一种基于中继的认知无线电网络合作频谱感知方法

文章提出一种新的合作感知方法,实现网络中一个认知用户与多个中继用户的合作。认知用户通过能量检测选择中继用户,根据可信度对中继用户进行筛选,采用＂大多数＂准则对感知结果进行融合。仿真结果表明,与独立检测和传统的合作检测相比较,该方法具有更高的检测性能与频谱利用率。     

主动式频谱感知的改进型信道切换算法

针对无线信道频繁切换而导致系统性能下降的问题,在传统算法的基础上,提出了改进型信道切换算法.通过信道空闲时长的预测和比较策略,在对首要用户干扰最小的前提下,对信道进行切换控制,有效降低了信道切换代价,减小了感知开销.仿真验证表明：采用改进型信道切换算法能够有效减少信道切换次数约20%.     

一种基于分组的合作感知方法

频谱感知是实现认知无线电的关键技术,合作感知由于能在一定程度上消除多径和阴影衰落影响而得到广泛的关注.研究利用地理位置信息估计出认知用户信噪比,在此基础上提出一种认知用户和信道分组的合作感知方法,减少了每个用户所要感知的信道数,从而实现感知时间的成倍降低.仿真结果表明,该方法在检测性能下降不大的情况下能显著地减少感知时间.     

基于压缩感知的分步合作频谱感知方法

在研究自相关矩阵检测理论的基础上,提出一种采用压缩感知的分步合作频谱感知方法.通过压缩感知将海量采样数据量减小,提取能够有效代表原信号的采样点;通过随机选择参与运算的认知用户及其数量进行合作检测,并反馈有益信息,减少了传统合作检测所有认知用户参与检测带来的运算复杂度.仿真表明该方法提高了频谱检测率,缩短了频谱检测时长,...     

一种基于数据融合的合作频谱感知技术

认知无线电是为了提高频谱利用率而提出的一种智能频谱共享技术,快速可靠的检测到主用户和频谱空穴是认知无线电实现的关键和前提.由于阴影和多径衰落的影响,单认知用户检测可靠性低.基于数据融合的合作感知可以大大提高对主用户的检测概率.文中提出基于数据融合的等权重增益结合准则.仿真结果表明:当融合中心采用等权重增益结合准则时的检测性能要优于采用硬判决融合准则时的检测性能.     

一种新的认知无线电频谱感知算法

频谱感知是认知无线电的关键技术之一,通过检测授权用户信号的有无来发现频谱空穴,以提高频谱利用率。基于接收信号的统计协方差理论,提出一种新的认知无线电频谱感知算法,无需信号的先验信息,且计算复杂度较低。仿真分析了该算法,结果表明其在低信噪比环境下,较传统能量检测法有更好的感知性能。     

基于免疫克隆算法的认知无线电多信道联合感知方法

该文研究了认知无线电多信道联合感知的数学模型,并将此模型转换为以认知系统总吞吐率最大化为目标的带约束优化问题,进而提出一种基于免疫克隆的多信道联合感知算法。仿真实验表明所提算法在收敛速度以及稳定性上均明显优于已有的基于遗传算法的感知方法,并且所提算法在对主用户造成相同的干扰条件下能提供更高的系统总吞吐率。     

一种新的认知无线电频谱感知方法

认知无线电是一种用于提高无线电通信频谱利用率的新的智能技术。首先简述了认知无线电的背景和概念,然后针对认知无线电频谱感知的能力,对比分析了现有的三种频谱检测方法：匹配滤波器法、能量检查法和循环平稳特征检测法,在对其进行研究的基础上,提出一种将能量检测法和循环平稳特征检测法相结合的双门限检测法,通过仿真验证了该方法的有效性和优越性。     

频谱异构认知无线电中基于吞吐量降的空时频谱机会感知

在认知无线电(CR)中,频谱感知是实现动态频谱接入的关键技术之一。为适当保护主用户并最大化次级用户的性能,目前大部分相关工作均是用虚报概率和漏检概率作为感知度量来确定最佳感知参数的。但这种度量是用主次用户的碰撞概率来衡量次级用户对主用户的影响的,没有考虑干扰强度的影响,仅适合同构频谱环境;在不同位置次级用户有不同接入机会的异构频谱环境中,并不能最大化频谱利用率。为此,该文首先定义了吞吐量降,并提出在异构频谱环境下采用吞吐量降作为一种新的感知度量。吞吐量降是指由于次级用户占用授权频谱而导致主用户吞吐量下降的百分比。在衡量次级用户对主用户的影响时,它综合了主次用户的碰撞概率和干扰强度两个因素;其次,研究了以吞吐量降为约束的次级用户吞吐量优化问题。最后,数值仿真证实了该方案比目前几种传统方案的频谱利用率显著提高。     

基于广义特征值的合作频谱感知方法

现有的基于特征值的合作频谱感知方法要求认知用户各感知节点接收到的授权用户信号具有相关性。针对这个问题,提出了一种基于广义特征值的合作频谱感知方法。该方法利用过去不存在授权用户的感知周期采样协方差矩阵与当前感知周期采样协方差矩阵之间的最大广义特征值(MGED,maximum generalized eigenvalue de-tection)作为检验统计量,以此判决当前感知周期是否存在授权用户信号,从而实现频谱感知。所提方法不需要授权用户信号和噪声功率的先验信息。当认知用户各感知节点上的授权用户信号不相关时,现有的基于特征值的频谱感知方法均失效,而所提频谱感知方法仍然具有较高的检测性能。最后仿真验证了所提方法的有效性。     

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.     

