认知无线电系统中频谱感知方法的研究

由于无线通信技术的飞速发展，因此无线资源频谱日趋紧张．而另一方面现有无线通信网络采用的固定频谱分配策略导致许多已分配的频段在大多数情况下未能被充分利用。认知无线电技术的出现为提高频谱利用率提供了一条新的思路．认知无线电的一个重要要求就是能够动态的感知并接入频段，这就需要人们能够感知出空闲频段。论文主要介绍了认知无线电系统中的频谱感知方法，并运用能量检测法对对OFDM信号进行了仿真分析．     

瑞利信道中自适应双门限频谱感知算法研究

频谱感知是认知无线电中的一项关键技术,能量检测、匹配滤波器检测和周期循环频谱检测是认知无线电中频谱感知技术中传统、经典的算法.基于能量检测的频谱感知算法因实现简单且不需要先验信息而被广泛应用,但低信噪比的情况下检测概率会降低,用户的检测性能不足,从而导致认知用户和主用户之间的冲突碰撞次数增多.针对以上存在的问题,在基于自适应频谱感知的基础上,利用噪声功率估计,提出了一种瑞利信道下的自适应双门限频谱感知算法.仿真结果表明,在低信噪比噪声不确定的情况下,这种算法能够大大提高检测概率,有效降低了认知用户和主用户之间的冲突碰撞次数,从而提高频谱的利用率.     

认知无线电中协作频谱感知技术研究

由于无线通信用户的增多和采用的固定频谱分配模式,使频谱资源越来越紧缺,认知无线电的出现极大地提高了频谱的利用率。该文对基于能量检测的单节点检测和协作检测技术进行了分析和讨论,重点分析了协作检测中的数据融合算法,并对几种融合算法和能量检测算法进行了性能的仿真分析。通过分析及仿真结果可以看出,协作检测与单节点检测相比,有效地提高了检测概率。     

业务感知的自适应协作频谱感知算法

为提高次用户接入业务端到端传输性能,该文提出通过感知节点检测性能和业务类型的频谱检测与资源分配联合优化方法。首先,将上周期全局检测性能构造的有效检测指数作为调节权值,计算信道状态自适应协作门限,据此选择协作模式,以最大化有效检测区间,并根据频带稳定性和有效性特征构造可用频谱空间。随后,基于业务请求接入速率将接入业务分为时延敏感业务和可靠性敏感业务两类,通过业务属性匹配的频谱分配算法提高接入业务的端到端传输成功率。仿真显示,在不同信道状态下,所提算法通过自适应调整全局检测性能扩大了Rayleigh衰落信道的有效频谱检测区间,降低了时延敏感业务的中断概率。     

最优线性认知无线电协作频谱感知技术研究

频谱感知是检测频谱空穴,实现动态频谱接入的前提和关键。单认知用户检测存在阴影效应和多径衰落等影响,检测效果较差。多用户协作频谱感知是目前频谱感知的主要手段。文中针对常用的协作频谱感知方法的不足,提出一种基于最优线性加权的协作频谱感知方法,对其检测模型与检测算法进行分析,并进行仿真。仿真结果表明,最优线性加权协作频谱感知在相同的条件下相比常用协作频谱感知具有更大的检测概率,更优良的检测性能。     

基于分布式检测和协作的自适应频谱感知机制

对当前备受关注的认知无线电多点协作频谱感知技术进行了系统归纳与总结.对频谱感知基本问题进行研究,指出了低信噪比情况下单节点检测存在的局限性;接着着重对基于能量检测的多点协作检测技术和多种数据合并算法等最新的研究情况进行了介绍和评价;最后提出了一种具有自适应优化功能的协作频谱感知机制,对控制信道和检测判决信道采用两种控制方式,采用较为稳健的拓扑控制方式,提高了检测网络的稳定性和运作效率.     

