一种基于谱分量相关性的频谱感知方法及实验评估

当信道时延扩展较大时,现有的频谱感知方法的检测性能急剧下降.本文利用通信信号在邻近时间段内的谱分量具有相关性的特点,提出了一种基于谱分量相关性的频谱感知方法.基于开源的GNU Radio软件和通用软件无线电设备(Universal Software Radio Peripher-al,USRP)搭建了一套OFDM通信实...     

基于循环平稳ANN的主用户频谱感知算法研究

针对无线信道环境中,信道多径衰落和噪声不确定性等低信噪比情况下主用户信号检测性能较低的问题,提出一种基于循环平稳人工神经网络(ANN)的主用户信号频谱感知算法。该算法首先对信号特征参数进行提取,作为训练样本和待测样本,再采用ANN算法分别对有无主用户情况下的信号进行分类检测。仿真实验表明,与能量检测法(ED)和循环平稳特征检测法(CD)相比较,所提算法可在低信噪比情况下,不受噪声不确定性等因素影响,具有较高的分类检测性能,有效地实现了对主用户信号的感知。     

基于功率谱密度中段平均的频谱感知算法

根据有、无主用户信号时接收信号功率谱最大、最小值差值不同的特点,提出了一种基于功率谱密度中段平均的频谱感知算法.针对估计的信号功率谱在最小值附近波动多、最小值难以根据单个点准确给出的问题,利用接收信号功率谱中段平均值估计功率谱的最小值,降低最小值的随机性对频谱感知算法性能的影响.理论推导了检测门限和检测概率的表达式,并对算法进行了仿真分析.仿真结果表明,在AWGN信道和Rayleigh衰落信道中,本文算法性能都优于已有的功率谱密度频谱感知算法.该算法无需主用户信息,不用进行复杂的特征值分解.     

基于循环平稳特征的频谱感知算法概述

传统的静态频谱资源分配分配政策导致频谱利用率低下,为解决这一问题,人们提出利用认知无线电技术实现动态频谱接入.频谱感知是认知无线电的关键技术,循环平稳特征检测算法是3种常见频谱检测算法之一,但是该算法存在各种不足.首先简要介绍认知无线电的背景和概念,然后详细介绍了循环平稳特征检测算法,以及目前提出的各种基于循环平稳特征检测的增强算法,分析了各自的原理及其优缺点.     

基于频谱感知结果的认知无线电用户分簇方法

认知无线电用户的分簇由于不同位置频谱环境的巨大差异而成为亟待解决的问题之一。该文分析了认知无线电用户频谱感知结果之间相关性,基于分析结论提出一种基于频谱感知结果相关性的分簇算法,并考察了频谱感知结果量化对该算法的性能影响,得出增加频段数量的方式能够部分补偿量化带来的性能损失的结论。仿真显示,该文的分簇算法能够有效地对认知无线电用户进行分簇,在频谱感知结果量化的条件下,也能达到较好的分簇性能。从可靠性、准确性和自适应能力等方面,相较传统基于地理位置的分簇方法,该文所提出的分簇算法能综合考虑频谱环境的特点,更加具实用价值。     

授权用户信号随机到达时基于双门限的多用户合作频谱感知方法

针对认知无线电系统中可能出现的授权用户信号随机到达时的频谱感知问题,提出了一种基于双门限的多用户合作频谱感知方法.首先在本地判决时采用高低双门限的方式,如果判决量大于高门限就判1,小于低门限判0,在两个门限之间就把判决量直接发送给融合中心,融合中心将直接收到的判决量进行软判决合并,软判决的结果再与其他硬判决的结果进行"OR原则"的硬判决合并,从而得到最终的判决结果.仿真表明所提方法的性能比传统"OR原则"硬判决合并方案要好,仅仅略逊于传统等增益软判决合并方案,但是能大量节省认知网络中的传输比特数.     

利用功率谱最大最小值的频谱感知算法

为了提高频谱感知性能,首先利用功率谱函数特性和瑞利熵概念,从理论上分析了基于功率谱的频谱感知算法原理,提出一种以功率谱的最大最小值之差作为检测统计量的频谱感知新算法;然后推导给出了检测门限和检测概率表达式;最后给出了仿真结果。理论分析和仿真结果表明,在AWGN信道和Rayleigh衰落信道中本文算法都具有良好的检测性能,性能优于已有的利用功率谱的频谱感知算法,该算法不需要主用户信息,不用进行复杂的特征值分解,当虚警概率确定时,检测门限能准确给出。      

基于可靠次用户信息的协作频谱感知算法研究

对认知无线电系统最基本要求之一就是次用户必须有能力以高的精确率来确定主用户是否存在。而以前对认知无线电频谱感知的研究表明：在实际认知网络中次用户之间的相互协作可以提高其频谱检测性能。然而,对于协作频谱感知而言,随着协作次用户数目的增加,势必会增大用于传输本地检测结果到融合中心的专用控制信道带宽,从而增加系统开销。该文在控制信道带宽有限的约束条件下,提出一种通过考虑可靠次用户信息的协作频谱感知算法来进一步改善频谱检测的性能。该算法的基本思想：只有具有可靠的本地检测结果的次用户才发送自己的检测结果到融合中心,否则,该次用户不发送任何信息。同时,对提出的该算法在理论上进行了推导,通过仿真结果表明：在控制信道带宽受限的约束下,相比于传统的或门协作频谱感知算法,提出的算法能够大大改善对主用户的检测性能。     

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,...     

