认知无线电网络中的最佳可信度频谱检测算法

由于认知无线电网络中的典型硬决策协作频谱检测在数据融合时未考虑各认知用户检测结果的差异性,不能很好地提高检测性能,因此,提出了一种基于检测可信度的协作频谱检测算法.首先,利用各认知用户的平均接收信噪比来获得它们的检测可信度;然后,综合各认知用户的检测结果以及检测可信度来判断授权用户是否使用频带,从而提高了检测性能.仿真结果表明,在低信噪比情况下,相比典型硬决策协作频谱检测,该算法具有较优的接收特性曲线,并在合理选取认知用户检测阈值的条件下,具有较低的检测错误概率.     

认知无线电中衰落信道下的能量检测信噪比墙

分析得到了认知无线电中多径衰落信道下,由微小噪声不确定度引起的能量检测器的“信噪比墙”．建立噪声存在不确定度下的鲁棒检测模型,将鲁棒检测概率对衰落的分布求统计平均,并对复杂的积分表达式进行合理的近似和变换得到检测概率的封闭表达式,然后将检测与虚警概率联立并消去检测门限得到了信噪比墙．分析和仿真结果表明衰落信道下的能量检测信噪比墙除了与噪声不确定度相关外,还随目标检测概率的提高显著上升．因此目标检测概率较高时,能量检测器有较高的信噪比墙,从而在接收信噪比较小的认知无线电环境下不再适用．     

最小信道检测开销的协作频谱感知算法

在资源受限的无线电认知网络中,协作频谱感知技术的应用提升了系统性能,却同时增加了信道检测开销.选择合适的系统参数可以有效地降低信道检测开销.采用能量检测方法,分别对单用户和多用户频谱感知系统模型进行了分析,提出信道检测开销优化算法并推导出数学表达式,理论上证明了检测开销必然存在一个最小值,同时给出了算法思路和实现步骤.仿真结果也验证了系统参数优化的有效性和最小信道检测开销算法的合理性.     

基于主用户协作场景下认知用户频谱检测性能分析

考虑协作通信网络和认知无线网络共存的场景,分析了主用户具有中继辅助的情况下,认知用户的频谱检测性能。通过理论分析,得到了认知用户的理论检测概率和虚警概率;同时分析了基于中继采用放大-转发传输模式下,认知用户的检测性能,并将最佳感知时间建模成一个优化问题,从而得到认知用户可以获得的检测时间增益。通过仿真比较了传统检测模型和新型模型的检测结果。仿真表明,理论分析和实际仿真吻合,验证了理论分析的正确性,为今后该模型的研究奠定了理论基础。     

基于协作检测的认知无线电通信系统

针对认知无线电(Cognitive Radio,CR)需要提高检测概率,有效利用空闲频谱的问题,提出了一种各用户相互协作检测,并通过基函数调制的认知无线电通信系统.系统通过用户协作并采用基于自适应门限的能量检测方法,得到频谱环境的估计,并产生与授权信号相正交的子基函数,将子基函数卷积级联生成系统基函数,通过将数据调制到系统基函数上,实现认知无线电的收发.仿真表明:该系统能够提高检测概率和降低误码率,具有较好的抗干扰性,并能够充分利用空闲频谱.     

认知无线电中改进的低复杂度联合检测方法

认知无线电频谱检测中能量检测算法在低信噪比下检测效率低,而似然比检测(LRT)算法复杂度过高. 对此,首先在低信噪比下对LRT算法进行了化简,并给出了化简LRT算法性能参数的闭合表达式;提出了一种联合检测算法,在低信噪比条件下采用能量与简化LRT二次检测,在其他条件下则采用能量检测. 理论分析和仿真结果均表明,所提算法在低信噪比下能对主用户信号有效检测,且实现复杂度低,检测性能优于LRT算法.     

