基于双门限能量检测的认知车联网协作频谱感知

为了解决认知车联网环境下无线频谱资源短缺的问题,提出一种基于双门限能量检测的认知车联网协作频谱感知方法。该方法在单门限值的基础上引入范围内车辆数改进为双门限值,设置双门限中间部分为不判决区域,舍弃了受到噪声严重干扰而落在不判决区域的车辆次用户本地判决结果,达到增加次用户频谱感知成功率的目的,从而提高频谱利用率。仿真实验结果证明,提出的频谱感知方法可以在不同车辆密度、信噪比条件下有效提高频谱检测概率。     

基于双门限的新型协作频谱感知算法

针对传统认知无线电双门限能量感知算法在可靠性和带宽受限上存在的不足,提出一种基于两比特硬合并的新型双门限协作频谱感知算法。该算法同时利用了认知用户的单比特局部判决结果和解决感知失败问题的两比特局部判决结果两种信息,并由融合中心结合两种局部判决信息做出最终判决从而确定主用户存在与否。仿真结果表明,与传统双门限算法相比,该算法仅以平均感知比特位略微提高为代价(感知失败概率较低时大约平均提高1%),不仅消除了感知失败问题,而且显著提高了感知性能(虚警概率较低时最大可提高21%)。     

基于可信度的双门限DMM协作频谱感知算法

针对已有的双门限特征值频谱感知算法存在忽略本地感知用户可靠性差异及融合判决方式开销大的缺点,提出了一种基于可信度的双门限DMM协作频谱感知算法(DT-CDMM),用于进一步提升协作感知性能。所提算法在最大最小特征值差(DMM)算法的基础上,建立了基于特征极限分布的双门限DMM算法作为本地感知,采用触发式的软、硬判决相结合的判决机制来减少系统开销,以本地感知性能与可信度加权的方式得到全局判决结果,并对硬判决进行自适应补偿。仿真结果表明, 较已有的双门限特征值算法以及双门限能量检测算法,DT-CDMM算法在噪声不确定的环境下提升了多用户协作检测的概率。     

基于D—S理论的双门限频谱感知算法研究

针对传统双门限频谱感知算法不能充分利用2个门限之间感知用户信息的问题,提出了一种基于D-S理论的双门限频谱感知算法。当感知用户接收到的信号能量介于2个门限之间时,该算法不直接给出判决结果,而是进行本地判决,即采用D-S理论进行数据融合。仿真结果表明,与传统双门限频谱感知算法相比,基于D-S理论的双门限频谱感知算法的检测概率较高,提高了整体的频谱感知性能。     

改进自适应双门限协作频谱感知算法

频谱感知是认知无线电领域的关键技术之一,得到了众多学者广泛深入的研究。在低信噪比情况下,传统双门限算法阈值门限固定不变导致检测效果较差,针对该问题,提出一种自适应双门限协作频谱感知算法,通过计算各节点信噪比得到权值,调整判决门限,将当前判决结果与前后时刻充分联系,融合各节点判决信息得到最终判决结果,理论分析和仿真结果表明,相较于传统双门限和加权双门限检测算法,本文提出的算法具有更好的检测效果。     

一种基于信任度分簇处理协作感知算法

针对恶劣环境下能量感知算法感知性能差的问题, 提出了一种基于信任度分簇处理协作感知算法。在双门限能量检查算法基础上给出一种由采样信号均值、信噪比、采样信号相对误差组成的新信任度系数;并根据新信任度系数对双门限之间认知节点可靠性进行评定、修正后参与传统单门限能量感知得到本地感知结果;同时为不同可靠度认知节点对协作感知判决分配不同贡献,给出由采样信号方差和信噪比方差组成新权重值加权协作判决。实验仿真表明,本文算法感知性能较传统双门限协作感知算法和信任度加权融合算法有一定改善。     

认知无线电网络中基于信任度的频谱感知技术

提出了一种在认知无线网络控制信道带宽受限条件下基于信任度的双门限协同频谱感知算法。首先每个认知用户基于双检测门限独立进行频谱感知,但只有部分可靠的认知用户通过控制信道向认知无线网络基站发送本地感知结果。当所有的用户都不可靠时,选取信任度最高的认知用户发送本地感知结果进行判决。理论分析和仿真表明,同常规能量检测算法相比较,该算法能够在控制信道带宽受限条件下,以较少的网络开销获得更好的频谱感知性能。     

基于分步融合的双门限协作频谱感知改进算法

针对在噪声不确定通信环境下,传统双门限协作频谱感知算法在同时提高频谱检测性能与降低数据传输量中的不足,提出一种基于分步融合的双门限协作频谱感知改进算法。该算法首先对所有认知用户进行过滤,剔除深度衰落用户对检测性能的不利影响;然后根据噪声不确定度自适应设置双门限值,增强感知系统对噪声不确定环境的适应性;最后在融合中心采取分步融合的策略,合理折中高检测性能与低数据传输量间的矛盾。理论分析与仿真结果表明,与传统双门限频谱感知算法相比,该算法可完全避免感知失败,在保证低数据传输量的同时可有效提升检测性能,当噪声不确定度较大时,提升效果更明显。     