基于二阶循环累积量的多载波信号频谱检测

针对认知无线电系统中多载波信号OFDM/OQAM进行循环谱特征检测预处理要求严格的问题,提出一种以二阶循环累积量的循环频率为特征,结合循环平稳性检测的频谱感知改进算法.算法无需各种参数估计以及同步等预处理过程,理论推导及仿真结果证明,该算法能够实现低信噪比下主用户信号的有效感知,且相比于能量检测法能达到更好的检测性能.     

基于SVM的频谱接入准则设计

在以往的认知无线电研究过程中,研究者通常忽略了传播信道的随机性和授权用户位置的不确定性对频谱感知的影响.本文提出了基于概率模型的动态频谱使用策略.并分析研究了支持向量机在频谱接入准则设计中的应用.     

基于滤波器组的认知无线电频谱检测

认知无线电的首要任务是动态、可靠地检测无线电频谱环境。因此,每个认知无线电终端必须具有频谱检测的功能。文章在简述认知无线电频谱检测技术的基础上,提出了基于滤波器组的频谱检测方案,详细描述了多相滤波器组的设计方法和功率谱估计算法,并在加性高斯白噪声环境下进行了仿真。仿真结果表明,在恰当设置判决门限的情况下基于滤波器组的认知无线电频谱检测具有良好的性能。     

Predictive Spectrum Sensing Strategy Based on Reinforcement Learning

In this paper, we consider a cognitive radio （CR） system with a single secondary user （SU） and multiple licensed channels. The SU requests a fixed number of licensed channels and must sense the licensed channels one by one before transmission. By leveraging prediction based on correlation between the licensed channels, we propose a novel spectrum sensing strategy, to decide which channel is the best choice to sense in order to reduce the sensing time overhead and further improve the SU＇s achievable throughput. Since the correlation coefficients between the licensed channels cannot be exactly known in advance, the spectrum sensing strategy is designed based on the model-free reinforcement learning （RL）. The experimental results show that the proposed spectrum sensing strategy based on reinforcement learning converges and outperforms random sensing strategy in terms of long-term statistics.     

认知无线电中频谱检测技术研究

认知无线电技术是为了解决频谱资源匮乏的问题而提出的一种无线通信技术。首先简述了认知无线电的背景和概念,然后详细研究了认知无线电中的各种检测技术,分析了其优缺点。     

基于循环平稳特征的频谱检测

频谱检测是实现认知无线电的前提。从认知无线电的核心功能出发,分析了循环平稳特征检测抗噪方面的性能以及影响其检测性能的主要因素,通过理论推导和仿真验证了噪声对检测性能的影响,提出了一种基于小波变换的频谱检测方案。该方案通过小波变换将接收到的信号进行主信号与噪声分离,并对信号进行重构,提高了频谱检测的性能。仿真结果表明,在低信噪比情况下,采用基于小波变换的频谱检测方法,无论是系统的频谱检测虚警率还是频谱检测漏检率都有了显著的降低。     

基于状态转移概率的频谱利用率和检测持续时间权衡

本文考虑了主用户的状态转移概率,并引入最大漏检概率限制条件,将频谱利用率与检测持续时间的权衡问题转化为优化问题,进而求出了满足无冲突时间最短且频谱利用率最大的最优检测持续时间的闭式表达式。通过仿真可以得到,存在一个最优的检测持续时间,使得频谱利用率达到最大。     

基于主动频谱感知接入的认知无线电台研究

讨论了所研制的工作于30-512 MHz的基于主动频谱感知接入的认知无线电台。该电台实现了认知无线电动态频谱接入最为关键的几大功能：频谱感知、频谱会合、频谱监视,以及频谱切换。试验结果表明,该电台具备在不依赖于公共控制信道的情况下自动寻找空闲信道建立链路的能力,也具备在当前通信信道上出现主用户信号或其他干扰信号时自动切换到其他空闲信道上继续通信的能力,为认知无线电技术的实用化提供了很好的借鉴。     

认知无线电中频谱感知技术

固定频谱分配政策导致频谱使用率低下,为克服这一缺点,人们提出使用认知无线电技术实现动态频谱接入,从而有效利用频谱空穴。频谱感知是认知无线电的关键技术。文中介绍了目前已提出的频谱感知技术:发射机检测(包括匹配滤波器检测、能量检测和周期平稳特征检测)、合作检测、接收机检测及基于干扰温度的检测,仿真分析了各种方法的优缺点及有待解决的问题。为满足多用户环境和实时性要求,仍需探讨新的频谱感知方法,提高检测性能。