基于次用户优先级的频谱共享动态博弈算法

针对包含多个主用户的主服务和包含多个次用户的次服务在频谱市场中的频谱共享问题,提出了一种认知频谱共享动态博弈算法。引入优先级机制,优先满足次服务中关键任务用户和高实时性业务用户的频谱需求;考虑主服务的收益和次服务的满意度,得到满足稀缺资源分配属性的频谱价格;利用非合作博弈建模次用户间的竞争过程,保证次用户的效用最大化。对静态博弈、动态博弈、动态博弈稳定性的仿真分析证明了该算法在频谱共享中的合理性和有效性。     

认知无线电网络中的分布式动态频谱共享

研究了基于认知无线电技术的动态频谱共享,基于重复博弈理论设计了一种分布式动态信道接入和功率分配算法。在不影响主用户通信的情况下,每个认知用户能够根据自己的QoS需求和本地信息进行分布式信道选择和功率分配,在系统频谱效率和业务QoS之间进行有效折中。该算法具有较好的收敛性,能最大程度地满足用户的业务需求,更适用于异构网络和业务的应用。     

认知MIMO干扰信道的联合干扰对齐算法

针对认知MIMO干扰信道的干扰抑制问题,前人的研究往往将其解耦为主用户和次用户的干扰抑制两个独立问题进行设计,因而需要两级处理。首先将这两类干扰的抑制进行联合处理,建立了联合干扰对齐问题模型,然后基于对交替最小化干扰对齐算法的拓展和改进,得出一种迭代的联合干扰对齐算法。理论分析和仿真结果表明,文章算法能有效抑制系统内的干扰,与现有算法相比,干扰抑制性能相当,求解过程简单,信道无需满足互易性。     

Overlapped OFDMA——新颖的多载波频谱共享传输机制

针对现有非连续正交频分复用(DOFDM)等系统通常只允许认知用户利用授权用户未使用的频带进行共享传输的问题,提出一种新颖的频谱共享传输机制,即混叠正交频分复用多址接入(Overlapped OFDMA),能够在一定条件下实现认知用户与授权用户的混叠频谱共享.通过对一般OFDM系统的信号结构进行研究发现,当认知用户的子载波带宽采用授权用户子载波带宽的一半进行传输、其频谱和授权用户频谱存在一定混叠时,只要认知用户保持和授权用户时域信号准同步且其子载波分配方案满足一定的限制条件,授权用户将不受干扰.由于各载波上的干扰都包含有其它载波的信息,因此认知用户可以通过适当的恢复算法将信息完整地恢复.仿真和分析结果表明,尽管Overlapped OFDMA会带来一定的复杂度,但授权用户的性能和DOFDM系统相比几乎相同,而认知用户却获得了更加优异的吞吐量性能.该机制为频谱共享传输体制的设计提供了新的可能性.     

认知MIMO系统中基于博弈论的干扰对齐算法研究

为消除用户间干扰,提高认知无线电多输入多输出（CR-MIMO）系统传输速率,给出一种基于博弈论的干扰对齐算法。该算法首先采用注水算法为主用户进行功率分配,同时设计次用户预编码使次用户信号落入主用户未分配功率的子信道。然后将次用户之间的多条干扰链路构成一个博弈群体进行求解,实现次用户之间的干扰对齐。此外,为最大化次用户传输速率,将次用户功率分配问题转换为布谷鸟鸟巢的选择问题,构造适应度函数,得到最优的功率分配方案。数值分析表明,该算法可以消除主次用户的干扰以及次用户之间的干扰,传输速率比最大信干噪比（Max-SINR）算法高2 b·s-1·Hz-2,同时,结合布谷鸟搜索算法进行功率分配后传输速率高于文献[13]。     

基于递归算法的频谱感知方法

针对传统的宽带频谱感知方法需要在各个频率信道平均分配计算量或硬件资源,频谱感知效率不高问题,给出利用递归算法代替快速傅立叶变换算法进行频谱感知的方法。根据信道占用率统计规律,调整频谱感知控制单元的本振频率,自适应选择递归算法滤波器,实现对多个感兴趣频率信道检测。仿真实验及分析表明,利用递归算法进行频谱感知时,只需要计算那些感兴趣的频率信道的功率谱,提高了频谱感知效率。     

