主动式频谱感知的改进型信道切换算法

针对无线信道频繁切换而导致系统性能下降的问题,在传统算法的基础上,提出了改进型信道切换算法.通过信道空闲时长的预测和比较策略,在对首要用户干扰最小的前提下,对信道进行切换控制,有效降低了信道切换代价,减小了感知开销.仿真验证表明：采用改进型信道切换算法能够有效减少信道切换次数约20%.     

非理想信道感知下的频谱共享容量的理论分析

在现有的以理想信道感知为条件的机会频谱共享容量分析基础上,重点讨论非理想感知对机会频谱共享中次用户信道容量的影响。关注两条不同传输途径的信道,一条是从次用户发送端到次用户接收端的无线信道,另一条是次用户发送端到主用户接收端的无线信道。以主用户接收端功率受限作为约束条件,得到了关于非理想信道信号噪声比条件下机会频谱共享的次用户信道容量的关系表达式。首先分析次用户发送端到主用户接收端信道和次用户发送端到次用户接收端信道为非对称时次用户的信道容量,其次分别探讨不同衰落信道模型下两条信道上感知（包括信道估计和预测）误差为对称和非对称结果时,次用户信道容量的变化。     

基于非理想感知的认知无线电系统感知时间与频谱分配联合优化算法

针对非理想感知情况下感知时间与频谱分配联合优化问题,同时考虑漏检与主用户重新占用频谱两种场景所造成的主次用户碰撞,并通过量化主用户对认知用户的干扰,给出有无主用户存在时认知系统可获得的吞吐量。在总传输功率约束以及对主用户的最大干扰功率约束两个限制条件下,以最大化系统平均吞吐量为优化目标,给出感知时间与频谱分配联合优化算法。算法首先通过折半法搜索最优感知时间,在既定的感知时间下,将子信道分配给能获得最大平均吞吐量的认知用户,在此基础上,利用凸优化相关理论求得最优功率分配。仿真结果表明,本文所提算法相比于传统频谱分配算法系统平均吞吐量性能提升了10%左右。     

一种多用户协同频谱感知功率控制方案

分析和研究了多用户协同频谱感知原理,通过时分方式,实现了多用户之间的频谱共享。同时为避免对主用户产生有害的干扰,从用户通过一种算法控制它的发射功率,保证主用户的通信服务质量。最后对多用户协同频谱感知和单用户频谱感知的性能进行了仿真研究,结果表明多用户协同频谱感知可以明显提高频谱感知的性能,克服阴影/衰落作用的不利影响,提高频谱利用率。     

频谱感知技术在短波通信中的应用

为了提高短波通信的频谱利用率,需要对短波频谱进行实时准确的频谱感知.针对短波信道特点,对几种频谱感知方法能否适用于短波通信系统进行了分析.结合国内外军用认知无线电的发展,并充分利用能量检测速度快、循环谱特征检测精度高的优点,提出了一种能量和循环谱特征联合检测的方法,并给出了基于感知技术的短波电台的基本架构,为缓解短波信道资源紧张提供了一条途径.     

基于Dempster-Shafer证据理论的协同频谱感知算法

认知无线电的首要任务是频谱感知,单个认知用户的频谱感知结果容易受到衰落和多径的影响,本文结合证据理论研究了多个认知用户的协同频谱感知问题.为了在融合中心未知先验信息的条件下实现对授权用户的有效检测,文章基于Dempster-Shafer证据理论,对认知用户的本地感知结果提取证据,然后在融合中心进行融合并判决,提出了一种基于Dempster-Shafer证据理论的协同频谱感知算法.仿真结果表明,该算法能够在融合中心未知先验信息情况下,获得较好的频谱感知性能.     

一种非理想感知条件下的双门限机会频谱接入策略

为了有效提高认知网络中次用户的吞吐率性能,提出了一种应用于非理想感知条件下的双门限机会频谱接入策略。该策略能在次用户对信道占用情况感知非理想的条件下,综合考虑次用户的信道质量和非准确的信道占用信息,使次用户在信道感知为空闲和占用时分别以不同的信道质量门限选择接入信道,从而最大程度地利用信道质量较好的传输机会,提高次用户的吞吐率性能。结合本策略,建立了以次用户的有效吞吐率最大化为目标、以对主用户的干扰程度为约束条件的优化问题,并在次用户对信道感知存在误差的条件下给出了最优门限的设计方法。仿真结果表明,所提出的双门限机会频谱接入策略能够在非理想感知条件下显著提高次用户的有效吞吐率。     

报告信道传输错误环境下协作感知最优用户数分析

认知无线电网络中多个用户相互协作进行频谱感知能有效提高系统的感知性能,然而当各用户将本地感知信息经无线信道发送至中心控制器时,若因信道衰减等因素出现传输错误又会降低系统性能。该文针对这种网络环境,探索了参与协作的用户数目与系统感知性能的关系,并从授权/认知用户两个角度分别讨论协作感知最优用户数的计算方法。理论分析与仿真结果表明:网络中所有用户均参与协作不一定能获取最优性能;当选取具有较高感知信噪比条件的一定数目的用户进行协作反倒能实现最优,并且该最优用户数与网络的规模成正比,与报告信道传输错误概率成反比。      

