浅析认知无线电在军事通信中的应用

认知无线电在无需专门授权的情况下,能够借助频谱感知等技术接入已授权频段,实现对无线频谱资源的动态共享,极大地提高频谱利用效率和通信系统性能,必将对无线通信,尤其是军事通信产生深远的影响.文中首先简要叙述了认知无线电产生的背景,尔后对频谱感知、位置感知、链路保持、频谱池共享等关键技术进行了简要叙述.重点分析了认知无线电在军事通信中的应用及其优势.最后对军用认知无线电面临的机遇和挑战做了简要展望.     

面向频谱感知的传感器网络设计

针对认知无线电网络、频谱监测等领域对宽频段频谱感知的需求,基于无线传感器网络的特点,提出了一种面向频谱感知的传感器网络设计方案,包括分簇的网络结构、分频段的协作感知机制以及感知结果的协作处理机制,分析了实现这种方案的关键技术,为利用传感器网络进行宽频带协作频谱感知提供了一种可选的方案。     

随机共振在认知无线电频谱感知中应用的最新研究进展

频谱感知是认知无线电网络的一项关键技术.低信噪比(SNR)环境下频谱检测的性能会大幅降低,而随机共振(SR)能有效提高信号信噪比,所以将其应用到频谱感知中,能增强认知用户对主用户(PU)的检测性能.首先介绍了随机共振在认知无线电频谱感知中应用的最新研究进展,包括随机共振在本地感知中(如能量检测、协方差矩阵频谱感知、循环平稳特征检测)及协作感知中的应用,然后指出了随机共振在认知无线电频谱感知中还有待解决的问题,并提出了下一步的研究方向.     

基于扩散机制的分布式宽带压缩频谱感知算法

针对认知无线电网络共享频谱资源的特征,本文提出一种基于扩散机制的分布式宽带压缩频谱感知方法。该算法包含两个工作阶段。在第一个阶段,每个认知用户对观测信号进行压缩感知和独立重构,产生本地频谱估计;在第二阶段,各个认知用户根据扩散机制协作更新频谱估计信息,实现最优估计。仿真结果表明,该算法与一致性分布式压缩频谱感知方法相比,可以快速增强认知无线电网络频谱感知能力,可应用于动态拓扑结构的认知无线电网络。     

认知无线电频谱感知技术研究

认知无线电(CR)作为一种智能通信系统,能够充分了解周围的通信环境,实现频谱的动态利用。频谱感知被用作动态无线电访问的关键技术,并在近些年得到了广泛的研究及应用。文章介绍了三种不同的频谱感知技术:基于发射机的频谱检测、基于接收机的频谱检测和合作检测,并对三种检测技术的性能及优缺点进行了分析。     

认知无线电系统中的关键技术研究

深入研究了当前认知无线电中的关键技术,讨论了认知无线电系统的体系结构,分析了主流频谱感知技术并对比了其特点。同时给出了当前动态频谱管理研究的新进展。     

认知无线电通信系统关键技术研究

认知无线电是一种具有良好应用前景的通信技术,可以有效提高系统的资源利用率等性能。文中介绍了认知无线电的概念与系统结构,分析了认知无线电系统当中需要重点解决的关键技术,包括频谱感知,动态频谱管理以及信道估计等,并研究与探讨了关键技术的多种典型解决方案,对其性能进行分析与评价,最后对未来应用需要解决的关键问题与热点技术的结合进行了总结与展望。     

认知无线电体系结构分析

分析了认知无线电网络的集中式、Ad Hoc式和Mesh式体系架构及其节点与链路特性.在认知无线电终端方面,分析了系统组成,并阐述了其认知引擎中环境感知模块、方案制定与优化模块、知识库、知识进化器和接口模块的功能定义以及认知循环过程.最后,论述了认知无线电的频谱感知、频谱分配以及功率控制关键技术.     

认知无线电及其关键技术

认知无线电能感知频谱环境,并通过学习实时调整传输参数,实现频谱再利用,是一种能有效提高频谱利用率的新型通信模式。在介绍了认知无线电的基本概念及国内外的研究概况后,着重讨论了认知无线电研究中碰到的几个关键技术：无线电参数智能优化技术、宽带频谱感知技术、宽带数据传输技术等。提出了这些关键技术应着重研究的方向。     

认知无线电技术综述

认知无线电是一种智能频谱共享技术,通过它授权用户的频谱资源得以利用.认知无线电具备感知无线通信环境、并可根据一定的学习和决策算法,实时、自适应地改变系统工作参数的能力,通过对它的利用实现了对无线频谱资源的动态使用,提高频谱资源的利用率.在对认知无线电技术提出的背景、认知无线电技术概念的发展和主要研究内容进行了介绍.     

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.     

