宽带协作通信认知无线电的功率分配

为了提高宽带认知无线电(Cognitive Radio, CR)和主用户(Primary User, PU)的传输速率,提出了CR和PU之间协作通信的方案以及CR的最优子信道功率分配方法．当检测到PU存在时,该方案允许CR使用半个帧传输数据,使用剩下的半个帧帮助PU协作传输．基于此方案提出的功率分配能够使CR在不影响PU的同时获得更大的传输速率．仿真表明:相比传统的非协作通信,提出的方案能够使CR和PU的传输速率同时获得提高．     

环境反向散射通信辅助CR-WPCNs的中继传输

为了提高覆盖式认知无线供电通信网络（CR-WPCNs）的性能,将环境反向散射通信技术引入该网络中,以提高认知系统的吞吐量。在基于环境反向散射通信的CR-WPCNs中,考虑到认知发射机的传输距离有限,提出了一种基于非正交多址接入和能量收集的中继传输方案,以提高认知系统的通信范围和吞吐量。在信道处于忙碌状态时,需要考虑认知发射机进行环境反向散射通信和认知发射机及中继器进行能量收集的时间资源分配;在信道处于空闲状态时,需要考虑认知发射机和中继器利用收集到的能量分别进行有源数据传输的时间资源分配。将上述资源分配问题建模为一个吞吐量最大化问题,并利用拉格朗日乘子迭代算法进行求解。仿真结果表明,所提方案可以显著地提高认知系统的吞吐量。     

基于主用户协作场景下认知用户频谱检测性能分析

考虑协作通信网络和认知无线网络共存的场景,分析了主用户具有中继辅助的情况下,认知用户的频谱检测性能。通过理论分析,得到了认知用户的理论检测概率和虚警概率;同时分析了基于中继采用放大-转发传输模式下,认知用户的检测性能,并将最佳感知时间建模成一个优化问题,从而得到认知用户可以获得的检测时间增益。通过仿真比较了传统检测模型和新型模型的检测结果。仿真表明,理论分析和实际仿真吻合,验证了理论分析的正确性,为今后该模型的研究奠定了理论基础。     

认知无线电中继协助网络资源分层优化算法

在认知多用户中继网络系统场景下,针对时变信道完全DF中继两跳传输的差异性问题,采用纳什议价公平性准则效用函数,提出了联合用户传输模式选择、子载波配对、信道分配和功率分配的分层优化模型。利用拉格朗日对偶理论实现模型分层求解,在降低算法复杂度的同时提升了系统效用及吞吐量。仿真结果表明:相对于完全中继、直传网络和非载波配对的中继网络,所提算法在兼顾用户速率需求和公平性的同时可使系统吞吐量获得较大提高。     

一种认知无线电网络不端次用户攻击行为检测模型研究

认知无线电网络(CRN)存在的安全问题越来越凸显。其中,模仿主用户(PUE)攻击是一种对CRN影响巨大并且易于实现的攻击行为。文章对比了几类典型的PUE攻击检测技术,将不端次用户PUE分为恶意和自私两类攻击行为,在此基础上提出了四维连续时间Markov分析模型;设计了通过提取数据挖掘、行为预测、内容比对等多种特征信息对移动式多PU网络中的PUE攻击进行检测的方法。仿真分析表明,模型的建立和检测机制的提出大大改进了PUE攻击检测效果和正常次用户通信性能检测结果。     

基于三维定位的认知无线电模仿主用户攻击解决方案

针对认知无线电网络中出现的模仿主用户攻击问题,提出对信号源位置进行三维定位的识别方法。在Chan定位算法的基础上推导了Chan定位算法的三维形式。本算法利用接收信号的传播延时,三次使用加权最小二乘法,通过迭代计算最终得到位置估计。实验仿真结果表明,该算法性能良好,可以有效地解决模仿主用户攻击问题。     

认知无线电网络中合作频谱感知参数优化

为提高频谱感知的效率,提出了一种在资源受限的认知无线电网络中合作频谱感知参数优化算法,在保证对授权用户的干扰不超过指定门限时,对信道利用效率与系统资源利用效率进行选择性加权,使认知无线电网络的感知效率最大化. 针对不同使用特征的授权信道,该算法均可求解出相应的最优感知参数组合. 仿真结果表明,在避免干扰授权用户的前提下,最优感知参数组合系统能最大化感知效率.     

认知无线电最优用户选择协作频谱感知

提出了基于最优用户选择的协作频谱感知方案,通过引入Gerschgorin圆盘理论建立用户选择机制,筛选出信道条件最优的若干个认知用户,由其对应的感知数据空间生成全局判决统计量以实现最优协作感知,并在此基础上提出迭代门限算法,进一步优化感知性能.理论分析和仿真结果表明,该方案无需知晓授权用户信号、信道、噪声功率等先验信息,对噪声功率不确定性具有较强的鲁棒性,且当接收机采样次数和参与协作的用户数都受限时,感知性能仍然很稳定,可作为协作频谱感知的现实可实现方案.     