认知无线电的频谱感知技术探讨

频谱感知允许非许可用户伺机访问未用的许可频带资源,可以极大改善频谱利用率,并且具有较低的部署成本和较好的兼容性。文中首先介绍了认知无线电中频谱感知的相关概念。然后,详细探讨了频谱感知的基本技术手段和面临的挑战。最后,对频谱感知的设计问题进行了说明。     

多天线认知无线电网络多信道联合频谱感知策略

当前,以单天线认知用户组成的认知无线电网络同时协作检测多个信道的分配策略得到了广泛研究,而在认知用户可以灵活选取自身天线进行空间分集接收的条件下,当联合感知多信道时,多天线认知无线电网络如何获取最优的天线分配策略仍有待进一步研究。为解决这一问题,在限制各信道最大虚警概率的前提下,以最小化所有信道漏检概率之和为目标,建立了优化模型,并提出了基于分支定界的算法和基于贪婪思想的启发式算法。前者可以获得最优策略,但复杂度较高,后者以牺牲较小检测性能为代价,明显降低了复杂度,有效实现了检测性能与复杂度的平衡,并且在保护各个信道上主用户免受认知用户干扰层面,一定程度上兼顾了公平性。      

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。     

衰落信道下的协作频谱检测及其性能分析

在低信噪比和复杂性环境下,协作频谱检测是准确实现频谱感知的有效手段。文中分析了基于能量检测的单用户频谱检测算法以及基于硬判决和等权重的多用户协作频谱检测技术,导出了在高斯信道、Rayleigh衰落信道和Nakagami-m衰落信道情况下协作频谱检测虚警概率和漏检概率的闭合解析式,并对此进行了仿真验证和比较。结果表明,等权重协作频谱检测算法能够有效克服衰落信道对频谱检测的影响。     

基于分布式检测和协作的自适应频谱感知机制

对当前备受关注的认知无线电多点协作频谱感知技术进行了系统归纳与总结.对频谱感知基本问题进行研究,指出了低信噪比情况下单节点检测存在的局限性;接着着重对基于能量检测的多点协作检测技术和多种数据合并算法等最新的研究情况进行了介绍和评价;最后提出了一种具有自适应优化功能的协作频谱感知机制,对控制信道和检测判决信道采用两种控制方式,采用较为稳健的拓扑控制方式,提高了检测网络的稳定性和运作效率.     

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。     

错误报告概率对协作检测影响研究

空闲频谱检测是感知无线电（CR）的关键技术之一。协作检测算法是空闲频谱检测的关键算法,早期协作检测算法方面的文献只是考虑了检测信道部分对检测性能的影响,而没有将报告信道对检测性能的影响考虑进去。推导了常用融合规则下引入错误报告概率对协作检测算法性能的影响,这对感知无线电的实际应用具有重要的参考价值。     

认知系统中多天线协作频谱感知方案

针对认知无线电的核心问题——频谱感知,采用性能好的协作频谱感知,这里研究了认知无线电系统中一种多天线协作频谱感知方案,此方案中的噪声信号和主用户的信号均认为是独立复高斯随机信号。同时,次用户将检测到的信号通过波束成形后传向融合中心,而优化函数为发射功率受限的条件下,最大化全局的检测概率。理论推导和方针结果表明,所提出的方案有效地提高了检查概率,充分发挥了空间分集和多用户分集的优势,普遍提高了系统的感知概率。     

一种认知无线网络中的协作感知优化方法

认知无线电技术能够显著提高频谱资源的利用率,因此越来越受到学术界的关注。频谱感知是认知无线电的基础,一方面它要求能够快速找到可用频谱,另一方面当授权用户返回时又要求能够快速释放信道避免干扰。提出了一种认知无线网络中多用户协作感知分级方法,并通过数学推导给出最优的分级策略。仿真结果表明,采用所提出的协作频谱感知方法,能够提高认知无线网络的吞吐量。     

Soft Combination Schemes for Cooperative Spectrum Sensing in Cognitive Radio Networks

This paper investigates linear soft combination schemes for cooperative spectrum sensing in cognitive radio networks. We propose two weight-setting strategies under different basic optimality criteria to improve the overall sensing performance in the network. The corresponding optimal weights are derived, which are determined by the noise power levels and the received primary user signal energies of multiple cooperative secondary users in the network. However, to obtain the instantaneous measurement of these noise power levels and primary user signal energies with high accuracy is extremely challenging. It can even be infeasible in practical implementations under a low signal-to-noise ratio regime. We therefore propose reference data matrices to scavenge the indispensable information of primary user signal energies and noise power levels for setting the proposed combining weights adaptively by keeping records of the most recent spectrum observations. Analyses and simulation results demonstrate that the proposed linear soft combination schemes outperform the conventional maximal ratio combination and equal gain combination schemes and yield significant performance improvements in spectrum sensing.     

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。     

一种基于数据融合的合作频谱感知技术

认知无线电是为了提高频谱利用率而提出的一种智能频谱共享技术,快速可靠的检测到主用户和频谱空穴是认知无线电实现的关键和前提.由于阴影和多径衰落的影响,单认知用户检测可靠性低.基于数据融合的合作感知可以大大提高对主用户的检测概率.文中提出基于数据融合的等权重增益结合准则.仿真结果表明:当融合中心采用等权重增益结合准则时的检测性能要优于采用硬判决融合准则时的检测性能.