Cross‐layer design of partial spectrum sharing for two licensed networks using cognitive radios

To utilize spectrum resources more efficiently, dynamic spectrum access attempts to allocate the spectrum to users in an intelligent manner. Uncoordinated sharing with cognitive radio (CR) users is a promising approach for dynamic spectrum access. In the uncoordinated sharing model, CR is an enabling technology that allows the unlicensed or secondary users to opportunistically access the licensed spectrum bands (belonging to the so‐called primary users), without any modifications or updates for the licensed systems. However, because of the limited resources for making spectrum observations, spectrum sensing for CR is bound to have errors and will degrade the grade‐of‐service performance of both primary and secondary users. In this paper, we first propose a new partial spectrum sharing policy, which achieves efficient spectrum sharing between two licensed networks. Then, a Markov chain model is devised to analyze the proposed policy considering the effects of sensing errors. We also construct a cross‐layer design framework, in which the parameters of spectrum sharing policy at the multiple‐access control layer and the spectrum sensing parameters at the physical layer are simultaneously coordinated to maximize the overall throughput of the networks, while satisfying the grade‐of‐service constraints of the users. Numerical results show that the proposed spectrum sharing policy and the cross‐layer design strategy achieve a much higher overall throughput for the two networks. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

认知无线电网络的MAC层关键技术

认知无线电作为一种智能的频谱共享技术,已成为无线通信领域的研究热点。为达到在不干扰授权用户的条件下有效地实现机会式频谱利用,认知无线电网络的媒体接入控制（MAC）层不仅需要提供传统的服务,还要求能支持一套全新的功能。频谱检测管理通过对检测模式的选取、检测周期及检测时长的设置、检测信道的选取和检测静默期的设置等实现检测策略和参数的选取及优化。接入控制主要采用与授权用户协调接入和透明接入两种方式避免与授权用户的接入产生碰撞。动态频谱分配针对二进制干扰模型和累积干扰模型进行不确定频谱资源的优化分配。安全机制通过增加MAC帧的认证和保密以防御MAC层的安全攻击。跨层设计结合物理层和网络层、传输层等上层信息设计和实现全局优化的MAC层技术。     

Dynamic control approaches of spectrum sensing in multi-band cognitive radio networks

In this paper,the dynamic control approaches for spectrum sensing are proposed,based on the theory that prediction is synonymous with data compression in computational learning. Firstly,a spectrum sensing sequence prediction scheme is proposed to reduce the spectrum sensing time and improve the throughput of secondary users. We use Ziv-Lempel data compression algorithm to design the prediction scheme,where spectrum band usage history is utilized. In addition,an iterative algorithm to find out the optimal number of spectrum bands allowed to sense is proposed,with the aim of maximizing the expected net reward of each secondary user in each time slot. Finally,extensive simulation results are shown to demonstrate the effectiveness of the proposed dynamic control approaches of spectrum sensing.     

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。     

基于协作检测的频谱移动技术

频谱移动的目的是使网络状态变化尽可能快地平滑进行,以确保频谱切换中对通信性能的影响最小。采用基于协作检测的协同频谱感知方法,研究频谱移动的策略,分析频谱池容量对系统性能的影响,设计合适的跨层策略,减小切换延迟,最小化频谱切换对各层的影响。     

一种基于信誉值拍卖的区块链下的感知收益分配机制

实现频谱共享,需要以实时准确地掌握主用户的频谱占用情况以及频谱交易信息为前提.为此,在利用群智感知以及区块链的前提下,提出了三层式的基于区块链的认知无线电系统,即物理层、传输层以及应用层.其中区块链网络位于传输层,用以记录交易信息,并利用区块链的去中心化以及去信任化特性以保证交易的安全性与可靠性.特别地,为了激励系统中Crowd Sensor积极地参与频谱感知,提出了基于信誉值拍卖的感知收益分配算法.Crowd Sensor依据自身的信誉值对任务进行报价,报价高者可执行任务,且获得较高的收益.仿真结果表明,所提算法保障了感知收益分配的公平性.因此,激励更多的Crowd Sensor参与感知任务可以提升频谱感知的稳定性与安全性.     

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。     

WRAN系统频谱感知研究

IEEE802.22WRAN系统使用动态频谱接入.它有效提高了频谱利用率.频谱感知是WRAN系统的关键技术.文章首先对WRAN系统和频谱感知进行了简要介绍.然后,从三个方面对频谱感知进行了研究,包括频谱感知要求,频谱感知功能和频谱感知方案.     

Exploiting temporal and spatial diversities for spectrum sensing and access in cognitive vehicular networks

In cognitive vehicular networks (CVNs), spectrum sensing and access are introduced as the promising technologies to fully exploit the underutilized licensed spectrum. Because the sensing ability of a single secondary vehicular user (SVU) is affected by high mobility, dynamic topology, and unreliable wireless environment, collaborative sensing is developed to increase the sensing accuracy and efficiency. Generally, the synchronization is required in the collaborative sensing in CVN. However, it is difficult to keep all SVUs synchronized with others for sensing under the high dynamic network topology, and the sensing overhead of the synchronous cooperative action may be significant. In this paper, we first propose an asynchronous cooperative sensing scheme in which each SVU provides an energy information (EI) that is tagged with location and time information. The sensing decision will be made on account of the EI. Considering the temporal and spatial diversities of each SVU, we assign different weights to each EI and formulate the probabilities of detection and false alarm as the optimization problems to find the optimal weight of each EI. Then, based on the asynchronous sensing, the specifications of the opportunistic spectrum access mechanism are elaborated in both centralized and decentralized CVNs for the sake of practical implementation. We analyze the system performance in terms of achievable throughput and transmission delay. Numerical results show that the proposed scheme is able to achieve substantially higher throughput and lower delay, as compared with existing schemes. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.