认知无线电系统频谱自适应调度算法设计

针对认知无线电系统多媒体业务应用,提出了一种基于频谱感知的自适应分组调度算法。该算法通过自适应地调整实时业务和非实时业务间的资源配额,以在空闲频谱资源变化情况下保证实时业务的QoS需求。基于IEEE 802.22无线区域网(WRAN)的认知无线电系统仿真表明,同已有的3种典型分组调度算法M-LWDF、Exp和PF相比较,该频谱自适应分组调度算法可以在变化的空闲频谱条件下为实时业务提供更为可靠的QoS保障,获得更高的系统吞吐量和频谱利用效率。     

多小区干扰对齐的低复杂度发射天线选择算法

针对多小区干扰对齐系统的下行链路,在研究基于穷搜索和分布式干扰对齐的最优发射天线选择算法的基础上,提出了一种低复杂度的发射天线选择算法．该算法采用贪心搜索策略,利用部分迭代的分布式干扰对齐方法,在保持其他基站的发射天线选择方案不变的情况下,沿着系统和容量增加的搜索方向依次优化各基站的发射天线选择方案,从而达到降低计算复杂度的目的．复杂度分析及仿真结果表明,在获得接近于最优发射天线选择算法的系统和容量性能的同时,该算法能有效降低计算复杂度,并且通过调整部分迭代次数,可以达到系统和容量性能与计算复杂度的折中．     

基于干扰对齐的多用户全双工通信中干扰消除方法

为了消除多用户全双工干扰信道中的自干扰和互干扰,将干扰对齐思想应用于全双工干扰信道中. 根据多用户全双工模型的特性将其等效为单向信道模型,并给出了等效模型与原模型之间的信道矩阵对应关系;基于此等效模型和信道矩阵对应关系,应用迭代干扰对齐和最大信干噪比方法将其自干扰和互干扰消除;干扰泄漏功率的仿真结果验证了算法的有效性和正确性,系统容量和平均能量效率也较其他算法都有明显提高.     

一种基于Goertzel算法的频谱感知方法

频谱感知是认知无线电的首要任务,传统的扫描式宽带频谱感知方法效率不高,因为对于具有高占用率的频率信道不需要经常感知。文章提出一种基于Goertzel算法的频谱感知方法,适于针对宽带频谱内具有高可用性的频率信道进行监控和检测。介绍了该方法的工作原理和实现结构。通过仿真实验可看出,该方法可以有效实现对频带内某些指定频率进行感知。     

基于MBSBL-FMLM的宽带协作频谱感知算法

针对认知无线电网络中单节点的宽带压缩频谱感知算法检测准确性低、实时性差的缺点,提出了基于多测量向量块稀疏贝叶斯学习-快速边缘似然函数最大化(MBSBL-FMLM)的宽带协作频谱感知算法。该算法采用分布式压缩感知(DCS)系统进行多节点协作检测,以降低单节点检测带来的多径衰落、阴影衰落等不利影响;另外,融合中心结合多测量向量(MMV)模型和宽带信号的块稀疏结构得出多测量向量块稀疏贝叶斯学习(MBSBL)框架,并利用快速边缘似然函数最大化(FMLM)方法进行快速参数估计。数值分析表明,基于MBSBL-FMLM算法的检测概率、归一化均方误差、检测时耗均优于SOMP算法。     

基于阈值优化的频谱感知算法

协方差绝对值（Covariance Absolute Value,CAV）感知算法使用固定阈值和固定虚警概率的频谱感知策略,无法保证在任何时候都能使频谱感知性能达到最优。提高频谱感知性能包括降低对主用户的干扰概率并提高空闲频谱的利用率,即最大限度地降低漏检概率与虚警概率。为此,本文对协方差绝对值感知算法进行改进,提出了不同信噪比下自适应阈值的优化方法使频谱感知误差（漏检概率与虚警概率的代数和）达到最小。实验结果表明,本文算法有效降低了频谱感知误差,提高了检测概率,特别是在信噪比较低的情况下性能改善较为明显。     

基于分布式压缩感知的宽带协作频谱感知算法

针对认知无线电中传统的宽带压缩频谱感知算法计算复杂度高、检测实时性差的缺点,提出基于分布式压缩感知信道能量观测差值的宽带协作频谱感知算法。该算法无需重构T+1时刻的信号频谱,只需重构T+1时刻与T时刻的信道能量差值,进而得到T+1时刻的信道能量;另外,为减少深衰落、阴影衰落等不利因素的影响,采用多个次用户协作频谱感知。数值分析表明,该算法所需的平均感知时耗为直接重构T+1时刻的信道能量算法的50%左右,且获得了检测概率大于0.95的检测性能。     

