认知无线电频谱合作检测技术

认知无线电通过灵活地感知环境的变化,探测暂时未被使用的频谱孔,为未授权用户提供接入机会,大大地提高了频谱利用率,被认为是当前解决频带使用拥挤的最佳方案。频谱检测是认知无线电中极其重要的环节,目前频谱检测技术的研究主要包括两方面：非合作检测和合作检测。本文重点介绍认知无线电频谱检测的合作检测方式、系统模型、监测协议、检测机理及常用的检测算法等,并总结了目前频谱检测技术中有待解决的一些关键问题和技术。     

认知无线电的合作频谱检测分析

认知用户需要持续快速地检测主用户的出现,对基于认知无线电的合作频谱检测机制进行了分析。在理想的两用户网络中,认知用户采用合作机制可以提高系统的平均侦测时间。在多认知用户网络中,参与合作的用户越多,单个认知用户对主用户的侦测概率越高。对于多用户网络,还考虑了整体的实现。     

多天线技术在认知无线电频谱检测中的应用

认知无线电是当前通信领域的一个新兴技术,文章介绍了多天线技术在认知无线电频谱检测中的应用,包括宽带感知RF前端阵列天线空间滤波,非合作频谱检测以及合作检测中的多天线技术应用,从而使认知无线电实现更为灵活并为天线设计提供思路.     

多天线技术在认知无线电频谱检测中的应用

认知无线电是当前通信领域的一个新兴技术,文章介绍了多天线技术在认知无线电频谱检测中的应用,包括宽带感知RF前端阵列天线空间滤波,非合作频谱检测以及合作检测中的多天线技术应用,从而使认知无线电实现更为灵活并为天线设计提供思路。     

基于认知无线电的合作频谱感知算法研究

在认知无线电网络中,认知无线电用户需要准确、实时地检测到授权用户的存在以及闲置的频带。认知无线电中的合作频谱感知类比于无线传感网络中的分布式决策,即每一个传感器做出本地判决并将这些判决结果汇报给融合中心,再根据某种融合准则做出最终的判决。融合准则主要分为OR规则和AND规则。传统合作频谱感知是指所有的认知用户都参与合作。文中通过分析传统合作频谱检测的不足之处,提出只选择具有较高信噪比的认知用户参与合作。从仿真结果看出,此方法的检测性能较之传统的合作检测算法有了很大的提高。     

认知无线电网络中物理层频谱检测算法的研究

频谱检测是认知无线电网络(CRN)的关键技术之一,本文对认知无线电网络中物理层频谱检测的算法进行了研究.首先阐述了经典检测算法的应用场景、检测性能和设备实现复杂度,针对经典算法中的问题和不足,提出一系列改进型算法以及利用信号与噪声相关性差异的新型检测算法,并对各种检测算法进行了分类比较,在此基础上提出了结合不同检测算法优势的CRN检测策略,最后指出可能的研究方向.     

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.     

基于认知无线电网络的用户合作频谱检测

介绍认知网络中认知用户合作检测算法在降低检测时间以及提高检测灵敏度的优势,构建认知网络中简单的两用户合作协议和非合作协议下的检测系统模型,在此基础上时多认知用户合作情况进行了分析比较.最后对认知网络环境中不同概率参数以及不同数目合作节点的检测性能进行了仿真研究.结果表明,当虚警概率α很小时,采用认知用户的合作感知方法可得到高检测概率,且能降低将近35%的检测时间,有效提高检测主用户的灵敏度.     

CR网络中采用平均检测概率约束的空时二维感知方法

针对认知无线电网络的空闲频谱检测,提出一种采用平均检测概率约束的空时二维感知方法。以检测概率在整个检测区域内的统计平均值,作为从用户（认知用户）接入主用户（授权用户）频谱的约束,并由此设置检测门限,在理论上得到时域、空域及空时二维空闲频谱接入概率。分析和仿真结果表明,与采用检测概率做约束的传统方法相比,以平均检测概率做约束所得到的时域虚警概率和空域虚警概率均降低,认知无线电网络空时二维空闲频谱的接入概率显著提高。      

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。     

Detection efficiency of cooperative spectrum sensing in cognitive radio network

Sensing the spectrum in a reliable and efficient manner is crucial to cognitive radio. To combat the channel fading suffered by the single radio, cooperative spectrum sensing is employed, to associate the detection of multiple radios. In this article, the optimization problem of detection efficiency under the constraint of detection probability is investigated, and an algorithm to evaluate the required radio number and sensing time for maximal detection efficiency is presented. To show the effect of cooperation on the detection efficiency, the proposed algorithm is applied to cooperative sensing using the spectral correlation detector under the Rayleigh flat fading channel.     

