考虑频谱感知错误的多载波认知无线电资源分配算法

认知无线电(CR)资源分配中二级用户对主用户造成的干扰源于两方面,即带外频谱泄露和频谱感知错误。滤波器组多载波(FBMC)技术和正交频分复用(OFDM)技术相比,FBMC带外泄露较小,频谱利用率较高。FBMC技术考虑干扰来源,可以降低二级用户对主用户的干扰,提高CR系统吞吐量。为此,提出考虑频谱感知错误的CR资源分配算法,建立干扰模型,将资源分配分步简化为载波分配和功率分配,在干扰约束和功率约束条件下对二级用户进行功率分配。基于FBMC和OFDM系统的仿真结果表明,该算法对主用户造成的干扰更小,CR系统可以获得更大的吞吐量,FBMC的干扰和吞吐量性能均优于OFDM。     

认知OFDM系统中基于能耗受限的频谱感知方法

针对传统频谱感知方法没有考虑能耗受限对认知系统的影响,以认知正交频分复用(OFDM)系统为背景,提出一种基于能耗受限的联合优化频谱感知方法。该方法基于传统能量检测方法,以最大化吞吐量性能为目标,将频谱感知问题建模为一个优化问题,联合多个频带选取最优感知时间和判决门限参数,使其在能耗受限的情况下,总吞吐量达到最大。仿真结果表明,与传统使用能耗均分的检测方法相比,该方法具有更大的吞吐量,能够更好地节约能耗。     

基于能效的认知无线电频谱接入算法

认知无线电(CR)技术和能效(EE)通信设计这两种技术已经使得系统分别达到较高的频谱效率(SE)和能源利用效率(EE)。然而在认知无线电系统中,既要保持较高的频谱效率,又要使得能源利用效率相对较高的问题,始终少有研究。针对此问题,在正交频分复用(OFDM)认知无线电网络的基础上考虑平均能效和频谱效率折中的频谱接入方案,提出了一种低复杂度的次优启发式算法。仿真结果表明,所提算法相对于其他已有算法能够显著节约能量,并且在性能和复杂度方面具有较大优势。     

多带联合检测在OFDM频谱感知中的应用

针对传统频谱感知方法局限在单个频带上的问题,介绍一种多带联合检测的频谱感知方法。以正交频分复用系统为背景,基于能量检测方法,联合多个频带选取最优门限向量,使其在总干扰受限的情况下,总吞吐量达到最大。仿真结果表明,与传统使用一致门限值的多带检测方法相比,该方法的有效性得到提高。     

基于OFDM的认知无线电频谱检测算法研究

频谱检测是认知无线电的重要任务之一,国内外都对此领域展开了广泛研究, 而正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技术灵活的选频方案为实现认知无线电系统提供了良好的平台。本文针对OFDM系统的特点,提出了一种新的频谱检测算法,该算法通过对OFDM收发双方的信号建模,以能量检测的方法为基础,充分利用了正交频分复用符号中的未受多经效应污染的循环前缀(Circular Prefix, CP)和空闲时间来提高检测的精度。计算机仿真结果表明：与传统的只利用空闲时间的能量检测方法和利用所有CP符号信息的方法相比,本文中的算法更有效的提高了频谱检测的概率。     

遗传算法在认知无线电频谱感知中的应用

针对基于OFDM系统的多带联合检测方法中门限向量选取问题,在一定的主用户干扰限制下,充分考虑各子信道特征,建立了门限向量优化模型。将遗传算法应用其中求解最优门限向量,使认知系统吞吐量得到了优化。仿真结果表明,这种方法比传统未使用优化而取一致门限的频谱感知方法对吞吐量的提高更有效。     

基于OFDM的认知无线电用户频谱分配策略

结合正交频分复用(OFDM)技术,研究认知无线电场景中的多用户频谱分配策略,提出最优与次优2种算法。最优算法通过授权用户的SIR下限得到认知无线电的发射总功率,采用拉格朗日定理为每个认知用户分配子载波和功率。次优算法引入分配比例因子来体现用户分配的公平原则,通过限制SIR得到频谱分配结果。仿真结果表明,2种算法的性能优于现有基于FDMA的静态频谱分配算法,能从不同层面满足认知无线电的需求。     

认知无线电频谱感知技术研究

随着无线通信技术的迅猛发展,频谱资源短缺的问题越来越严重,甚至可能成为未来制约无线通信技术发展的瓶颈。认知无线电技术通过对频谱资源的"二次利用",为缓解频谱资源紧缺开辟了一条新的路径。在认知无线电网络中,当认知用户感知到目标频段处于空闲状态时,可以接入该频段进行通信,一旦检测到主用户重新出现时,要及时做出避让,以免影响主用户的正常工作。由此可知,频谱感知技术是保证认知无线电技术得以实现的关键和前提。     