基于分群的自适应双门限合作频谱感知

针对认知无线电系统中,通知信道不理想对传统合作频谱感知的不利影响,提出了一种改进的合作频谱感知机制:认知用户被分成若干群,选择群内通知信道增益最大的认知用户为中心节点,采用自适应双门限机制负责群内合作频谱检测,并将检测结果报告给认知基站进行合并以确定授权用户是否存在.仿真结果表明:相对传统的合作频谱感知,该机制能降低通...     

基于特征值矩阵的循环平稳检测算法

分析循环平稳检测算法,发现循环自相关函数向量在循环统计量计算过程中,信号之间的相关信息未得到充分利用,信息有一定的损失.提出基于特征值矩阵的统计量计算方法,用自相向量的协方差矩阵的特征值矩阵替代协方差矩阵.该方法使循环自相关函数中的信息得到充分利用,计算复杂度降低.仿真结果表明,该算法的检测性能在较低信噪比下优于经典的循环平稳检测算法的检测性能.     

认知Wi-Fi网络中使用相关均衡的频谱共享算法

认知Wi-Fi网络是基于认知无线电技术、感知和利用电视频谱白空的新型无线局域网．在该无线网络环境下,设计了集中式和分布式两种基于相关均衡的频谱共享算法．综合考虑了认知Wi-Fi网络的频谱分裂特性、多网间的互扰和用户的业务需求等,将频谱共享问题建模为非协作博弈．两种算法分别考虑了有效性和复杂度．其中,集中式算法可最大化网络整体收益,而分布式算法无须引入信息交互．仿真结果表明,相较于贪婪算法,这两种算法均能提升网络收益．     

最小信道检测开销的协作频谱感知算法

在资源受限的无线电认知网络中,协作频谱感知技术的应用提升了系统性能,却同时增加了信道检测开销.选择合适的系统参数可以有效地降低信道检测开销.采用能量检测方法,分别对单用户和多用户频谱感知系统模型进行了分析,提出信道检测开销优化算法并推导出数学表达式,理论上证明了检测开销必然存在一个最小值,同时给出了算法思路和实现步骤.仿真结果也验证了系统参数优化的有效性和最小信道检测开销算法的合理性.     

Optimization algorithm for dynamic spectrum access based on Q-learning in cognitive radio networks

Under the centralized cognitive radio network architecture, considering the network performance and users' demands. We propose an optimized dynamic spectrum access algorithm based on Q-learning. The proposed algorithm has two steps, which consist of user request according to Q-learning and the application process according to the overall system performance. Simulation results show that the proposed scheme can improve the overall system performance obviously, and that the user requirements could be satisfied at the same time.     

Novel anti-noise-uncertainty spectrum sensing algorithm based on power spectral density segment cancellation

Since noise uncertainty seriously degrades the spectrum sensing performance of energy detection algorithms, a novel spectrum sensing algorithm based on the power spectral density segment cancellation (PSDSC) is proposed. This spectrum sensing algorithm, which can yield real-time and robust performance, makes use of the un-correlation of different power spectrum lines and takes the ratio of some PSD (power spectral density) lines to the residual PSD lines as the detection statistics. Theoretical analysis and simulation results show that the PSDSC algorithm can overcome the noise uncertainty problem effectively and that the decision threshold does not vary with the ambient noise level of secondary users. The PSDSC algorithm could offer a high probability of detection (P_d) at a low probability of the false alarm (P_fa) for a wide range of signal to noise ratios (SNR) and could be applied to spectrum monitoring and cognitive radio systems in the complex electromagnetic environment.     

认知无线网络中基于业务区分的多信道MAC协议

为了满足认知无线网络中认知用户的业务服务质量需求,提出了一种基于业务区分的多信道媒体接入协议(SD-MAC).根据授权用户的信道使用模型以及认知用户的业务类型,实时业务采用基于预约的接入机制,而非实时业务则通过采用基于竞争的接入算法实现信道共享.理论分析和仿真结果表明,所提出的MAC协议能够有效提高实时业务的吞吐率,保证较低的接入时延,从而有效地提升系统性能.