认知无线电网络的一种协作频谱感知方案

认知无线电技术能够让非授权用户利用已经分配给授权用户的频段.为了不对首要用户的工作造成干扰,认知用户需要对频谱进行不间断的监测来判断首要用户是否存在.因此,频谱的感知是认知无线电技术的关键.协作频谱感知能够充分的利用网络资源,提高网络中的认知用户的检测概率.文中笔者简单地介绍了一种协作频谱感知的方案.仿真结果表明,通过该方法能够提高网络中认知用户的检测概率,提高网络的检测灵敏度.     

基于中继协作的认知无线电性能研究

频谱感知是认知无线电技术的关键。协作频谱感知能够充分利用网络资源,提高网络中认知用户的检测概率,降低认知用户的虚警概率。基于两个认知用户之间的中继协作,研究了协作频谱感知的感知性能与吞吐量的折衷。仿真结果表明：中继协作的频谱感知方法能够使得在充分保证对授权用户不造成干扰即检测概率一定时,能够有效地降低认知用户感知授权用户的虚警概率,缩短＂弱＂认知用户获得最大吞吐量的最优感知时间,提高其最大吞吐量,并提高认知系统的最大吞吐量。     

基于解码转发的协作频谱感知技术

频谱感知技术中的单点检测设计复杂度低,采用技术成熟,易于实现,但是由于自身的局限性,面临着隐藏终端,感知灵敏度底等问题,而协作分集技术可以克服这些问题。基于解码转发(DF,DecodeAnd Forward)的协作频谱感知技术,利用了分集增益原理,提高了认知用户的单点检测概率,从而改善了整个无线电系统的性能。在瑞利衰落环境下对该检测方案进行分析,并通过与非协作检测的性能比较,说明了协作检测的优势。     

上海地区白频谱应用规范的分析研究（下）

认知用户的无线电频谱感知技术 1．频谱感知技术分类 认知用户,需要利用频谱感知技术侦测授权频段的频率空闲情况,从中找出可使用信道。当授权用户重新接入时,即需检测到．并迅速让出占用频道．切换到其他空闲频道或中止通信,以避免授权用户受到干扰。     

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.     

衰落信道下基于簇的协作频谱感知分析

在分布式协作频谱感知网络中,认知用户向融合中心上报本地检测的信道是带宽受限的,并且受各种衰落的影响。分析了衰落信道下认知用户通过"与"规则进行融合的协作感知策略,提出了认知用户间为Nakagami信道时基于簇理论的协作感知方案,推导得出了2种方法的检测概率和归一化平均感知比特数。仿真结果表明,基于簇理论的协作感知通过牺牲一定的信令开销得到较好的感知性能。     

基于滑动窗口的协作频谱感知对抗拜占庭攻击

认知无线电技术允许从用户动态地接入主要用户被授权的频谱,提高频谱利用率。协作频谱感知是认知无线电技术的一个重要组成部分,通过空间分集检测主用户信号。然而,由于认知无线网络的开放性,协作频谱感知过程可能会受到拜占庭攻击,恶意用户伪造有关主用户信号的状态信息,然后对主用户的通信造成干扰或自私地占用频谱资源,此外,协作频谱感知因多个从用户协作而需要更多的时间来检测主用户信号,因而将导致协作频谱感知的性能和效率进一步降低。针对上述问题,提出了基于滑动窗口的协作频谱感知方案,以减轻拜占庭攻击的负面影响,提高协作效率。在深入分析融合中心盲的问题的基础上,从恶意用户的角度出发,建立了一个随机拜占庭攻击模型来描述恶意行为。为了解决感知样本融合过程中的盲的问题,提出了一种交付评估机制,为基于滑动窗口的协作频谱感知奠定了坚实的基础,并在一个滑动窗口内进一步评估信誉值,以提高报告阶段的协作效率。仿真结果表明,无论恶意比例如何,基于滑动窗口的协作频谱感知在始终攻击的情况下只需要6个平均样本数就可以提供100%的检测准确率,而在恶意比例超过50%的随机攻击的情况下依然能够展现出显著的性能优势。     

