认知无线网络多用户协同频谱感知协作机制研究

认知无线电技术被公认是下一代无线网络的核心架构之一,频谱感知是认知无线电实现的核心手段。通过分析现有的协同频谱感知模型,证明了在多用户进行协同频谱感知的情况下,所有用户进行协同频谱感知所得到总体信道利用率是最高的;进而设计策略促使所有的非授权用户积极进行协同频谱感知,并对所设计的策略进行仿真验证。仿真结果表明,所设计的策略可以有效地促进非授权用户进行协同频谱感知,从而提高频谱资源的整体利用率。     

基于遗传算法的全双工认知无线电网络信道分配策略研究

随着无线通信业务的不断增长和智能终端的日益多样化,无线频谱资源变得愈加紧缺,认知无线电作为一项能够有效解决频谱利用率过低的技术,近年来引起了学术界和工程界的广泛关注。在认知无线电网络中,次用户以合作频谱感知的方式智能判断主用户的工作状态,以便在授权频谱的空闲时段内接入并加以使用。将全双工通信技术引入到传统的认知无线电网络中,实现了频谱感知和数据传输的同步,既能确保数据传输的连续性,又能减少对主用户的干扰,对提升无线频谱利用率具有重要作用。对于多信道全双工认知无线电网络的信道分配,建立了次级网络吞吐量最大化模型,并通过惩罚函数法,将混合整数非线性规划问题转换成不带约束条件的非线性规划问题,提出了基于遗传算法的全双工认知无线电网络信道分配策略。仿真实验结果表明,该算法能在综合考虑算法复杂度和性能的情况下,完成信道分配并保证次级网络吞吐量的最大化。     

基于价格的认知网络频谱共享博弈论模型

随着各种无线移动终端和各种无线电新应用业务得到了飞速发展,人们对无线频谱的使用更加的频繁,对无线频谱资源的需求日益增加,从而使无线频谱成为一种稀缺资源。频谱的稀缺会成为制约无线通信行业发展的瓶颈。为了更加有效的利用频谱资源,本文利用经典的经济学中的古诺博弈模型来分析认知网络中的频谱分配问题,考虑主要（授权）用户频谱供给量对频谱价格的影响,对原有价格函数进行改进,体现主要用户对频谱价格的影响,构建新的频谱分配模型,并提出新的效用函数,来更好的分析认知无线电网络中频谱分配问题,并纳什均衡的存在性,有效提高频谱利用率。仿真结果表明,该算法更加贴近实际网络,更好的反应了主要用户的竞价意愿。达到了一定的实际应用能力。     

基于价格的认知网络频谱共享博弈论模型

随着各种无线移动终端和各种无线电新应用业务得到飞速发展,人们对无线频谱的使用更加频繁,对无线频谱资源的需求日益增加,从而使无线频谱成为一种稀缺资源。频谱的稀缺会成为制约无线通信行业发展的瓶颈。为了更加有效地利用频谱资源,文中利用经典的经济学中的古诺博弈模型来分析认知网络中的频谱分配问题,考虑主要(授权)用户频谱供给量对频谱价格的影响,对原有价格函数进行改进,体现主要用户对频谱价格的影响,构建新的频谱分配模型,并提出新的效用函数,来更好地分析认知无线电网络中频谱分配问题,证明纳什均衡的存在性,有效提高频谱利用率。仿真结果表明,该算法更加贴近实际网络,更好地反应了主要用户的竞价意愿,达到了一定的实际应用能力。     

认知无线电网络中基于信道跳频序列的异步交汇算法研究

认知无线电技术被公认为是未来通信网络中解决频谱资源稀缺和提高频谱利用率的关键技术。认知无线电用户以频谱共享方式机会式地接入授权用户的频段。异步认知无线电网络中的认知无线电用户在相互通信之前,首先需要完成交汇(Rendezvous)和信道协商。对近几年来基于信道跳频序列的异步交汇算法进行了综述,对文献中提出的三类算法进行理论分析,并通过Matlab仿真验证这三类中的八个算法在ETTR、MTTR和公平性三方面的性能表现,对比分析了这八个算法的优缺点。     

认知无线电网络中基于SVD算法的无线麦克风信号的检测*

在无线区域网中,作为授权用户的无线麦克风信号的低功率和窄带宽使得这种信号的检测非常困难。提出了基于奇异值分解的无线麦克风信号检测方法。对由接收信号形成的Hankel矩阵作奇异值分解,通过检查奇异值来检测无线麦克风信号的存在并估计该信号的中心频率,进而可以设置保护频带;非授权用户可以使用保护频带之外的频率资源,从而改善频谱效率。仿真结果证明了基于SVD的频谱检测算法具有更好的检测性能和很高的频率估计精度。     