认知无线电加权联合频谱感知优化算法

为了提高认知无线电联合频谱感知的性能,对加权联合频谱感知算法进行了研究,并对权重和观测时间2个感知参数进行了优化.算法基于给定的检测概率,通过选择最优的权重使认知无线电获得最小的虚警概率;还提出了二分算法,通过该算法,认知无线电能够获得最优的观测时间.仿真结果表明:相比未加权的联合频谱感知算法,提出的算法能够获得更低的虚警概率和更高的频谱利用率,并且相比穷举算法,二分算法的计算量要更低.提出的算法能够使认知无线电在授权用户的干扰容限内获得最大的频谱利用率.     

Rayleigh信道下多用户合作能量检测方法的研究

认知无线电是一种基于软件无线电的新的智能无线通信技术.首先介绍了认知无线电系统中的频谱感知方法,然后对rayleigh衰落信道下的多用户合作能量检测方法进行了研究,并比较了能量检测法下单用户检测和多用户合作检测在rayleigh衰落信道下的性能.仿真和分析表明:多用户合作能量检测能在很大程度上消减信道慢衰落的影响,从而提高能量检测的可靠性.结果可对rayleigh信道环境下的频谱感知系统方案的设计提出具有参考价值的建议.     

非同分布高斯信号背景下基于增强能量检测的协作感知

能量检测算法应用于无线通信场景中时存在信噪比（SNR）墙和噪声不确定性问题,对此,在认知无线电非同分布高斯信号背景下,提出了基于增强能量检测的协作感知算法.在低SNR条件下,给出了采用增强能量检测算法的次用户检测概率和虚警概率,并推导出达到最小总错误率的最优协作用户数表达式.理论分析和仿真实验结果表明,相对其他克服噪声不确定性的能量检测算法,所提出的算法具有更优的检测性能.     

噪声不确定下认知无线电能量检测性能的分析

针对实际通信中背景噪声的强度是不确定的,研究了噪声不确定性对认知无线电能量检测的稳定性和持续性产生的影响,分析了能量检测在噪声墙下的稳定性,得出稳定概率和最小采样点数;提出检测中断概率反映噪声不确定下能量检测的持续性,并分别得出单用户检测和协作检测的中断概率,以及能量检测所需的检测时间;分析了能量检测的检测概率,得出噪声不确定下检测概率的分布函数,并通过分布函数得到一定中断概率下的最大目标检测概率。仿真表明：增加采样点数能够提高能量检测的稳定性;噪声不确定度提高或者标称信噪比降低会增加能量检测的中断概率,而采用多认知用户协作检测可以降低中断概率。     

面向车辆高速移动的频谱感知算法研究

为了解决多普勒效应对于车联网中频谱检测速度与精度的影响,研究了在车辆高速移动情况下的频谱感知算法。首先通过引入认知无线电技术以及车联网技术,构建认知车联网网络,针对频谱利用率低下的问题提出一种频谱感知算法。实验结果表明,该算法可以很好的消除多普勒频移效应,提高了频谱检测的性能,解决了车辆在高速移动状态下信号失真等问题。     

认知无线网络中收敛感知算法安全性检测

分布式认知无线网络中,攻击者通过篡改本地频谱感知数据发起频谱感知数据篡改攻击,影响网络中其他节点的数据更新,导致频谱决策的错误．针对分布式认知无线网络中的收敛感知算法进行安全性检测．仿真数据表明,如果网络中存在攻击者在数据收敛后期开始发起频谱感知数据篡改攻击,将会诱使收敛感知算法最终收敛于攻击者提供的感知数据,使局部网络中所有认知用户对频谱感知数据做出错误的判断．最后,针对认知无线网络中频谱感知的特点,考虑影响感知数据更新的因素,给出了分布式认知无线网络中频谱感知的安全补充建议．     