基于双门限的多天线分级融合协作频谱感知

针对当前协作频谱感知检测性能和协作开销的矛盾,提出了一种基于双门限能量检测的多天线认知用户分级融合协作频谱感知机制。通过引入多天线平方律合并技术,利用空间分集增益提高了认知节点的本地感知性能,并设置门限将本地感知结果划分为1 bit、2 bit两种,通过融合中心限制参与融合认知节点的最小个数,认知用户分级上传感知结果,融合中心根据上传结果分级融合感知信息。仿真结果表明,该机制较好地实现了感知性能和通信开销的折衷,同时对双门限区间的取值有较好的鲁棒性;当大部分感知数据落入双门限之间时,明显降低了有故障节点时感知失败的概率。     

基于特征值极限分布的双门限DMM频谱感知算法

采用随机矩阵特征结构理论,分析并研究多认知用户采样协方差矩阵的特征极限值分布,提出一种基于最大最小特征值之差(DMM)的双门限频谱感知算法。根据最大与最小特征极限值分布推导检测双门限,对双门限内外部分分别采用软判决与硬判决综合得到最终判决结果。利用特征值噪声估计实现检测门限的自适应,克服噪声不确定性对频谱感知的影响。仿真结果表明,在低信噪比、虚警率和采样频率的情况下,该算法检测性能优于DMM算法与能量检测算法,且稳定性好、鲁棒性强。     

一种认知无线电的联合频谱检测算法

为了改善信噪比不同的认知无线电(cognitive radio)用户的联合频谱检测性能,提出了一种基于能量检测的两个用户合作频谱检测算法。在联合虚警概率一定的条件下,根据接收信号能量对各个用户的判决门限进行调整,增大高信噪比用户对联合检测的影响,同时减小低信噪比用户的影响,来提高联合检测概率;判决结果只占用少量比特的信息,减少了通信开销。实验结果表明,所提算法很好地逼近了搜索解,提高了联合检测性能。     

动态主用户流量模型的跨层优化设计

为适应主用户流量变化较快的场景,在不完美频谱感知的情况下最大化认知用户的吞吐量,提出了一种基于集中式Overlay认知无线网络中感知时间与资源分配跨层优化算法。将优化目标分解为信道分配和检测时间同功率分配联合优化两个子问题,通过子算法迭代,最终得到感知时间与资源分配的联合最优解。仿真结果表明,相对于仅考虑频谱感知或资源分配的单层优化算法,该算法可在兼顾公平的前提下使次用户吞吐量得到有效提升。     

An Efficient Optimized Handover in Cognitive Radio Networks Using Cooperative Spectrum Sensing

Cognitive radio systems necessitate the incorporation of cooperative spectrum sensing among cognitive users to increase the reliability of detection. We have found that cooperative spectrum sensing is not only advantageous, but is also essential to avoid interference with any primary users. Interference by licensed users becomes a chief concern and issue, which affects primary as well as secondary users leading to restrictions in spectrum sensing in cognitive radios. When the number of cognitive users increases, the overheads of the systems, which are meant to report the sensing results to the common receiver, which becomes massive. When the spectrum, which is in use becomes unavailable or when the licensed user takes the allocated band, these networks have the capability of changing their operating frequencies. In addition, cognitive radio networks are seen to have the unique capability of sensing the spectrum range and detecting any spectrum, which has been left underutilized. Further this capability of recognizing the spectrum range based on the dimensions detected, allows for determination of the band, which may be utilized. The main objective of this paper is to analyze the cognitive radio’s spectrum sensing ability and evolving a self-configured system with dynamic intelligence networks without causing any interference to the primary user. The paper also brings focus to the quantitative analysis of the two spectrum sensing techniques namely; Energy Detection and Band Limited White Noise Detection. The estimation technique for detecting spectrum noise is based on the detection of probability and probability of false alarms at different Signal-to-Noise Ratio (SNR) levels using Additive White Gaussian Noise signal (AWGN). The efficiency of the proposed Cooperative CUSUM spectrum sensing algorithm performs better than existing optimal rules based on a single observation spectrum sensing techniques under cooperative networks.     