基于双门限能量检测的自适应协作频谱感知

针对认知无线电中传统单门限能量检测由于单一门限造成的低信噪比情况下容易误判从而导致错失频谱接入机会的不足,提出了一种基于双门限能量检测方法的自适应协作频谱感知模型.该模型以加性高斯白噪声信道模型为基础,由传统双门限能量检测方法改进而成,针对接收到的能量统计值的大小采用不同的判决方法,各个判决结果直接由所采用的判决方法决定.仿真结果表明,在较低信噪比条件下,与传统单门限能量检测模型相比,该自适应协作频谱感知模型具有更好的识别性能,随着用户数量的增加,识别性能更优.     

频谱感知技术在短波通信中的应用

为了提高短波通信的频谱利用率,需要对短波频谱进行实时准确的频谱感知.针对短波信道特点,对几种频谱感知方法能否适用于短波通信系统进行了分析.结合国内外军用认知无线电的发展,并充分利用能量检测速度快、循环谱特征检测精度高的优点,提出了一种能量和循环谱特征联合检测的方法,并给出了基于感知技术的短波电台的基本架构,为缓解短波信道资源紧张提供了一条途径.     

基于自适应决策融合的合作频谱感知方法

频谱感知是认知无线电(CR)的关键技术之一。在该机制中,对主用户(PU)信号的可靠检测是实现CR的前提。提出一种基于自适应决策融合的合作频谱感知算法用于频谱感知,该算法通过估计PU的先验概率与各个CR用户(SU)的漏检及虚警概率,然后运用Chair-Varshney准则对局部判决进行决策融合以得到全局判决。仿真结果表明,采用该方案的全局虚警和漏检概率明显低于单个SU,可有效提高CR系统频谱感知的可靠性。     

感知无线电中的频谱检测技术

感知无线电可以自动感知外界的无线环境并能调整系统参数以适应环境的变化。频谱检测是感知无线电的关键技术之一，要求感知用户可靠、快速地检测频谱空洞。文中按照主用户发射端检测和主用户接收端检测，对当前的主要频谱检测算法进行了分类，并对频谱检测算法进行了讨论和对比研究，给出了在IEEE802．22和频谱池结构中的频谱检测的具体应用。     

Robust spectrum sensing under noise uncertainty for spectrum sharing

Spectrum sensing plays an important role in spectrum sharing. Energy detection is generally used because it does not require a priori knowledge of primary user, (PU) signals; however, it is sensitive to noise uncertainty. An order statistics (OS) detector provides inherent protection against nonhomogeneous background signals. However, no analysis has been conducted yet to apply OS detection to spectrum sensing in a wireless channel to solve noise uncertainty. In this paper, we propose a robust spectrum sensing scheme based on generalized order statistics (GOS) and analyze the exact false alarm and detection probabilities under noise uncertainty. From the equation of the exact false alarm probability, the threshold value is calculated to maintain a constant false alarm rate. The detection probability is obtained from the calculated threshold under noise uncertainty. As a fusion rule for cooperative spectrum sensing, we adopt an OR rule, that is, a 1‐out‐of‐N rule, and we call the proposed scheme GOS‐OR. The analytical results show that the GOS‐OR scheme can achieve optimum performance and maintain the desired false alarm rates if the coefficients of the GOS‐OR detector can be correctly selected.     

基于能量约束的协作频谱感知算法研究

为了实现绿色节能认知通信的目标,针对协作感知和传输过程中的能量消耗问题,提出了一种基于能量约束的集中式协作频谱感知算法。建立了系统检测寿命最大化的频谱感知模型,对其进行了详细分析,给出了检测寿命最大化对应参数的搜索方法。仿真结果显示,该方法可以在满足检测精度的条件下有效延长认知网络的检测寿命,并提高低信噪比用户参与协作的几率。     

一种低速采样的协同宽带频谱感知方法

频谱感知是通信系统抗干扰和智能化的关键能力.针对认知无线电系统窄带频谱感知技术受制于数模转换器件的发展水平,难以解决认知无线电系统宽带、实时频谱感知的问题,提出一种多节点协作的认知无线电系统宽带频谱感知方法.该方法设计由多个认知节点对目标频段执行次奈奎斯特采样来降低采样速率,采用能量检测方式对采样矢量进行集中式融合判决,实现宽频段范围内干扰信号的谱定位和判断,降低各个感知节点的采样速率,支撑认知网络系统构建高实时、宽频带频谱感知的能力.计算机仿真试验结果表明,所提方法达到90％检测概率时压缩比要求为0.025,具有可靠性与有效性.     