认知无线电网络中频谱感知性能分析

分析了认知无线电网络中使用能量检测器进行频谱检测的性能。仿真结果表明,衰落会使认知无线电用户检测性能下降,采用硬合并协作方案的合作频谱检测可以提高认知无线电系统的检测概率,但认知无线电系统的虚警概率也会随着参与协作的用户数的增多而上升,特别是控制信道不理想时,协作检测会导致虚警概率下限的出现,造成频谱利用率达不到预期的目标。     

基于OFDM的双门限协作频谱感知仿真

针对频谱感知中单门限能量检测的不足,研究了双门限能量检测,结合OFDM频谱利用率较高的特点,提出了将双门限能量检测与OFDM系统相结合的方法.以OFDM系统为基础,将系统中的子信道作为待感知用户,根据可用子载波数量确定实际感知用户,在子信道中进行双门限能量检测,数据融合中心采用“or”准则进行判决.仿真结果表明,该方法能够较好地识别出主用户,从而控制OFDM系统的数据传输,随着可用子载波个数的增加,可以得到更好的识别性能.     

应用小波变换的认知无线电频谱检测

频谱检测是认知无线电的核心问题之一,利用小波变换对接收信号的功率谱密度（PSD）进行奇异点检测,为了在低信噪比条件下有效地检测空闲频谱,分两步去除噪声在检测中的影响。首先利用噪声与信号奇异点的小波变换模极大值在不同尺度上具有不同的传播特性,可以去除噪声;再通过小波变换模极大值的衰减计算Lipschitz指数,去掉与信号奇异点具有不同Lipschitz指数的噪声。最后依据剩下的奇异点将PSD划分为多个子带,利用带通滤波器估计每个子带的PSD水平,最终确定出空闲频谱。仿真结果证明了该方法的可行性。     

Spectrum sensing in ultra-wideband system based on cognitive radio

The radio frequency spectrum is a scarce natural resource and its efficiency has attracted lots of attention in both academia and industry. A fundamental problem facing the future wireless systems is where and how to find suitable spectrum bands to satisfy the demand of the consumer＇s insatiable appetite for data rate and enable new consumer market segments. A promising technique to improve the spectrum utilization is the ultra-wideband access based on cognitive radio （UWB-CR）. Spectrum sensing, as a key enabling functionality in cognitive radio networks, needs to reliably detect signals from primary radios to avoid harmful interference. This paper is focused on the spectrum sensing technique. First, architecture of UWB-CR system was proposed. Then an overview of the spectrum sensing schemes was provided and compared. It is concluded that the optimal spectrum sensing scheme for UWB-CR system is the matched filter detection.     

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。     

OFDM系统中基于离散余弦变换的信道估计算法改进

研究了正交频分复用(OFDM)系统中基于离散余弦变换(DCT)的信道估计,利用DCT的能量压缩特性,提出了一种改进的DCT域信道估计算法,通过在DCT域设计一个低通滤波器,有效地减小了加性高斯白噪声对信道估计精确度的影响。仿真结果表明,提出的改进算法比传统基于DCT信道估计算法具备更优的性能。     

基于采样信号占用度的频谱感知技术

针对现有三种频谱感知技术的局限性,提出了一种基于采样信号占用度的频谱感知方法,通过提取采样信号的特征值来计算采样时段内的频谱占用度,并以此判决信号是否存在,实现了较低信噪比下的频谱感知。通过蒙特卡罗仿真和实际检测实验,验证了该方法在实际应用中的有效性。     

基于可信度的认知无线电协同频谱检测

认知无线电中随着参与协同检测的认知用户数目的增大,频谱检测性能逐渐增强。但是过多的认知用户参与协同检测,会使整个认知无线电网络的灵敏度降低,同时也会造成巨大的系统开销。针对上述问题,提出了一种新的基于可信度的协同频谱检测方法。在满足目标错误概率的条件下,该算法只选择可信度较高的一些认知用户参与协同频谱检测。仿真结果表明当认知用户中存在恶意节点或者故障节点时,该算法同传统算法相比较,频谱检测性能更好,具有更强的健壮性。     

一种时域—码域联合的认知无线电频谱感知算法

为了提高认知无线电系统中频谱感知的性能,对多维联合的频谱感知进行了研究,提出一种时域—码域联合的频谱感知算法。该算法主要利用了直接序列扩频主用户信号频谱空间中时域与码域的特性,分别从时域与码域的角度对信道的状态进行检测,其中时域采用能量感知,码域分析扩频主用户信号的二次功率谱,最终共同确认信道状态。仿真结果表明,联合感知算法对应的检测性能优于单纯时域或码域感知,能够直接应用于直接序列扩频主用户的频谱感知。     

信息论准则的频谱感知技术

频谱感知是认知无线电通信的前提,针对传统单天线能量检测算法易受噪声不确定性影响的问题,结合MIMO的空间处理能力,提出一种基于信息论准则的频谱感知算法。首先通过实时侦听信道,获得观测信号的相关矩阵;然后利用AIC准则检测周围环境中是否有主用户存在。该算法无需预先得知噪声的功率信息、无需设置判决门限。仿真结果表明,相比于能量检测算法,该算法有效提高了系统的检测概率,对噪声不确定性具有鲁棒性。