优化的最佳中继协作频谱感知

在基于中继的协作频谱感知中,尽管通过引入认知中继可有效提高协作频谱感知性能,然而认知中继的引入也会带来额外的系统开销及复杂度增加问题。为了节约系统开销,本文在前期取得研究成果的基础上,进一步提出了一种基于删余的最佳中继协作频谱感知方案,只有当次用户检测到主用户信号且目标次用户的报告信道衰落严重时,才申请认知中继的协作传输,同时目标次用户将其检测到的感知信息发送到认知中继;最后,分别从检测性能和次系统可获得的容量角度对所提方案下的协作频谱感知性能进行了理论分析。分析和仿真结果表明,所提方案可以有效提高检测性能,当确保主用户受到足够保护的前提下,利用所提方案可以获得更高的次系统容量。      

协作频谱感知研究及其面临的问题和挑战

频谱感知是认知无线网络(CRN)中的关键功能，其可以识别空闲频谱以提高频谱利用率且避免对授权用户产生有害干扰。然而，由于多径衰落，阴影，接收机不确定性等各种问题带来的重大挑战，导致授权用户的检测失败。利用协作频谱感知(CSS)技术可以最大限度地减少这些问题的影响，并通过利用空间分集来提高检测性能。本文首先介绍了认知无线网络和频谱感测技术的简要历史，然后对协作频谱感知进行了简要的研究，讨论了协作频谱感知的不同类型、技术、协作模型、特征比较，并分析了一些前期研究方案及其所面临的挑战。     

基于统计可信度的压缩感知协作频谱检测算法

压缩感知为认知无线电的宽频谱感知提供了一种新的方法和思路。基于压缩感知的原理,提出了一种多认知用户协作场景下基于用户统计可信度的协作频谱检测算法。该算法使用正交匹配协作追踪算法获得认知区域内的频谱占用情况,根据不同认知用户频谱检测的历史准确度综合判定用户感知结果的统计可信度。仿真结果表明,该算法在不同用户数、不同采样值、不同信噪比变化范围下其检测性能均优于传统算术平均方法,有效改善了检测性能。     

认知无线电协作频谱感知技术综述

频谱感知是实现认知无线电功能的前提条件,也是认知无线电领域的一个研究热点.近年来人们提出了很多种频谱感知方法,尤其协作感知技术日益受到关注.综述了协作频谱感知技术的最新研究进展,先描述典型的认知无线电协作频谱感知模型,然后讨论了协作感知中信息融合及性能分析等关键问题,最后指出了协作感知的研究挑战和发展趋势.     

基于最佳中继选择的协作频谱感知方案研究

 本文提出了一种基于最佳中继的多用户协作频谱感知方案,通过认知无线电网络中多用户间的相互协作,可以获得明显的空间分集增益,从而改善认知用户的检测性能．针对所提出的多用户协作感知方案,在瑞利衰落环境下分析了相应的系统检测概率,同时也理论推导了传统非协作方案的感知性能．根据检测概率的解析式,对非协作方案和多用户协作方案,进行了相应的数值实验和性能比较．与非协作感知方案相比,多用户协作方案能够显著提高主用户的检测概率．此外,随着候选中继用户数目增加,多用户协作方案对主用户检测概率的改善量越加明显．     

基于表决融合的带宽受限的协作频谱感知算法

协作的频谱感知使认知无线电（CR）网络对主用户进行可靠的检测,并避免了对主用户通信的干扰。数据融合是协作的频谱感知的关键技术。但是当协作认知无线电用户较多时,它们向融合中心汇报的感知信息就会占用大量的带宽。本文提出了将表决融合准则与检查策略相结合的协作频谱感知的方法,来减少发往融合中心的平均感知比特数,从而有效节约传输带宽。推导分析了该算法在理想信道和非理想信道中的频谱感知性能,并给出了这两种情况检测概率的闭合式。仿真结果表明,此种基于表决融合准则的检查协作频谱感知算法的性能最优,即在较高的感知性能下有大量的感知比特的节约。      