低信噪比下基于双检测长度的频谱感知算法

针对现有认知网络中低信噪比条件下频谱感知性能差、速度慢的问题,提出了一种基于双检测长度的感知算法．该算法先进行一次短数据长度能量检测,当第1次判决主用户不存在时,再进行第2次长数据长度能量检测,并作出最终的感知判决．从理论上推导了平均样本数、检测性能、算法复杂度等重要性质．基于matlab的仿真结果验证了理论推导的正确性,表明所提算法在低信噪比条件下,在感知性能较传统能量检测算法有所提升的同时,具有更少的平均样本数和更低算法复杂度的特点,并有望应用于未来实际认知网络中．     

认知无线电网络中基于检测概率的主用户定位算法

为了解决认知无线电网络中次用户对主用户进行定位的问题,提出了一种加权最小二乘的迭代定位算法。采用两状态马尔可夫模型作为主用户头像模型,能量检测作为次用户的感知模型。该算法可以在不干扰主用户正常工作的情况下,利用次用户之间的合作感知结果进行定位,并估计出主用户的三维地理位置位置信息。提出了一种可以降低定位算法复杂度的简化算法。通过对定位问题进行了理论分析,求出了均方误差的Cramer-Rao理论下界。仿真结果表明,算法的均方误差非常接近理论下界,能有效地估计主用户的三维位置信息,提高定位精度。     

认知通信机会容量最大化的信道分配研究

通过数值分析表明认知用户的均匀分配将最大化认知无线网络通信机会容量。在此基础上进一步设计了最优的认知用户数和相应的信道分配算法。理论推导和数值分析表明,最优认知用户数主要取决于主用户信道数与相应的认知用户通信需求概率。同时发现,在一定主用户通信需求概率下,存在一个最优的认知用户通信需求概率,使认知无线网络通信机会容量最大。该算法为相应情况的认知无线网络配置提供了一定的理论依据。     

Estimation for Traffic Arrival Rate and Service Rate of Primary Users in Cognitive Radio Networks

In order to estimate the traffic arrival rate and service rate parameters of primary users in cognitive radio networks, a hidden Markov model estimation algorithm (HMM-EA) is proposed, which can provide better estimation performance than the energy detection estimation algorithm (ED-EA). Firstly, spectrum usage behaviors of primary users are described by establishing a preemptive priority queue model, by which a real state transition probability matrix is derived. Secondly, cooperative detection is utilized to detect the real state of primary users and emission matrix is derived by considering both detection and false alarm probability. Then, a hidden Markov model is built based on the previous two steps, and evaluated through the forward-backward algorithm. Finally, the simulations results verify that the HMM-EA algorithm outperforms the ED-EA in terms of convergence performance, and therefore the secondary user is able to access the unused channel with the least busy probability in real time.     

使用GPU加速无线传感器网络信道仿真

针对现有无线传感器网络信道仿真难以获得高效的执行性能问题,提出并实现了一个基于Nvidia的图形处理器(GPU)+CUDA计算体系的并行信道仿真系统;研发了可驻留于GPU高速片上存储的CUDA树群,以其组织节点,并加速探测可能的发包节点;建立了完全不同于传统信道仿真的CUDA并行信道仿真引擎. 实验结果表明,该系统以高达528.73倍的加速比远胜于相应的中央处理器实现,并线性扩展于网内节点数目.     

CDMA信息安全中的盲速率检测技术研究

多速率CDMA技术因其数据传输能力强、服务质量好等特点而被大量无线通信系统所使用。在非配合情况下,要正确处理接收数据就需要对这些数据进行盲速率检测。文章详细研究了盲速率检测技术的主要特点和5种典型算法,通过对数据内部结构、传输方式和检测机制的深入对比分析,揭示出了盲速率检测技术的发展趋势和研究方向。     

感知系统中最优感测时间和功率分配

在交叉共享方式下,为了提高感知系统性能,提出一种联合优化方案.在保证一定频谱感测性能指标的前提下,通过优化感测时间和功率分配,得到最小化感知系统的中断概率.理论分析和仿真结果表明,优化方案能有效改善感知系统的中断性能,提升感知网络传输的可靠性.