基于分层 Dirichlet 过程的频谱利用聚类和预测

认知无线电网络通过动态频谱接入技术,利用授权频段的空闲时段实现频谱共享。对频谱利用特征的描述和未来利用率的预测有利于实现高效频谱感知算法,进而优化频谱接入策略。通过对标准的分层Dirichlet过程进行扩展,提出了一种跨信道的非参数贝叶斯模型UTD-HDP(UTD扩展的分层Dirichlet过程),用于无线频谱利用率数据的聚类分析和分布参数估计。利用该模型,可以自适应地描述无线频谱利用率的特征,实现了对未来时间频谱利用率的高精度预测。     

认知无线电网络中基于智能天线的空间频谱接入机会

认知无线电技术可以动态使用授权频段进行传输,因此如何有效利用这些频谱接入机会成为一个研究重点。本文研究在认知无线电网络中使用智能天线,使认知用户在时域上获得频谱接入能力外,还具有增强的空间复用能力。当前频段出现活跃授权用户时,认知用户可以优化天线波束模式,避免干扰授权用户同时保持在该频段上的传输。本文对波束调整的策略进行分析,并给出了使用这些策略时认知用户可以获得的空间共享概率。理论分析和仿真结果均表明,使用智能天线可以使认知用户获得更多的频谱接入机会,频段的利用率大幅提高。     

基于认知无线电技术的动态频谱分配方案研究

随着物联网的发展,人们能够更加方便快捷地利用智能终端,随时随地接入到无线网络中进行业务数据传输.然而,激增的移动用户数量和业务的带宽需求,使得无线频谱资源日益稀缺,现有固定式频谱分配方案面临巨大挑战.面向物联网发展,如何满足用户的高移动性和呈爆炸式增长的业务传输需求成为物联网研究的重点.认知无线电技术,一方面允许用户终端自适应感知所处环境的频谱资源空闲信息,为用户营造一个无缝的接入环境,保证用户的高移动性;另一方面通过动态频谱分配有效地解决了频谱资源稀缺和现有授权频谱资源利用率低的问题,为用户的海量数据传输提供保证.作者基于认知无线电技术,提出了一个用户终端和网络端共同参与决策的两级动态频谱分配框架结构,并提出了两级动态频谱分配方案.该方案设计包含:空闲频谱资源排序选择算法和集中式的联合优化匹配算法.通过用户终端和网络端的协同工作,文中所提出的两级动态频谱分配方案能够有效满足用户的高移动性和业务传输服务质量需求,实现空闲频谱资源利用率和频谱间切换概率的联合优化,为移动用户的海量数据传输提供保证.仿真实验结果表明,与传统图匹配方法相比较,该方案能够平均提高全网服务质量有效吞吐量70%,平均降低频谱间切换概率56%.     

认知无线电网络中的动态信道分配技术探析

移动通信技术正处于迅猛发展的阶段,越来越多的无线终端接入通信网络,成为无线移动通信网络发展的重要标志。这种不需要授权就可以随意使用的频谱,就造成了频谱资源的浪费。现有固定频谱分配方式的授权频段内的频谱,绝大多数多处于闲置状态,无法得到利用,正因如此,认知无线电技术应运而生。认知无线电最大的特点便是能够智能的使用频谱,而且不会对授权用户造成不利干扰。基于此,本文重点探讨了认知无线电网络中的动态新号分配技术。     

认知无线电技术在煤矿井下的应用研究

针对现有煤矿井下无线通信系统载频和调制方式等参数固定、无法适应巷道信道模型变化而导致通信可靠性低的问题,提出了在煤矿井下无线通信系统中应用认知无线电技术的方案,即利用认知无线电技术感知通信系统所处巷道的频谱和信道模型,实时、自适应地调整载频、调制方式等传输参数的特点,从而优化煤矿井下无线通信网络的传输性能;综合分析了认知无线电在煤矿井下应用的可行性;最后给出了认知无线电在煤矿井下应用的实现模式。     

无人机测控数据链路的机载扩频接收机实现

通过具体实例介绍了基于无人机测控数据链路的机载扩频接收机的主要功能和实现原理。测控数据链路采用直接序列扩频技术,具备较强的抗干扰、抗截获和保密能力。系统采用一次变频构架,引入相关信号能量控制链路增益保持A/D采样精度,所有的数字信号处理都基于软件无线电,从而使产品具有软件无线电的诸多优点。重点阐述利用软件无线电,在低信噪比情况下,捕获与跟踪在本扩频接收机的实现。     

基于智能跳频的短波无线接入网动态频谱分配算法

针对现有短波无线接入网的固定式频谱分配方法难以满足使用智能跳频技术新要求的问题,分析智能跳频短波无线接入网的通信需求,提出智能跳频短波无线接入网的动态频谱分配策略及算法。首先将各机动用户和接入基站看作一子网;然后将对各子网的频谱分配建模为基于图着色理论的智能跳频短波无线接入网频谱分配模型;最后结合通信需求提出分配策略和算法,完成频谱分配并进行了仿真分析。结果表明,这些频谱分配策略及算法以不同的目标进行频谱分配,能够有效支撑智能跳频技术在短波无线接入网中的应用,与固定式频谱分配方法的定频通信相比,在网络效益、子网满意度、网络公平性、网络支持用户数和频谱利用率等方面均有明显提升,同时能有效降低互扰率。     