合作频谱感知安全技术研究

频谱感知是认知无线电实现动态频谱接入的前提和关键技术。由于阴影效应和多径衰落等因素,单个认知用户的频谱感知的结果可能不可靠,因此通过多个认知用户检测结果的融合来提高频谱感知的性能,即合作频谱感知。目前,合作频谱感知存在两类安全威胁：主用户假冒攻击（IE,Incumbent Emulation）和频谱感知数据篡改攻击（SSDF,Spectrum Sensing Data Falsification）。由于这两种攻击的存在,将会大大降低频谱感知的性能,减少认知用户接入空闲授权频段的机会。因此,有必要对这两类攻击开展相关的防御技术研究。     

基于一致优化的分布式宽带合作频谱感知算法

在压缩采样的框架下,提出一种基于一致优化的分布式宽带频谱压缩感知算法。算法思想如下:认知无线电网络中每个认知节点首先根据压缩采样理论获取压缩采样,并恢复本地的频谱信息,然后在一跳范围内交换频谱信息。认知节点将获取的邻居节点频谱信息进行加权平均,此加权平均作为频谱恢复一致优化问题的约束,以此来降低计算开销,加速算法的收敛。优化问题通过最优交替方向乘子法迭代求解来获取整个认知无线电网络的频谱估计。给出了算法的收敛性证明,并进行了仿真实验以验证算法的有效性。     

A Robust Cooperative Spectrum Sensing Scheme in Cognitive Radio Systems

Performance of cluster-based cooperative spectrum sensing is more greatly improved than that of the traditional cooperative spectrum sensing.However,the style of clusters is not pointed out on traditional cluster-based method.In view of all the fading in the cooperative spectrum sensing,space diversity,and selective diversity,a robust cooperative spectrum sensing scheme based on clusters is proposed.Simulation results show that the detection performance of this new scheme is more close to that of the ideal cluster-based cooperative spectrum sensing scheme,and the excellent performance with higher reliability is gained relative to the actual cluster-based cooperative spectrum sensing scheme.Finally,the number of users in a cluster of the proposed scheme is discussed.The two users in a cluster are not the optimal solution to the overall implementation of cognitive radio.     

协作频谱感知在认知网络中的应用

认知无线电能够灵敏感知周围环境的变化,通过频谱感知功能发现频谱空洞,使得认知无线电能够与周围通信环境相适应。在认知无线电网络中,认知用户（次用户）必须连续地监控频谱,检测主用户是否存在。如果主用户存在,次用户必须尽快地退出该频段,从而不影响主用户。在文中采用一种协作机制,即两用户进行协作频谱感知,从而提高主用户的检测率,减少了检测时间,并且得到捷变增益。我们用Matlab给出仿真结果。     

基于中继的协作频谱感知

频谱感知技术是认知无线电系统实现的前提和基础。由于无线衰落环境下单节点频谱感知结果可靠性不高,主要讨论协作频谱感知中的中继协作频谱感知技术。针对单个中继节点的协作频谱感知网络,分析了在AF协议下的频谱感知结果。导出了在瑞利衰落环境下中继节点参与协作感知的检测概率上限的闭合表达式,并进行了数值仿真。数值分析结果表明中继节点参与协作能够提高频谱感知性能。     

基于ESD测试的无线电网络抗SSDF攻击协作频谱感知方案

针对认知无线电网络中协作频谱感知容易遭受数据伪造攻击的问题,提出一种基于检验统计和极端学生化偏差检验法的协作频谱感知方案。首先,将差分进化算法与加权增益合并软决策融合方法相结合,形成一种高效的节点决策融合机制。然后,在协作感知中,根据节点的软决策数据,利用检验统计消除故障认知节点。最后,利用提出的改进型ESD检验法消除恶意认知节点,从而形成全局决策。仿真结果表明,该方案在协作感知中能够有效过滤SSDF攻击数据,具有较低的误检测率。     

抗SSDF攻击的一致性协作频谱感知方案

在分布式认知无线电网络中,一般很难找到合适的融合中心能够收集所有协作用户的感知信息,而且协作过程极可能遭到篡改感知数据(Spectrum Sensing Data Falsification,SSDF)攻击.鉴于此,该文提出了一种改进的一致性协作频谱感知方案.利用Metropolis迭代规则,各次用户仅依靠邻接点之间的...     

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...     

认知无线电中基于拟合优度的多天线协作频谱检测

本文提出一种噪声方差未知时,基于拟合优度的多天线协作频谱检测方法。通过计算多个天线采样样本均值和方差比的分布函数与经验分布函数之间的Anderson-darling(AD)距离,并与备选的门限值比较,实现频谱检测。论文分析了衰落信道下,基于AD检验的协作频谱检测的虚警概率和检测概率下界。理论分析和仿真结果表明,基于AD检验的协作检测比基于随机矩阵的协作检测具有更好的性能,特别是在低信噪比和小样本条件下。