基于线性加权的频谱感知算法研究综述

频谱感知技术通过认知用户对周围频谱资源的检测发现频谱空洞,从而可以动态地接入该频段,提高了频谱资源的利用率。多节点合作频谱感知可以解决单节点检测时可能发生漏检的缺点,因此合作频谱感知技术得到了快速的发展。研究了合作频谱感知技术中的加权算法,对每个用户分配不同的权值,然后对线性加权算法做了仿真,并通过对算法的改进,得到最终的检测结果。     

Optimization algorithm of periodical cooperative spectrum sensing in cognitive radio

To decrease the interference to the primary user (PU) and improve the detected performance of cognitive radio (CR), a single‐band sensing scheme wherein the CR periodically senses the PU by cooperative spectrum sensing is proposed in this paper. In this scheme, CR first senses and then transmits during each period, and after the presence of the PU is detected, CR has to vacate to search another idle channel. The joint optimization algorithm based on the double optimization is proposed to optimize the periodical cooperative spectrum sensing scheme. The maximal throughput and minimal search time can be respectively obtained through the joint optimization of the local sensing time and the number of the cooperative CRs. We also extend this scheme to the periodical wideband cooperative spectrum sensing, and the joint optimization algorithm of the numbers of the sensing time slots and cooperative CRs is also proposed to obtain the maximal throughput of CR. The simulation shows that the proposed algorithm has lower computational quantity, and compared with the previous algorithms, when SNR = 5 dB, the throughput and search time of the proposed algorithm can respectively improve 0.3 kB and decrease 0.4 s. The simulation also indicates that the wideband cooperative spectrum sensing can achieve higher throughput than the single‐band cooperative spectrum sensing. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于业务感知的协作频谱决策机制研究

认知无线电频谱分配中为了追求绝对公平而采用随机分配策略,然而由于次用户业务服务质量要求不同,会导致用户中断概率增加.在主用户行为预测模型中应用二状态马尔科夫链,主用户出现概率随机产生,不能反映信道真实状态.为此,提出时频联合检测与实时监测相结合的主用户行为预测,在频谱分配中区分业务类型.仿真结果显示,所提算法次用户平均中断概率优于随机分配机制.     

基于非参量累积和的合作频谱感知

针对认知无线电网络中频谱感知的检测时延降低问题,提出了基于非参量累积和的合作频谱感知算法。本地认知用户预处理频谱观测数据,获得观测数据相对于信念值的正向漂移和负向漂移。为了缩短检测延迟,认知用户只将数据的正向漂移同步传输至融合中心。融合中心融合正向漂移得到判决信息,采用非参量累积和算法依时间序列顺序累加判决信息,判断主用户是否正在使用授权频段。为了解决不传输负向漂移引起的虚警问题,改进算法提出融合中心可以保留首次判决,经过等待时间间隔后再作出最终判决。相对于传统的软融合算法,改进融合规则的合作频谱感知算法具有较低的检测延迟。     

卫星认知无线通信中频谱感知算法比较

以实现卫星认知无线通信中频谱空穴探测为目的,列举并比较了目前用于频谱感知的六种算法。根据各个算法的自身特点指出其应用场合,分别分析了它们的优缺点,通过计算机仿真给出了能量检测、匹配滤波和压缩感知的检测性能,并指出压缩感知对硬件复杂度的要求最小,适合卫星认知无线通信。