OSA中基于能量有效性的感知时隙长度优化设计

针对非时隙主网络中机会频谱接入系统,为了在感知性能与传输效率之间进行有效折中选取最优的感知时隙长度,采用连续时间马尔科夫过程对次用户的感知活动进行建模和分析,在满足对主用户的碰撞概率约束的前提下,设计接入策略控制次用户的接入概率,优化感知时隙长度,最大化次用户的能量有效性。仿真结果表明,次用户通过选取最优的感知时隙长度,可使其能量有效传输效率得到优化。     

能量有效的频谱感知与接入策略联合优化算法

针对认知无线电网络中次用户节点能量受限问题,提出了一种联合考虑频谱感知和接入策略的能量有效优化算法。根据主用户非时隙接入信道可能与次用户发生碰撞的特点,基于连续时间马尔科夫理论对次用户的频谱感知和接入策略进行建模,在满足碰撞概率约束的条件下,通过合理设置次用户的感知时间和接入概率实现了感知性能与传输能效的有效折衷。仿真结果表明,相对于仅考虑感知时间或接入概率的传统优化算法,所提算法可使次用户的能量有效性得到显著提高。     

基于短时傅里叶变换的跳频信号频谱感知性能分析

频谱感知作为认知无线电领域的核心技术,可以有效地识别出频谱空洞,为次级用户动态接入提供先验信息。本文针对跳频信号建立了频谱感知系统数学模型,通过短时傅里叶变换分析,在仅仅已知跳频频率集的情况下便可进行盲感知,不需进行信道划分即可对跳点位置和信号存在性同时进行检测。本文在AWGN、Rayleigh和Nakagami-m 3种不同衰落信道下推导了检测概率和虚警概率的理论闭环表达式,避免了传统方法需经过多次蒙特卡洛仿真确定门限带来的复杂性。最终通过最小化误差概率得到最优门限,并通过仿真结果验证了其正确性。     

感知中继网络中依据检测结果的频谱共享机制

在感知中继网络中,为实现授权频带在主次用户间的高效利用,提出一种基于检测结果的频谱共享机制,允许次用户根据频谱检测的结果自适应地选择传输方式. 并在该机制下,考虑主次用户间的干扰情况,进而根据信干噪比(SINR)推导出次用户网络的中断概率和符号错误概率的闭式表达式. 仿真结果表明,本机制与传统的频谱共享机制相比,能在保证主用户通信的前提下,使次用户网络获得较高的性能增益.     

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。     

基于概率预测的动态频谱接入信道选择方法

对动态频谱接入中的多个频谱的选择问题进行了研究,综合考虑物理层频谱感知错误和信道衰落等不利影响,提出了一种基于概率预测的动态频谱接入策略.该策略基于交替更新过程的结论,能够在提高频谱利用率的前提下为认知网络中次用户选择可用度较好的信道.推导了该方法的时延性能理论分析结果,仿真结果表明,提出的算法与现有的随机频谱接入算法相比具有更好的时延性能.     

同时收发的认知干扰机频谱感知

为了增强复杂电磁环境中同时收发认知电子战干扰机的作战能力,基于一般能量检测算法,提出一种改进的认知干扰机频谱感知算法,推导出该算法对作战目标信号感知的虚警概率和检测概率的理论表达式.仿真结果表明:所提频谱感知算法能够有效地降低自干扰对同时收发认知干扰接收机性能的影响,提升认知干扰机对作战目标的电磁频谱感知能力.     

认知无线电自适应频谱感知时间分配机制

为最大化频谱利用率,根据主用户使用信道的频率和次级用户的数据传输需求推导得到最优次级用户数据传输时间.在毫秒级频谱空洞场景下,基于部分可观测马尔可夫决策过程提出一种自适应频谱感知时间分配机制.该机制根据前一时段的信念状态和能量感知结果判断在当前时段内的最优行为.仿真结果表明,该机制能够根据不同主用户和次级用户的冲突概率需求最大化频谱利用率.     

基于离散电视频带的频谱接入策略研究

基于电视频带的认知网络中主用户为随机出现的无线麦克等设备,其随机行为使得可用频谱离散化,产生许多小于用户需求的频谱碎片.将主用户行为建模为Markov过程,定义频谱占用度、碎片度及统计平均中断概率来分析其行为对系统性能的影响,并提出两种接入策略,策略一加入调整因子并优先选取较少连续信道,策略二基于k-agile接收机,考虑保护带及灵敏度约束,以最小碎片数为目标,非连续地接入频谱,在物理层解决碎片问题,仿真证明二者性能均优于已有策略.     

