途径,近年来相关研究受到了广泛关注.本文对认知无线电网络中的频谱分配研究进展进行了分析.论文首先介绍了认知无线电网络的技术背景,分析了认知无线电网络中频谱分配的关键问题和算法设计目标.在此基础上总结了主流频谱分配模型的设计思想与技术特点,并详细描述了各模型经典分配算法的实现机制.最后,对频谱分配研究趋势进行了展望.     

认知无线电能量检测与循环谱检测算法研究

频谱检测是认知无线电的关键技术之一.通过对认知无线电频谱检测技术中的能量检测和循环谱检测技术进行研究,并对能量检测性能、观测数据长度和接收信噪比之间的定量关系进行分析;同时,还介绍了循环谱检测算法的原理,并仿真了不同信噪比下能量检测和循环谱检测算法的性能.仿真结果表明,循环谱检测算法具有比能量检测算法更高的检测灵敏度.     

基于循环平稳特征的频谱感知算法概述

传统的静态频谱资源分配分配政策导致频谱利用率低下,为解决这一问题,人们提出利用认知无线电技术实现动态频谱接入.频谱感知是认知无线电的关键技术,循环平稳特征检测算法是3种常见频谱检测算法之一,但是该算法存在各种不足.首先简要介绍认知无线电的背景和概念,然后详细介绍了循环平稳特征检测算法,以及目前提出的各种基于循环平稳特征检测的增强算法,分析了各自的原理及其优缺点.     

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.     

基于多层分簇优化的认知无线电网络协作频谱感知策略

针对认知无线电网络(CRN)中基于簇的频谱感知策略的检测性能和能耗问题,提出一种基于多层分簇优化的协作频谱感知策略。首先,将CRN分成多个簇,进而将簇分成多个组,再将组分成多个子组,构建三层分簇结构;然后,利用提出的优化算法获得最优的分簇参数和决策阈值;最后,通过投票机制和K-out-of-N规则对各级决策进行聚合,进行频谱感知。实验结果表明,该方案在获得较高主要用户(PU)频谱占用检测率的同时,能够最大限度地减少信道开销,提高了网络的吞吐量。     

多跳认知水声通信中的分布式稀疏频谱检测算法

水声信道常表现为严重的频率选择性衰落、低的声波传播速度和严重的多径效应等。这些特性使得认知水声通信中的频谱检测变得非常困难。除此之外,水声通信网络通常为自组织网络,缺少融合中心,而基于融合中心的频谱检测算法需要将各个认知用户的感知数据传送到融合中心,因此该方法在认知水声通信中是不可行的。与认知无线电类似,由于低的频谱使用率,认知水声通信中的频谱也是稀疏的。考虑到水声信道的特殊性,基于压缩感知理论,该文对认知无线电中的压缩频谱检测算法进行了改进,提出了两种不同情况下(已知水声信道状态信息和未知水声信道状态信息)的适用于认知水声通信的分布式稀疏频谱检测算法。通过近邻认知用户之间的合作,这两种算法利用空间分集增益和联合稀疏特性来提高算法的频谱检测性能。通过分布式计算和局部优化,新算法使得认知用户与其近邻认知用户之间只需进行少量的数据交互。仿真实验结果证明了该文提出的算法在检测认知水声通信系统中频谱空洞的有效性。     

认知无线电技术

论文分析了认知无线电提出的现实意义,讨论了认知无线电的基础知识,并从频谱检测、动态频谱管理等方面阐明了认知无线电的基本特征,还对认知无线电的应用情况进行了介绍,最后提出对认知无线电未来的展望。     

基于可靠次用户信息的协作频谱感知算法研究

对认知无线电系统最基本要求之一就是次用户必须有能力以高的精确率来确定主用户是否存在。而以前对认知无线电频谱感知的研究表明:在实际认知网络中次用户之间的相互协作可以提高其频谱检测性能。然而,对于协作频谱感知而言,随着协作次用户数目的增加,势必会增大用于传输本地检测结果到融合中心的专用控制信道带宽,从而增加系统开销。该文在控制信道带宽有限的约束条件下,提出一种通过考虑可靠次用户信息的协作频谱感知算法来进一步改善频谱检测的性能。该算法的基本思想:只有具有可靠的本地检测结果的次用户才发送自己的检测结果到融合中心,否则,该次用户不发送任何信息。同时,对提出的该算法在理论上进行了推导,通过仿真结果表明:在控制信道带宽受限的约束下,相比于传统的或门协作频谱感知算法,提出的算法能够大大改善对主用户的检测性能。     

认知无线电关键技术及应用的研究现状

归纳了认知无线电功能的演进,讨论了其相关频谱政策和标准化工作的进展,并重点对频谱侦听和主用户检测、动态频谱分配、功率控制等关键技术及认知无线电在无线区域网、ad hoc网络、UWB系统中应用的研究现状进行了分析.在此基础上探讨了认知无线电技术未来发展值得关注的热点问题.     

基于认知无线电的煤矿井下频谱感知技术的研究

对认知无线电的频谱感知技术进行分析,同时结合煤矿巷道环境特点提出煤矿巷道认知无线电感知模型.提出的单节点采用能量检测和循环平稳特征检测联合算法,既弥补了能量检测在低信噪比下检测概率低的缺点,又改善了循环平稳特征检测需要较长时间的问题.     

