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。     

能量检测在认知无线电频谱感知中的应用

随着无线通信技术的飞速发展,无线电频谱资源日趋紧张。认知无线电已经成为解决现有频谱资源匮乏的非常有前途有前景的技术。认知无线电是一种智能的无线通信系统,它能够感知周围的无线环境,通过一定的方法相应地改变某些工作参数来实时地适应环境,从而达到提高频谱利用率、缓解频谱资源紧张的目的。频谱感知是认知无线电中最具挑战的问题之一。详细介绍了基于能量检测的频谱感知方法,并从理论上分析研究能量检测法的检测性能,最后通过MATLAB仿真分析能量检测法对于OFDM信号的检测性能。     

认知无线电差分协作压缩频谱估计算法

在分布式认知无线网络场景下,针对传统协作压缩频谱估计收敛速度慢、计算复杂度高的问题,提出了一种差分协作压缩频谱估计算法用于宽带频谱感知。算法通过利用不同认知用户感知的宽带信号所满足的相同频谱支撑集特征,实现了在邻居节点感知先验信息条件下,本地认知用户基于压缩测量向量差值的宽带频谱迭代估计。仿真分析结果表明,所提算法在频谱估计精度、检测性能与计算复杂度方面均获得了明显改善。     

基于优化贝叶斯压缩感知算法的频谱检测

近年来,压缩感知理论依旧是信号处理领域的研究热点之一。将压缩感知应用于频谱检测技术可以突破传统的奈奎斯特采样定理,降低检测时采样率,因此可以减轻硬件处理的压力。因此适合用在频谱检测技术中,特别是宽带信号的频谱检测。本文对贝叶斯压缩感知理论（BCS,Bayesian Compressed Sensing）进行研究,并将其引入频谱检测技术中。在BCS算法的基础上,通过进一步减小高斯随机观测矩阵列向量的相关度,实现对观测矩阵的优化,得到一种优化的贝叶斯压缩感知算法（称其为OBCS算法,即Optimized BCS）。在MATLAB仿真中,本文提出将数零法作为频谱检测判决规则,并使用BCS和OMP算法作为对照,验证了OBCS算法无论在重构误差、检测概率还是虚警概率等指标上都具有最佳的效果。      

多天线技术在认知无线电频谱检测中的应用

认知无线电是当前通信领域的一个新兴技术,文章介绍了多天线技术在认知无线电频谱检测中的应用,包括宽带感知RF前端阵列天线空间滤波,非合作频谱检测以及合作检测中的多天线技术应用,从而使认知无线电实现更为灵活并为天线设计提供思路。     

多天线技术在认知无线电频谱检测中的应用

认知无线电是当前通信领域的一个新兴技术,文章介绍了多天线技术在认知无线电频谱检测中的应用,包括宽带感知RF前端阵列天线空间滤波,非合作频谱检测以及合作检测中的多天线技术应用,从而使认知无线电实现更为灵活并为天线设计提供思路.     

基于两步式融合重构的压缩频谱检测方法

在宽带频谱检测技术中,针对传统分布式压缩感知方法(DCS)数据传输量大、能耗高的问题,提出了一种基于两步式融合重构的压缩频谱检测(TS-CSS)方法.该方法的数据重构过程分为先支撑集信息融合,后信号联合重构两步,通过支撑集信息融合获得的先验信息可指导信号的联合重构.仿真结果表明,联合重构时随机选择50％的用户参与,即可获得与传统DCS接近甚至更优的频谱检测性能,因而,该方法能够有效地降低系统数据传输量,节省频谱检测耗能.     

