Software Defined Radios:From Smart(er) to Cognitive

任何时间、任何地点、任何事物——无线通信正在向这一目标不断迈进。然而仍然需要克服很多障碍。任何时间需要系统有无穷无尽的能量资源,任何地点需要系统能够在大量不同环境下有效运行,任何事物意味着服务质量要得到严格保证。     

利用稀疏傅里叶变换的哈希映射法的宽带频谱感知算法

宽带频谱感知一般要求对高达数 GHz带宽信号进行频谱分析,信号的采样点数大,计算量大。稀疏傅里叶变换算法利用信号频谱稀疏性,高效计算宽带信号频谱,其计算复杂度低于快速傅里叶变换算法。本文详细研究了稀疏傅里叶变换的哈希映射法,证明了频谱重排性质。为了降低频谱漏采的概率,需先对信号进行频谱重排和时域加窗处理;然后进行时域混叠以实现频谱降采样;最后利用哈希反映射和循环投票方法尽可能准确地从降采样的频谱中恢复宽带信号原频谱,从而实现频谱感知。仿真结果表明当采样长度由1024点增加到2048点时,本文方法的运算时间分别比OMP算法减少约19倍和47倍。      

基于主用户信号谱特征的频谱感知方法

频谱感知是认知无线电的关键技术之一。首先讨论了一种基于信号频谱特征的频谱感知方法,提出了一种判决统计量,克服了噪声功率不确定性的影响。给出了算法流程,并采用ATSC（ad-vanced television systems committee）信号作为主用户信号对算法性能进行了仿真分析。结果表明：选择较多点快速Fourier变换（FFT,fast fourier transform）估计得到的理想主用户信号功率谱作为模板所得的检测概率较高;FFT点数相同情况下,增加谱模板估计时的周期图平均次数对检测性能没有多大改进。另外,不同观测时间下的仿真结果还表明增加接收信号的观测时间有利于改进算法检测性能。     

基于多目标遗传的频谱切换目标信道序列设计算法

信道容量与切换时延是次级用户选择目标信道的2个重要性能指标,目前的目标信道设计方法多数没有同时考虑这2个指标,存在一定的局限性。为此,基于多目标遗传算法,提出2种综合考虑累积时延和信道容量的目标信道序列设计算法:离散非支配排序遗传算法和离散的基于Pareto包络选择算法,并设计离散的种群编码和更新方式。仿真结果表明,与传统随机顺序访问方法相比,所提算法的信道容量提高24%以上,时延减少9%,能够兼顾网络实时性和高吞吐率。     

认知无线电宽带频谱感知试验研究

该文介绍了宽带频谱感知方法,基于软件无线电体系结构设计了一种宽带频谱感知试验平台,并以实际信号进行了试验分析.结果表明多抽头谱估计性能优于基于FFT的信道化宽带能量检测;基于前向连续均值切除法的频谱感知方法能较好的得到频谱空穴信息.     

基于模拟退火遗传算法的认知无线电决策引擎

如何根据环境变化和用户需求智能调整无线电参数是认知无线电的基本功能.提出了遗传算法和模拟退火相结合的认知无线电参数调整方法,给出了该方法流程,运用多载波系统对算法性能进行了仿真分析.实验结果表明该方法改进了遗传算法中后期的爬山能力,优化得到的参数比单独使用遗传算法优化所得参数具有更高的归一化目标函数值,而且该方法能够在多个目标函数间进行权衡,参数调整结果与当前对目标函数的偏好一致.     

基于多子带信号采样和小波变换的宽带频谱感知*

在GHz级宽带信号频谱感知中,如果直接采样此宽带信号,其所需采样速率太高,超过现有的模数转换器指标;确切估计出主信号所占频段,可以进一步提高频谱利用率;因此本文基于调制宽带转换系统（MWC）,提出一种基于多子带信号采样和小波变换的宽带频谱感知方法。首先利用MWC实现宽带信号的低速率采样,得到子带信号;然后提出一种噪声功率及检测门限估计方法,再利用能量检测法实现对非噪声子带的频谱感知;最后利用小波变换对信号子带进行频谱边缘检测,以确定主用户信号占用频段的确切位置信息。仿真结果验证了本文所提出的宽带频谱感知方法的可行性和有效性。     

基于Hilbert填充曲线的海洋无线传感网源节点位置隐私保护方法

节点位置保护对于海洋无线传感器网络(MWSNs)至关重要,尤其是对于无人值守的环境。然而,由于大多数静态部署,传感器的能量、存储和通信能力的限制,MWSNs容易受到各种位置(和衍生)攻击的影响。该文从攻击和防御两个方面研究节点位置隐私保护问题。首先,针对两种重要节点(包括基站和源节点)提出了一种新的二相定位攻击,它可以在少量的本地无线传输监视中找到基站节点,反向跟踪源节点的位置。与现有方法不同,提出的攻击根据传输方向确定节点位置,从而突破现有的防御。然后,为了抵御这种攻击,该文设计了一种基于Hilbert填充曲线的传感器网络路由节点位置隐私保护方法(HLPS)。攻防理论分析与对抗实验表明,该方法能够保护目标节点的位置隐私,具有较小的通信和计算开销。     

应用遗传算法的认知无线电自适应参数调整

如何根据环境变化和用户需求智能调整无线电参数是认知无线电的基本功能。提出了应用遗传算法和适用多目标函数的需求认知无线电参数调整方法,给出了该方法的流程及对其性能进行了仿真分析。实验结果表明该方法能在多个具有竞争关系的目标函数间进行权衡,所得的参数配置与当前对目标函数的偏好一致。     

认知无线电中频谱感知技术

固定频谱分配政策导致频谱使用率低下,为克服这一缺点,人们提出使用认知无线电技术实现动态频谱接入,从而有效利用频谱空穴。频谱感知是认知无线电的关键技术。文中介绍了目前已提出的频谱感知技术:发射机检测(包括匹配滤波器检测、能量检测和周期平稳特征检测)、合作检测、接收机检测及基于干扰温度的检测,仿真分析了各种方法的优缺点及有待解决的问题。为满足多用户环境和实时性要求,仍需探讨新的频谱感知方法,提高检测性能。