基于可信度的加权协作频谱检测算法

协作频谱检测技术可以有效解决认知无线网络本地检测存在的信道衰落、隐藏终端等问题。论文研究了加权协作频谱检测技术,提出一种基于可信度的协作频谱检测算法。每个感知节点基于最大最小值特征值检测完成本地频谱检测,并与融合中心的全局检测结果进行比较估计各自感知节点的频谱检测可信度;融合中心利用切尾平均法计算参与频谱协作检测的可信度门限,并选择可信度大于门限的感知节点参与协作频谱检测。该算法有效降低了认知网络协作检测的复杂性,提高了频谱检测性能,在噪声波动环境下具有良好的鲁棒性。仿真结果表明,算法频谱检测性能要优于其它加权算法1~3 dB,节省系统开销43.75%左右。     

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。     

基于节点识别的协作频谱检测算法

在认知无线网络协作频谱感知过程中,感知节点所处的恶劣信道环境会导致本地频谱检测结果发生偏差,有时一些故障节点或恶意节点发送的误导信息来干扰认证网络融合中心的全局判决.根据认知网络感知节点的历史感知信息,将感知节点分为可信节点、不可信节点和故障或恶意节点,提出了一种基于节点识别的协作频谱检测算法.在该算法中,融合中心舍弃故障或恶意节点,使其不得参与数据融合,同时也不考虑不可信节点当前发送的本地检测结果.这样,一方面消除了故障或恶意节点对全局频谱判决的影响,另一方面降低了融合中心计算复杂度.仿真结果表明,该算法能有效克服故障或恶意节点的干扰,提高认证网络协作频谱检测性能.     

一种鲁棒的协作式认知无线电频谱感知方案

在协作式认知无线电频谱感知中,恶意节点会通过向数据融合中心传送虚假的感知信息来降低整个网络的频谱感知性能.为了提高协作感知对虚假感知信息攻击的免疫力,提出一种基于加权序贯似然比检测技术的鲁棒协作式频谱感知方案.通过采用信誉记录,权值分配和多线程检测三种机制,能够做到有效判别和剔除恶意节点,提高了协作式频谱感知的鲁棒性.     

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。     

基于噪声不确定性的双门限协作频谱感知算法

传统的双门限协作频谱感知算法忽略了两门限之间认知用户的本地感知信息,而利用这部分信息可以进一步提高认知无线电系统的感知性能。为此,在等增益合并的基础上,提出一种顺序自适应分步合并算法。两门限之间的认知用户根据接收信噪比分步上传本地感知信息,融合中心自适应地调整参与协作的认知用户数,以减小系统的上传数据开销。推导在Rayleigh衰落信道条件下,认知用户上传数据的平均比特数以及全局检测概率的闭式表达式。理论分析和仿真结果表明,该算法能以较小的数据开销获得较优的协作感知性能。     

基于多融合准则的双门限协作频谱感知算法

认知无线网络中,现有协作频谱感知技术未考虑根据感知用户的可靠性程度,对其判决结果采用不同的融合策略。针对上述问题,提出了一种新的基于多融合准则的双门限协作频谱感知算法。该算法以双门限协作检测为基础,根据感知用户判决结果的可靠程度不同,采用AND准则和OR准则相结合的判决方法,对参与感知的用户判决结果进行分类融合。理论分析和仿真结果表明,该算法与协作频谱感知算法相比,能够显著改善认知无线网络的频谱感知性能。     

无线认知网络中的选择触发协作频谱感知

在无线认知网络中,常规协作频谱感知算法用于增强频谱感知的准确性,但是该算法增加了通信成本以及认知用户的能量消耗。为此,提出一种选择触发协作频谱感知算法(STCSS)。该算法基于当前频谱感知能量阈值判定是否触发二次协作频谱感知,使得协作频谱感知仅在必要时被触发从而降低能量消耗与通信成本。仿真结果表明,对比协作频谱感知算法与精细快速感知算法,STCSS算法可提高检测概率,减少能量消耗以及通信成本。     

认知无线传感器网络的吞吐量分析

为了实现认知无线传感器网络(CRSN)在授权频段的连续可靠通信,结合协作感知和宽带感知策略,提出了一种CRSN架构.通过在网络中部署专门负责频谱感知的认知节点,将频谱感知与数据传输功能进行了合理分配.在最大化感知和传输时间的同时,实现了频谱的实时感知和数据的连续传输,进而提高了频谱检测率和网络吞吐量.同时,由认知节点协作对宽带进行多信道联合检测,除了可以提高检测的可靠性,还有利于实现CRSN对授权频段的连续接入,进一步保证网络数据传输的连续性.通过仿真对不同硬融合准则下的平均网络吞吐量进行了分析和比较,结果表明该网络架构可以获得更高的吞吐量.     