基于认知无线电的多频段跳频通信系统

为充分利用认知无线电对环境频谱的感知能力,设计了一种基于 认知无线电的多频段跳频抗干扰通信系统,通过感知单元动态控制跳频序列生成,实现了干 扰频点的避让。具体实现时,采用低频段可靠传输高频段的频谱感知信息,高频段则主要用 于具体业务传输,利用不同频段实现了频谱控制与应用业务的分离。     

稀疏阶数估计压缩频谱感知宽带认知通信研究

由于信号的稀疏度通常未知,因此需要按照样本数的上限进行采样.为了解决这个问题,提出一种稀疏阶数估计的方法压缩频谱感知宽带认知无线电通信技术,该技术采用一种统计学习的方法在稀疏信号恢复以前,利用极少的样本数据估计出信号的稀疏阶数.采用极少部分样本估计出宽带谱的稀疏阶数,然后根据估计的稀疏阶数调整所采集的样本数.采用这种方法能够自适应的调整数据获取量,从而减少数据获取代价而不会降低感知性能.     

分布式的1 bit压缩频谱感知算法

由于频谱感知中信道稀疏度动态变化,导致分布式频谱感知网络中节点间信息传输频繁,消耗感知网络通信带宽。为了缓解网络通信带宽压力,提出分布式的1 bit压缩频谱感知算法。各节点对感知数据进行压缩采样并1 bit量化,然后融合节点采用JSM-2模型对数据进行融合,最后通过BIHT算法重构信号频谱,实现频谱感知。仿真结果表明,在低信噪比和较少的采样数目下,分布式的1 bit压缩频谱感知算法能具有较好的频谱检测性能,是一种可实用的频谱感知方法。     

水声通信网的研究进展及其应用

随着现代"网络中心战"理论的完善,现代立体化信息战争已从传统的空天地战场延伸至海面以下战场。水声通信技术是构建水下通信网络的有效手段,是构建立体化战争、立体化作战平台的必要技术。首先分析了水下通信与水声网络的特点和发展现状。其次,结合美国海军在水声通信网络的实验研究成果,以及国内在该领域内取得的研究进展情况,展望了水声通信网络在现代海军建设中的应用前景。     

认知无线电中基于截断序贯检测的频谱感知技术

序贯检测的检测时间是随实际接收信号采样点的变化而不同的随机变量,在平均意义上,序贯检测有较高的检测速度,但是个别情况下可能需要很长的检测时间,为了避免这种现象的发生,同时提高认知无线电中频谱感知的速度,该文提出了一种截断序贯检测算法。首先分析了截断对传统序贯检测性能的影响,给出了虚警概率和漏检概率的上限,然后基于该性能上限得到了截断序贯检测的检测门限,最后给出了截断序贯检测算法的流程。仿真结果表明,该算法在有限的检测时间内,能够满足系统的性能要求,且其平均检测时间小于传统的能量检测。     

分布式认知无线网络中的频谱接入凸规划算法

针对分布式认知无线网络中所可能存在的多频道隐终端问题,以及分布式协调方法(DCF)在随机冲突下性能下降的问题,该文以最优化网络的效用值为目标,将各个认知节点的接入概率作为求解对象,在分布式认知无线网络中建立了一个通用的凸规划模型。同时,基于凸规划算法,提出了一种分布式的信道接入 (DSAC) 算法对目标问题进行求解,从而决定认知网络中每个节点以及每条链路的接入概率。仿真结果表明,DSAC算法能够在较少的迭代次数内实现收敛;与普通的DCF方法相比,DSAC算法可以有效地提高网络中同时传输的链路个数,提高了频谱利用率以及网络吞吐量。     

基于分数阶Fourier变换的并行组合扩频Chirp水声通信系统研究

Chirp信号具有较大的时宽带宽积,因此具有较强的抗多普勒扩展的能力,近年来在水下通信环境中得到广泛应用。但由于水声信道带宽非常有限,而Chirp信号又是一种宽带的信号,因此水下多载波Chirp系统中的的通信速率一般较低。利用Chirp信号在分数阶Fourier变换(Fractional Fourier Transform,FrFT)的最佳分数阶变换域的冲激特性,结合并行组合扩频(Parallel Combinatory Spread Spectrum,PCSS)技术,本文提出了一个基于FrFT的并行组合扩频Chirp水声通信系统。该系统的特点是:一方面充分利用Chirp信号的性质,在保证可靠性的同时,省去均衡环节,大大简化通信系统接收端结构;另一方面,通过并行组合多载波的选择方式有效提升了系统的速率,提高了系统的频带利用率。通过在计算机仿真和实验室水池实验验证了该系统的性能。     