滤波器组的多滤波器联合能量频谱感知算法

针对认知无线电系统,设计了一种基于滤波器组的多滤波器联合能量频谱感知算法.分析了算法的基本原理,给出了算法的流程,并以信噪比为参数说明了算法的优越性.仿真验证算法的检测概率与漏失概率,并对经典滤波器组的能量频谱感知算法的检测概率与漏失概率进行了比较,结果表明:本算法性能优于经典滤波器组能量频谱感知算法的性能.     

认知无线电网络中频谱感知算法研究

基于已有研究成果,对认知无线电中频谱感知算法进行了研究,涉及了几种常用经典算法及改进型新算法,并时各算法的优缺点分别进行了分类比较研究,探讨了未来可能的研究方向.     

认知无线电中频谱感知技术的研究进展

认知无线电技术作为解决当前频谱利用率低下这一问题的有效手段,已成为无线电发展的一个新的里程碑。频谱感知作为实现认知无线电的首要任务,主要涉及物理层的信号检测与处理以及链路层的控制与优化。文中对频谱感知技术的最新研究进展情况进行了综述,重点总结和分析了检测算法的性能、协作融合算法以及感知机制的参数优化,并在此基础上讨论了下一步的研究方向。     

CMMB信号合作式频谱感知性能分析

目前频谱资源紧缺,缓解频谱资源紧张问题重要方法之一便是频谱感知技术。针对中国移动多媒体广播（CMMB）信号的频段,介绍了CMMB信号的帧结构特点。在总结现有频谱感知技术的基础上,分析合作式频谱感知在两种准则（OR准则和AND准则）下的基本原理,最后在Matlab平台上分析合作式感知在各种特定条件下（信道,合作者数,检测方法以及检测准则）的性能。     

基于图像K-means聚类分析的频谱感知算法

近年来,基于能量检测的协作频谱感知算法被广泛应用于频谱感知领域。由于该方法在计算能量检测的判决门限受噪声影响较大以及受限于认知用户的数量等问题,导致其检测性能受到影响。为了解决这一问题,本文提出一种基于图像K-means聚类分析的频谱感知算法。这种方法利用主用户信号存在与否的两种认知信号状态映射成图像,经过调整图像强度和高斯滤波预处理之后利用提取图像像素分布直方图的方法提取出特征向量,然后利用改进的K均值聚类算法对这些特征向量进行训练得到分类模型。最后利用训练好的分类模型对未知信号进行检测,从而实现频谱感知。仿真结果表明,本文所提出的频谱感知算法,在检测性能上优于传统能量检测以及协作频谱感知算法,尤其在低虚警概率、低信噪比的环境下效果更加突出。      

基于Wishart矩阵特征值的频谱感知算法

为了提高频谱感知性能,克服经典算法的缺点,提出了一种新的基于Wishart随机矩阵理论的协作频谱感知算法.根据多个认知用户接收信号样本协方差矩阵特征值的对数分布特性,利用样本协方差矩阵最大特征值与几何平均特征值的比值,得到简单的判决阈值闭式表达式,实现频谱感知判决.该算法不需要知道主用户的任何先验信息,不受噪声不确定性的影响.仿真结果表明,所提算法在协作用户数少、信噪比低、采样点数极少的情况下,仍能获得较高的感知性能.该算法受虚警概率和极端值的影响较小,比同类算法有更好的检测性能.     

认知无线电中基于自相关矩阵的协作盲感知

为了克服传统的认知无线电频谱感知算法存在的不足,提出了一种基于自相关矩阵的协作式盲频谱感知方法,以提高频谱感知能力.该方法从样本自相关矩阵中提取检测统计量,采用双门限混合判决方法得到本地检测结果.认知基站将本地检测信息分成两类,并对软判决信息实施可靠性融合,最后给出全局判决结果.该方法是一种盲感知方法,不需要知道主用户...     

认知无线电中基于感知门限的频谱预测研究

频谱感知为未获得频谱授权的次用户提供频谱空穴,并监测主用户以防止对其造成干扰。然而频谱感知会带来时间和能量消耗,采用准确、主动的频谱预测技术可以改善频谱感知过程。文中通过研究感知门限对平均感知时间和频谱利用率的影响,提出了基于感知门限的频谱预测-感知机制,并利用频谱预测结果按照空闲概率从大到小的顺序进行感知。仿真结果表明,文中所提出的机制能够减少感知时间并提高频谱利用率。     

Location based spectrum sensing performance analysis over fading channels in cognitive radio networks

This paper analyzes the spectrum sensing performance over fading channel,in which a licensee and multiple unlicensed users coexist and operate in the licensed channel in a local area. The overall average probabilities of detection and false alarm by jointly taking the fading and the locations of all secondary users into account are derived,and a statistical model of cumulate interference is constructed. Based on the cumulate interference,a closed-form expression of outage probability at the primary user's receiver according to a specific distribution of the fading is obtained. Finally,the sensing parameters so as to minimize the total spectrum sensing error and maximize the average opportunistic throughput are obtained. It is noted that the overall average performance analysis and results here enable to benchmark the design of specific spectrum sensing algorithms.     

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。