Rayleigh信道下双门限协作频谱感知研究

频谱感知是认知无线电系统有效通信的前提,其感知速度和准确性是衡量频谱感知性能的重要指标.现有算法仅考虑理想AWGN信道下双门限协作频谱感知,应用中衰落信道下的频谱感知作深入研究,具有实际意义.为了提高频谱感知在实际应用中的可靠性,将双门限多节点协作方法用于Rayleigh衰落信道仿真检测.仿真实验表明,Rayleigh衰落信道下双门限多节点协作检测方法的可靠性优于高单门限协作检测方法,其检测结果对Rayleigh信道环境下频谱感知系统的设计具有重要参考价值.     

基于协作频谱感知的智能电网通信网性能研究

将认知无线电频谱感知技术应用于智能电网的通信网中,可以有效提高频谱资源的利用率。现有研究仅考虑单用户单供电商,但是对需求响应管理性能与感知能耗权衡问题却没有给出理想的解决方案。建立基于多节点协作频谱感知的多用户单供电商智能电网通信网模型。在此基础上,为求解该模型需求响应管理和能耗感知性能权衡问题,提出基于多目标粒子群(MOPSO)的求解方法。仿真结果表明,所提协作频谱感知模型可以显著提高系统需求响应管理性能;MOPSO算法可实现系统需求响应管理性能和感知能耗的最佳权衡,有利于决策者根据实际要求灵活选择最优方案。     

Robust cooperative spectrum sensing schemes for fading channels in cognitive radio networks

In cognitive radio systems, cooperative spectrum sensing can detect the presence of the primary user accurately. In practice, however, since the sensing observations are forwarded to a data collector through fading channels, the sensing performance is severely degraded. To deal with this problem, in this paper, we first propose a secondary user selection based cooperative spectrum sensing method to improve sensing performance by decreasing the reporting errors introduced by the fading channels. Mo...     

衰落信道下提高协作频谱感知能力的方法

由于协作频谱感知能够更准确地确定主用户的存在与否,因此,它被认为是认知无线电技术中的一个重要研究分支.在协作频谱感知中,各认知用户需要通过报告信道发送其本地判决结果(0或1)到融合中心(FC).然而,在实际中,报告信道通常受衰落的影响,这将降低频谱感知的检测性能.针对这个问题,首先,文中提出一种基于认知用户选择的协作频谱感知算法.该算法通过减小由衰落信道引入的误码概率来提高协作频谱感知的检测性能.其基本思想为:只有具有较好瞬时信道增益报告信道的认知用户才将其本地二进制判决结果发送到FC,否则,该认知用户不发送其本地检测结果到FC.其次,提出一种基于空时编码的协作频谱感知方法.通过在CR网络中,利用空间分集增益来降低由衰落型报告信道引入的误码概率,从而提高检测性能.最后,对提出的这两种协作频谱感知方法的检测性能进行理论分析研究,并对其进行数值仿真.仿真结果表明:相比于传统的协作频谱感知,本文提出的这两种协作频谱感知算法都能提高对主用户的检测性能.     

Multinode sensing with forward error correction and differential evolution algorithms for noisy cognitive radio networks

Spectrum sensing is a vital phase in Cognitive Radio (CR) to identify the unutilized spectrum for dynamic spectrum access (DSA). Cooperative/multinode sensing is being used for signal detection to achieve spatial diversity gains. In cooperative sensing, the sensing channels are assumed to be noisy. However, the reporting/control channels (channels between CR and fusion center) are also contaminate with the noise, which degrades the cooperative detection accuracy. In this paper, (i) effect of reporting channels are studied and used forward error correction technique (convolutional encoder) to mitigate the effect of reporting channel noise, (ii) differential evolution algorithm is used to evaluate the optimum weights for cooperative users to maximize the sensing performance. Three different detection methods are considered for performance analysis. The simulations are carried out with different signal-to-noise ratio in control channel with and without error correction. The results reveal that, detection probability and accuracy of the system can be improved with convolutional coding together with differential evolution algorithm.     