认知无线电网络中宽频谱的信号分离算法

在认知无线电网络中,认知用户随机接入宽带频谱进行数据传输,但是这样很容易受到恶意用户的干扰,这些恶意用户随意地接入共享频带进行信号传输,这些信号会干扰主用户和认知用户。为此,提出了一种基于压缩感知的信号分离方法。该方法可以很好地从宽带信号中分离出恶意用户信号。算法主要采用以下三个步骤：（1）所有认知用户采用压缩感知技术从宽带频谱中恢复各信号;（2）认知用户将分离的信号发送到融合中心,融合中心通过小波边缘检测的方法确定频谱边缘,并按照边缘特性将频谱分成若干频段;（3）融合中心根据具体特征对每个子频段进行信号分离。分析和仿真结果表明,这种新的基于压缩感知的宽频带信号分离方法能很好地从宽带信号中将含有恶意用户干扰的混合信号分离出来。     

基于频谱感知的认知Ad hoc网络分簇算法

为了提高认知Ad hoc网络频谱感知效率,解决认知Ad hoc网络分簇问题,本文提出一种基于频谱感知的认知Ad hoc网络分簇算法。通过引入检测因子,综合考虑多个主用户信号交叠与阴影衰落的情况,将认知Ad hoc网络中的次用户节点与需要检测的主用户信道建模为二部图模型,使得分簇问题简化为最大权边二部图（Constraint maximum-weight edge biclique, C-MWEB）分解问题,并设计一种贪婪算法对其求解。仿真结果表明,在多个主用户信号交叠与阴影衰落并存的情况下,相较于传统算法,本文算法分簇更为合理,具有更好的有效性与可靠性。     

认知无线传感网中一种高能效的频谱感知周期优化算法

为了提高认知无线传感网中节点的频谱感知能效,提出了一种高效的频谱感知周期优化算法。该方法通过引入贪婪因子来减少节点感知信道的次数,进而达到降低感知能耗的目的。在碰撞概率和等待时延的约束下,节点在与信道的交互过程中实现对感知周期的动态修正,达到了对信道状态的自适应高效感知。仿真结果表明,在不同的信道占用状态条件下,该算法相比固定感知周期的方法,有效地提高了感知能效,适于在认知无线传感网中实施。     

Distributed cooperative spectrum sensing in cognitive radio for ad hoc networks

Cognitive radio refers to an intelligent radio with the capability of sensing the radio environment and dynamically reconfiguring the operating parameters. Recent research has focused on using cognitive radios in ad hoc environments. Spectrum sensing is the most important aspect of successful cognitive radio ad hoc network deployment to overcome spectrum scarcity. Multiple cognitive radio users can cooperate to sense the primary user and improve sensing performance. Cognitive radio ad hoc networks are dynamic in nature and have no central point for data fusion. In this paper, gradient-based fully distributed cooperative spectrum sensing in cognitive radio is proposed for ad hoc networks. The licensed band used for TV transmission is considered the primary user. The gradient field changes with the energy sensed by cognitive radios, and the gradient is calculated based on the components, which include energy sensed by secondary users and received from neighbors. The proposed scheme was evaluated from the perspective of reliable sensing, convergence time, and energy consumption. Simulation results demonstrated the effectiveness of the proposed scheme.     

基于信誉度的合作式频谱感知

认知无线电网络中存在阴影和多径衰落效应等问题,从而导致单认知用户感知结果不准确。为此,提出一种基于二重双向信誉度的合作频谱感知算法。每个次用户有自己的自私信誉度,用于判定次用户是否为恶意用户。不同地区的次用户又有不同的位置信誉度,可反映出该地域是否受阴影和多径衰落的影响。基于用户之间的互动反馈,实时更新2种信誉度,并根据不同的信誉度给出不同的权重以用于合作式频谱感知。仿真结果表明,该算法在恶意用户存在的情况下仍能取得较高检测率。     

基于指数信任度函数的频谱感知改进算法

从多个用户合作感知的角度出发,针对目前的融合规则没有考虑感知结果的信任度,对现有的分布式感知算法进行改进,提出基于指数信任度的频谱感知算法;在认知无线电网络安全方面,将异常点感知引入到感知融合规则中,在指数信任度算法的基础上提出一种基于异常点的频谱感知算法,能抵御认知无线网络中出现故障的或者恶意认知用户;在提高感知速度和可靠性方面,结合指数信任度算法和异常点感知算法,将对感知信息的审核引入到频谱感知算法中,提出一种基于审核的频谱感知算法,该算法在提高感知速度的基础上能获得更好的感知性能。     

认知无线电网络多用户智能协作频谱感知算法

认知无线电网络中,单用户频谱感知容易受到阴影效应、多径衰落及隐蔽终端等不利因素的影响,造成感知结果的误判.为了提高系统的检测性能,并减少感知花销,提出了多用户智能协作频谱感知算法.各个认知用户根据估计信噪比自适应选择不同的感知策略,当估计信噪比高于选择阈值时采用双门限能量感知,低于选择阈值时则采用循环平稳特征检测,并在同一个感知周期内只进行一种较优的感知策略,从而在不明显增加计算复杂度的情况下,克服了能量感知在低信噪比条件下鲁棒性差的缺点,实现了智能检测.仿真结果表明,智能协作频谱感知有效提高了系统检测概率,缩短了平均感知时间,有较好的鲁棒性.