改进的Gold码并行组合扩频水声通信

将映射序列扩频(MSSS)方法用于并行组合扩频(PCSS)水声(UWA)通信,有效降低通信信号峰均比,进而提高通信性能。但当使用Gold码作为扩频码时,由于Gold码的循环移位相加特性,导致映射信号在接收端解相关时会出现伪峰,严重降低通信系统的性能。为了减小伪峰对通信性能的影响,该文提出基于相关峰相位差法的并行组合扩频(PDCP-PCSS)和交织并行组合扩频(IPCSS)两种方法。PDCP-PCSS方法在接收端加入相关峰相位差法对伪峰进行识别和剔除,有效降低了伪峰对通信性能的影响。IPCSS方法将交织技术与并行组合扩频相结合,避免了伪峰的生成。通过仿真和海上试验验证,这两种方法相比于传统的并行组合扩频水声通信(CPCSS)方法具有更好的通信性能,PDCP-PCSS方法的通信性能最优,但适用范围仅限于3个Gold码的组合,而IPCSS方法的适用范围更广。     

认知无线电网络中基于噪声功率估计的能量检测性能

该文分析了利用噪声功率估计值进行能量检测时判决门限的计算问题,推导出检测性能的Q函数表达式。为达到期望的检测性能,判决门限不能直接由噪声功率估计值替换已知的噪声功率得到,必须进行修正。文中给出了修正判决门限的闭合表达式,极大地简化了检测性能分析和判决门限计算。仿真结果表明,在估计样点数为20时,对比原判决门限,基于修正判决门限的误警概率减少了15%,有效地提高了认知无线电网络的吞吐量。     

水下无线通信技术发展研究

水下无线通信是水下通信技术的重要分支,是进行水下监测、水下开发和开展水下军事斗争的关键支撑。为了争夺水下资源和增强水下作战能力,水下无线通信已成为世界大国竞相发展的重要通信技术之一。文章首先介绍了水下无线电磁波通信、水声通信等水下无线通信的发展现状,接着对水下光通信、引力波通信、中微子通信、水下量子通信等水下无线通信的发展进行了展望,最后分析了水下无线通信技术发展面临的问题。     

用于调制宽带转换器压缩频谱感知的重构失败判定方法

调制宽带转换器(Modulated Wideband Converter, MWC)压缩采样应用于频谱感知的一个基本前提是信号在频域上的稀疏性。如果信号不稀疏,将导致MWC重构结果不正确。该文提出了一种MWC压缩采样重构成败的判定方法。该方法利用连续两次重构得到的子带能量之间的相关性进行判决。仿真结果表明,该方法能够较准确地判断重构是否成功,应用于认知无线电频谱感知中能够避免频谱不稀疏时认知用户对主用户造成干扰,达到保护主用户的目的。     

Neighbor Detection-Based Spectrum Sensing Algorithm in Distributed Cognitive Radio Networks

Security issues of spectrum sensing have drawn a lot of attentions in Cognitive radio networks (CRNs). Malicious users can m islead the network to m ake wrong decision about the states of channels by tampering spectrum sensing data. To defense against Spectrum sens-ing data falsification (SSDF) attack, we propose a neighbor detection-based spectrum sensing algorithm in distributed CRNs, which can detect attackers with the help of neigh-bors during spectrum sensing to improve the accuracy of decision making. The proposed scheme can also guarantee the connectivity of the network. Simulation results illus-trate that the proposed scheme can defense against SSDF attacks effectively and reach the unified information of spectrum sensing data.     

认知无线电网络路由及频谱分配联合策略研究

认知无线电网络中的节点可以自主切换通信频率,从而对拓扑和路由产生影响。该文针对多跳认知无线电网络的场景提出了一种路由与频谱分配的联合策略,在按需路由的过程中完成频谱分配任务。实验结果表明,在多数据流并存的认知无线电网络中,该策略较其它路由方法具有更好的适应性和更低的累积时延。