主从信号共存条件下联合频谱感知方法

在认知无线电中,由于隐主用户问题的存在,使得认知用户信号可能与主用户信号共存于同一频段,使得现有频谱感知算法感知主用户信号存在困难。因此,在已知认知用户信号先验信息的基础上,提出一种联合频谱感知方法来解决主从信号共存时现有频谱感知算法难以感知主用户信号的问题。联合频谱感知算法先对接收信号进行去认知用户信号的预处理,然后用典型频谱感知算法进行主用户信号检测。该算法的理论分析和仿真数据表明:在主从信号共存时,所提的联合频谱感知算法与典型的频谱感知算法相比,不仅能够有效地感知主用户信号,而且同时消除了认知用户信号对主用户信号感知的影响。     

A novel weighed cooperative bandwidth spectrum sensing for spectrum occupancy of cognitive radio network

In cognitive radio network(CRN), a secondary user(SU) may utilize the spectrum resource of the primary user(PU) and avoid causing harmful interference to the primary network(PN) via spectrum sensing. In the traditional time spectrum sensing, the SU cannot detect the PU's presence during its transmission, thus increasing interference to the PN. In this work, a novel weighed cooperative bandwidth spectrum sensing method is proposed, which allows multiple SUs to use part of the bandwidth to perform cooperative spectrum sensing throughout the whole frame in order to detect the PU's reappearance in time. The SU's spectrum efficiency is maximized by jointly optimizing sensing bandwidth proportion, number of cooperative SUs and detection probability, subject to the constraints on the SU's interference and the false alarm probability. Simulation results show significant decrease on the interference and improvement on the spectrum efficiency using the proposed weighed cooperative bandwidth spectrum sensing method.     

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。     

理想功率控制多用户DS-UWB信号捕获性能分析

分析了理想功率控制的多用户环境下DS-UWB系统采用串行搜索策略的捕获性能.对于多用户干扰,当干扰用户多时,根据中心极限定理,检测器输出端的多用户干扰可近似为一个高斯随机变量,推导了一定干扰用户下系统检测概率和虚警概率的闭合表达式,在给定的信噪比和一定的捕获门限下,求出捕获时间的均值和方差.数值结果表明,不同数目的多用户干扰下,系统的最佳平均捕获时间近似相同.     

认知无线电中序贯能量检测器的性能分析

为了在主用户得到充分保护的前提下缩短频谱检测时长,将序贯能量检测器应用在认知无线电中是一种复杂度相对较低的有效检测方法.首先在序贯能量序列似然比分析基础上,讨论了信噪比和虚警概率对序贯能量检测器平均采样点数的影响.建立了认知系统吞吐量优化的数学模型,通过凹函数最优化理论对其进行理论推导和论证,得出存在一个最佳系统参数值...     

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．     

一种认知无线电联合检测算法的改进

为了改进在不同信噪比情况下多个认知用户联合检测的性能,在已提出的两个用户基于能量检测的联合检测算法基础上,提出了具有分组思想的多用户基于能量检测的联合检测算法。根据接收信号能量对各组用户的判决门限进行调整,提高各组的联合检测概率,以此提高整体的联合检测概率。通过实验仿真,表明本文所提出的多用户联合检测算法,能够提高联合检测性能。     

多信道认知无线电频谱感知时间和门限联合分配

为提高多信道认知无线电的吞吐量,提出采用交替方向优化联合分配次用户的频谱感知时间和子信道感知门限.基于"先听后传"的次用户帧结构,建立了感知时间和门限的优化分配模型.该模型在保证满足主用户通信需求和子信道频谱感知性能的前提下,最大化次用户各子信道的吞吐量总和.联合优化算法通过交替优化感知时间和门限能够获得模型的最优解.仿真结果表明:存在最优的感知时间和门限最大化次用户的吞吐量,并且相比之前的方案,联合分配能够提高次用户的吞吐量.     

基于无速率编码的认知无线电系统能量分配算法

针对目前广泛应用的认知无线电技术,研究最大化认知系统能量利用率的问题.全局计入信道特性和系统本身特性对能量利用率的影响,利用无速率编码对网络动态环境的自适应能力以对抗主用户不可预知的出现,研究基于无速率编码的多信道认知无线电系统的能量分配算法.通过引入周期频谱感知模型,提出的能量分配算法根据信道和系统特性分配从用户的感知能量和传输能量,利用系统门限约束干扰概率以保护主用户通信.仿真结果表明,对应不同的信道或系统特性,提出的算法均能够显著降低能耗,提高能量利用率.     

基于最小误检概率的最优感知用户数目优化算法

频谱感知是认知无线电系统的关键技术之一,协作频谱感知能够提高频谱感知性能。首先定义了修正后的误检概率,然后以能量检测为基础,推导了在不同判决门限下为使误检概率达到最小的最优感知用户数目,并根据最优感知用户数目进行协作频谱感知。仿真结果表明,与传统的K秩准则相比,文章所提算法能够有效提高感知性能。     

随机相位信号检测概率的递推算法

随机相位信号加窄带高斯噪声包络的概率密度函数服从广义瑞利分布,其检测性能用检测概率来度量．导出了该检测概率的无穷级数形式的计算公式;研究并得到了简明的递推算法;用该递推算法公式计算了以虚警概率和信噪比为参量的检测概率部分结果并图示．