协作频谱感知中的动态信任评估机制

针对动态性SSDF攻击对协作频谱感知技术的危害性,实时观察分析认知用户的感知行为,提出一种动态信任评估机制.根据认知用户的历史感知变化情况,引入时间衰减因子、加性奖励因子和加性惩罚因子,计算出随时间和协作次数不断变化的动态信任值,选取可信认知用户参与协作感知,提高了数据融合中心的协作判决准确性.仿真结果表明,动态信任机制可以有效抑制恶意用户的信任值增长,降低对“OR”、“AND”和“Majority”3种常用协作频谱感知数据融合准则的攻击成功率.     

采用最小最大准则的协作频谱感知融合

给出了采用最小最大准则实现认知无线电系统协作频谱感知融合的方法,以在主用户出现在授权频段的先验概率未知的情况下利用概率计算实现认知无线电系统的协作频谱感知融合。该方法可实现同步和异步感知信息的融合。仿真验证了算法的性能,并与采用估计主用户出现在授权频段的先验概率并进行基于概率的感知融合算法性能进行了比较。结果表明:给出的算法可有效实现主用户出现在授权频段的先验概率未知时的协作频谱感知融合。     

Probabilistic greedy pursuit for streaming compressed spectrum sensing

This paper presents a probabilistic greedy pursuit(PGP)algorithm for compressed wide-band spectrum sensing under cognitive radio(CR)scenario.PGP relies on streaming compressed sensing(CS)framework,which differs from traditional CS processing way that only focuses on fixed-length signal’s compressive sampling and reconstruction.It utilizes analog-to-information converter(AIC)to perform sub-Nyquist rate signal acquisition at the radio front-end(RF)of CR,the measurement process of which is carefully designed for streaming framework.Since the sparsity of wide-band spectrum is unavailable in practical situation,PGP introduces the probabilistic scheme by dynamically updating support confidence coefficient and utilizes greedy pursuit to perform streaming spectrum estimation,which gains sensing performance promotion progressively.The proposed algorithm enables robust spectrum estimation without the priori sparsity knowledge,and keeps low computational complexity simultaneously,which is more suitable for practical on-line applications.Various simulations and comparisons validate the effectiveness of our approach.     

Detection efficiency of cooperative spectrum sensing in cognitive radio network

Sensing the spectrum in a reliable and efficient manner is crucial to cognitive radio. To combat the channel fading suffered by the single radio, cooperative spectrum sensing is employed, to associate the detection of multiple radios. In this article, the optimization problem of detection efficiency under the constraint of detection probability is investigated, and an algorithm to evaluate the required radio number and sensing time for maximal detection efficiency is presented. To show the effect of cooperation on the detection efficiency, the proposed algorithm is applied to cooperative sensing using the spectral correlation detector under the Rayleigh flat fading channel.     

基于压缩感知和最小二乘的分布式协作频谱感知

针对认知无线电(CR)集中式频谱感知算法对融合中心要求高,而且对节点失效的容忍性也不高等缺点,提出了一种基于压缩感知的分布式多节点协作算法.认知无线电网络中每个CR节点在接收信号频谱后,首先根据压缩采样理论在本地获取压缩采样测量值,然后利用l1范数约束的最小二乘算法在本节点估计频谱,把在此节点估计的频谱传给下一相邻节点,以此进行迭代优化直到算法收敛.理论分析和仿真结果表明,所提算法不仅计算复杂度低,收敛速度快,而且精确重构性能好,可靠性较高.     

基于信道统计特征的认知无线电协作频谱检测

针对认知无线电到融合中心间的控制信道为Nakagami-m衰落信道的情况,研究了认知无线电协作频谱检测问题,推导出融合中心利用衰落信道统计特征的似然比协作频谱检测公式.该方法不需要瞬时信道状态信息,简化了协作频谱检测过程,便于实际应用.通过仿真对融合中心的协作频谱检测性能进行了分析,结果表明:利用衰落信道统计特征的似然比协作频谱检测的性能较利用瞬时信道状态信息的似然比频谱检测性能略有下降,但是在高信噪比或衰落不严重的情况下,二者的性能非常接近,认知无线电节点个数对两种频谱检测方法间的性能差距几乎没有影响.     

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.     

n-out-of-K融合规则下增量式协作感知算法

该算法把协作中继分为前N个与后K?N个两部分,首先在前N个中继中感知,若不多于mL个中继检测到主用户或不少于mH个中继检测到主用户,则全局判定为存在或不存在频谱空洞;否则继续在后K?N个中继中感知,只有当前后两次感知不少于n个中继检测到主用户时则才全局判定不存在频谱空洞。在满足虚警概率与检测概率的前提下,构建最小化时隙消耗的目标函数,优化参数mL、mH与N。模拟表明,通过合理设置这些参数,在保证感知性能的前提下,所提增量协作算法的平均时隙消耗明显低于传统协作感知。     

基于节点选择的能量高效的协作频谱感知算法

针对认知无线电中协作频谱感知能耗高的问题,提出一种基于节点选择的能量高效的协作频谱感知算法。该算法在保证感知性能的同时优化感知节点数量,从而达到高效节能的目的,其核心是采用能量高效的节点选择算法。该算法综合考虑了感知性能和能耗,仿真结果表明该算法在保证感知性能的同时能有效降低协作频谱感知的系统能耗。