报告信道传输错误环境下协作感知最优用户数分析

认知无线电网络中多个用户相互协作进行频谱感知能有效提高系统的感知性能,然而当各用户将本地感知信息经无线信道发送至中心控制器时,若因信道衰减等因素出现传输错误又会降低系统性能。该文针对这种网络环境,探索了参与协作的用户数目与系统感知性能的关系,并从授权/认知用户两个角度分别讨论协作感知最优用户数的计算方法。理论分析与仿真结果表明:网络中所有用户均参与协作不一定能获取最优性能;当选取具有较高感知信噪比条件的一定数目的用户进行协作反倒能实现最优,并且该最优用户数与网络的规模成正比,与报告信道传输错误概率成反比。      

认知网络中的协作频谱感知技术研究

认知无线电技术通过感知频谱后进行动态频谱资源分配,极大地提高了频谱利用效率。频谱感知是实现认知无线电技术的前提和基础,文中针对频谱感知技术中单节点检测的局限性对能够改善频谱感知能力的协作感知技术进行了分析及讨论,重点分析了基于能量检测法的协作感知中的各种数据融合算法,并在此基础上提出了目前协作感知中存在的问题及未来的研究方向。     

基于三个认知用户的多分支频谱感知方法

为了在认知无线电网络中有效地感知出授权用户,通过在无线通信网络中对多分支协作分集方式的研究,提出了在3个认知用户组成的认知无线电网络中,2个认知用户作为1个认知用户的中继用户,采用多分支协作分集方式感知授权用户。对其检测性能进行了理论分析,表明该方法是一种有效的感知方法,并且在低信噪比环境下,也可以有效地提高检测概率和降低检测时间从而提高网络的敏捷度增益。实验仿真结果证明,在低信噪比的环境下,该方法也可以获得较好的性能。     

最优认知用户配对与协作感知算法研究

针对协作算法频谱感知和时隙消耗方面的不足,提出一种最优用户配对与协作感知算法。采用接收信噪比最优的认知用户为感知用户且以接收信噪比次优的认知用户为其中继的配对准则,获得最佳频谱感知性能。通过优化设置协作门限,选择性地采用非协作或协作模式,获得更低的时隙消耗。同时,推导了在瑞利平坦衰落环境下该算法的频谱检测概率下界与时隙消耗。数值计算结果表明,与原有算法相比,该算法不仅检测概率更高且时隙消耗更低。     

一种认知无线网络中的协作感知优化方法

认知无线电技术能够显著提高频谱资源的利用率,因此越来越受到学术界的关注。频谱感知是认知无线电的基础,一方面它要求能够快速找到可用频谱,另一方面当授权用户返回时又要求能够快速释放信道避免干扰。提出了一种认知无线网络中多用户协作感知分级方法,并通过数学推导给出最优的分级策略。仿真结果表明,采用所提出的协作频谱感知方法,能够提高认知无线网络的吞吐量。     

基于信噪比加权的协作频谱感知方法

认知无线电中协作频谱感知技术能显著提高频谱感知性能,但传统协作频谱感知算法大多采用等权重进行数据融合,未考虑在实际通信环境中感知用户的信噪比差异。针对这种情况,提出了一种基于信噪比加权的协作感知方法,根据信噪比影响因子的不同,给感知用户本地判决结果分配不同的权重,并在此基础上对影响因子定义做了改进,减小了信噪比极值对感知性能的影响。仿真结果表明,在AWGN信道非衰落环境中,基于信噪比加权的协作感知比传统协作感知性能要好,改进后的加权感知方法对感知性能又有进一步的改善。     

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。