基于零中频接收技术的RFID阅读器射频电路单元的设计

射频识别(RFID)是一种利用射频电磁波信号,通过电磁耦合原理对目标实现远距离自动识别的技术,该技术的优点在于不需要与被识别目标进行近距离的直接接触;一套射频自动识别系统一般由天线(可能不止一副)、阅读器和电子标签3部分构成;对RFID阅读器中基于多通道零中频解调技术的射频电路单元进行了分析和介绍,并设计制作了工作频率为915MHz、射频输出功率为30dBm的实际射频电路,电路的性能指标完全符合设计的要求,工作良好。     

瑞利信道下多门限频谱合作感知方法研究

随着通信方式由语音转向多媒体应用,人们对高速无线传送的需求与日俱增。然而由于有限的自然频谱,现行的静态频率分配机制不能满足快速激增的高速通信设备的要求。因此,需要能够提高频谱利用效率的创新技术,认知无线电的出现解决了这种频谱拥塞的问题,本文将研究在能量探测频谱感知过程中使用多门限判决方法,在认知无线电网络中,决策中心接收多个认知无线电的观测数值,做出决定判断是否存在主用户。研究表明在瑞利信道下进行能量探测的合作频谱感知,采用多门限的判决方法能使感知效果的到提升。     

The Research on Modeling and Simulation of Direct-sequence Spread Spectrum Communications System Based on Software Radio

This paper probes into modeling and simulation of direct-sequence spread spectrum communications system based on software radio. The simulation result shows that the spread spectrum communication system that uses software radio technology has good anti-interference ability. Even there is much interference, the normal communication still can be guaranteed. At the same time, this digital direct spread intermediate frequency system has a good generalization. The required functions can be realized by changing software. It shows that using software radio technology to transform spread spectrum system has remarkable effects.     

动态频谱访问无线网络的研究展望

动态频谱访问技术能有效解决无线通信中频谱稀缺与频谱利用率低的问题。该文介绍了频谱开放的趋势以及认知无线电、超宽带等相关无线电技术，描述了动态频谱访问网络的体系结构，从频谱侦听、频谱分析、频谱共享、频谱切换等方面探讨了动态频谱访问网络的资源管理，介绍了其路由、传输层、QoS协议设计，给出了研究方向。     

一种基于主动避让的认知无线网络路由维护方案

在认知无线电网络中,主用户使用授权频段时认知用户需要避让。这将导致认知用户原路由上工作频率的频繁切换。为了尽量减少这种切换,维持原路由上数据持续高效地传输,提出了一种优化的认知无线网络路由维护方案。在认知无线网络中,当认知用户测得主用户存在时先测试主用户的运动速度、运动方向等信息,继而根据主用户实际的运动情况判断认知用户是否可以避让。仿真结果显示,认知用户通过有效的避让既避免了对主用户的干扰,又维持了认知网络原路由继续工作。     

基于Hilbert边际能量的舒张期心音诊断算法

针对心音信号的病理特性及傅里叶频谱分析的局限性,提出了以多频率阈值下的Hilbert边际能量比值作为特征集区分正常和异常心音的方法.利用希尔伯特—黄变换(HHT)获取边际能量谱,将高频能量占总能量的比值作为特征.对比正常和异常心音能量谱以及各频率点能量比值的差异,确定频率阈值范围,构造特征集,通过主成分分析(PCA)降维去除冗余特征,结合支持向量机(SVM)分类.对18例正常人和18例冠心病人进行分析,结果表明:在多频率阈值80~160 Hz下,构造的特征集在两类样本中具有显著性差异.     

Spectrum cartography techniques,challenges, opportunities,and applications: A survey

The spectrum cartography finds applications in several areas such as cognitive radios, spectrum aware communications, machine-type communications, Internet of Things, connected vehicles, wireless sensor networks, and radio frequency management systems, etc. This paper presents a survey on state-of-the-art of spectrum cartography techniques for the construction of various radio environment maps (REMs). Following a brief overview on spectrum cartography, various techniques considered to construct the REMs such as channel gain map, power spectral density map, power map, spectrum map, power propagation map, radio frequency map, and interference map are reviewed. In this paper, we compare the performance of the different spectrum cartography methods in terms of mean absolute error, mean square error, normalized mean square error, and root mean square error. The information presented in this paper aims to serve as a practical reference guide for various spectrum cartography methods for constructing different REMs. Finally, some of the open issues and challenges for future research and development are discussed.