混合模式下认知无线电网络的能效优化算法

认知无线电网络中,协作频谱感知利用多个节点同时感知可提高频谱感知检测性能。然而随着感知的次用户(SU)个数增加,导致能耗增高、能效(EE)降低。为解决这一问题,本文结合机会频谱接入和衬垫式频谱共享2种共享模式,构造基于混合频谱共享模式的能效模型,同时考虑3种不同的融合规则、主用户(PU)的再占据概率和报告信道误差,以最大化SU系统的EE为目标,使用拉格朗日乘子法与次梯度下降算法对感知时间、参与感知个数、次用户发射功率进行迭代优化求解。仿真结果表明,在最低服务质量要求(QoS)和发射功率的约束下,该能效优化算法能够实现更高的吞吐量和更高的能量效率。     

A framework for resource-constrained rate-optimal softwarepipelining

The rapid advances in high-performance computer architecture and compilation techniques provide both challenges and opportunities to exploit the rich solution space of software pipelined loop schedules. In this paper, we develop a framework to construct a software pipelined loop schedule which runs on the given architecture (with a fixed number of processor resources) at the maximum possible iteration rate (a la rate-optimal) while minimizing the number of buffers-a close approximation to minimizing the number of registers. The main contributions of this paper are: First, we demonstrate that such problem can be described by a simple mathematical formulation with precise optimization objectives under a periodic linear scheduling framework. The mathematical formulation provides a clear picture which permits one to visualize the overall solution space (for rate-optimal schedules) under different sets of constraints. Secondly, we show that a precise mathematical formulation and its solution does make a significant performance difference. We evaluated the performance of our method against three leading contemporary heuristic methods. Experimental results show that the method described in this paper performed significantly better than these methods. The techniques proposed in this paper are useful in two different ways: 1) As a compiler option which can be used in generating faster schedules for performance-critical loops (if the interested users are willing to trade the cost of longer compile time with faster runtime). 2) As a framework for compiler writers to evaluate and improve other heuristics-based approaches by providing quantitative information as to where and how much their heuristic methods could be further improved     

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。     

利用在线异常感知的无线电网络抗SSDF攻击协作频谱感知方案

该文提出了一种时空频率CSS框架,用于检测和跟踪CR网络中的恶意用户和异常测量。联合频谱感知和恶意用户识别问题构成优化问题,且利用固有稀疏到频谱占用和恶意用户发生。提出的方案利用在线异常感进行实时识别和跟踪,通过节点位置信息获得了改进的性能,可有效处理错过或不正确的位置信息,以及PU功率级噪声SU测量。实验结果表明,提出的方案在协作感知中能够有效克服感知数据错误化(SSDF)攻击。此外,提出的方案优于现有的较为先进的基于PCA方法,具有足够的灵活性来抵御SU网络中的各种攻击。     

基于信号采样自相关的步进宽带频谱感知方法

采用步进频域能量检测法可以提高在软件无线电平台的频谱感知的带宽范围,但能量检测法易受噪声不确定性的影响,而信号采样自相关检测法对噪声不确定性有很好的鲁棒性。为进一步提高软件无线电的检测性能,提出了基于信号采样自相关的步进宽带频谱感知方法。首先阐述了信号采样自相关检测的原理,然后对基于该原理的步进宽带检测方法的流程进行了分析,最后利用MATLAB软件仿真其检测性能。仿真结果表明,在信噪比（Signal-noise-ratio, SNR）不同的情况下,基于信号采样自相关的步进宽带频谱检测方法能达到所要求的检测性能。此 外,为了兼顾频谱感知的检测速度和频带带宽分辨率之间的关系,进一步提出了在原本固定步进值的步进宽带信号采样自相关的频谱感知方法中采用可变步进值的两阶段检测方法,该方法可 以获得较高的频带带宽检测分辨率和较短的检测时间。     

一种用于变电站内频谱感知的双门限加权序贯检测方法

频谱资源是限制变电站内的传感终端发展的重要因素,嵌入认知无线电的无线终端可动态检测空闲频谱并进行数据传输。变电站内复杂的无线环境给频谱感知带来麻烦,快速准确的频谱感知意义重大。本文研究恶意节点对协作频谱感知性能的影响,给出一种基于声望值的双门限加权的序贯检测方法,该方法通过对融合数据进行加权来提高感知性能,缩短感知时间,减少判决样本,能够进行恶意节点的判断。仿真结果验证了本方法具有很好的性能。