基于认知无线电的应急通信网络设计与应用

针对应急通信网络可靠性较低且不能充分利用稀缺网络资源等缺陷,利用认知无线电实时频谱感知和伺机频谱接入提高频谱资源利用率的优点,在资源受限的条件下,构建了一种基于认知无线电的应急通信网络。这种认知应急通信网络将对传统的公共应急通信系统进行升级改造,采用4层网络体系架构,是一种建立在底层异构物理网络上的软件可调节网络。认知应急通信网络互联整合事发现场的各种专用应急通信系统并进行QoS反馈控制,以提高应急通信服务的可靠性和可用性。实例分析表明,这种应急通信网络可通过资源实时感知和自适应管理缓解紧急情况下的资源紧缺问题,适用于多种应急场景。     

多载波认知无线电无线携能通信资源分配算法

认知无线电可通过频谱感知提高资源利用率,但会产生感知能耗,降低传输能量.为了保证认知无线电的传输性能,提出认知无线电可利用多载波实现无线携能通信,并分配通信资源,实现系统性能优化.认知无线电利用部分子载波传输信息,采集剩余子载波上主用户射频能量,补充感知耗能.提出的子载波和子载波功率联合优化算法,在保证能量、干扰和总功率受约束的基础上,可最优化系统的吞吐量和能量.仿真结果表明,能量采集会占用传输资源,需要合理分配子载波,使其在速率和能量间取得性能折中.提出的算法通过采集能量补充感知能耗有效地提高了系统吞吐量.     

Stable-throughput analysis and optimization of cooperative cognitive radio networks based on information and energy cooperation

According to the unsaturated data traffic in wireless communications, this paper studies the interaction between primary users (PUs) and secondary users (SUs) in a cooperative cognitive radio network which is based on information and energy cooperation, and optimizes the stable-throughput of SUs. A probabilistic cooperation scheme has been proposed and the stable-throughput region has been characterized in order to reflect the interaction between PUs and SUs by using the Queuing Theory. Then by deriving the optimal value of the relaying probability, the stable-throughput of secondary users can be maximized under the constraint of the primary queue stability. Simulation results and theoretical analysis show that the probabilistic cooperation scheme can achieve maximal stable-throughputs for SUs, and meanwhile PUs can also have a better performance compared to the non-cooperative case.     

认知超宽带无线电自适应波形设计算法

为了解决认知超宽带与窄带系统共存问题,实现认知超宽带无线电自适应波形设计,采用高斯函数的加权叠加作为认知超宽带脉冲波形.通过将波形设计问题转化为线性滤波器设计问题,采用Parks-McClellan算法进行求解,实现了任意中心频率和带宽陷波的波形设计.并进一步提出了利用权重值数组控制不同频带陷波深度的方法.仿真结果表明,所设计波形的功率谱密度在WLAN频段上可以实现约-30 dB的陷波,同时也可以实现多个频段陷波的波形设计.根据实际需要选择权重值可以控制各个频段的陷波的深度.     

认知无线电多簇联合频谱感知算法

针对衰落信道下,认知无线电的联合频谱感知性能会降低,提出了簇内合作和多簇融合的联合频谱感知算法.算法中所有认知用户被分成若干个簇,簇内到融合中心最近的用户为簇头用户,簇内其他用户将本地感知信息发送给簇头,并由簇头获得本簇的合作感知结果;然后簇头将感知结果发送给融合中心,融合中心采用"或准则"合并各簇的感知结果并给出对授权用户的最后判决.仿真表明,当信道完美时,本文算法和未分簇联合感知算法的感知性能一致,当信道衰落严重时,本文算法的性能会有显著提高,并且分的簇越少,算法的性能越高.     

认知无线电中的频谱感知研究进展

作为认知无线电核心和基础的频谱感知,自从认知无线电的概念提出就受到了高度关注.众多学者和研究机构进行了大量卓有成效的研究,取得许多有价值的研究成果.根据近几年频谱感知的发展状况,对现有的频谱感知技术进行系统总结归纳,从单点检测、合作检测以及检测策略等三方面介绍各种频谱感知方法研究进展和频谱感知算法在现有标准中的应用.最后阐述频谱感知存在的问题以及下一步发展方向.     

认知无线电网络中的参数优化问题

针对在多协作用户宽带信道情况下,认知无线电网络中当信道增益固定时,检测时间、功率以及带宽分配等参数的优化问题,提出了各参数的联合优化算法.以信道容量为目标函数,给出了最优的资源分配算法.结果表明,该算法能够实现频谱接入并且极大地提高了次用户系统的总信道容量,且资源分配与主用户占用的概率、峰值发射功率和干扰约束等因素有关.在多认知用户网络中,参与合作的用户越多,接收信号的信噪比越高,次用户系统的总信道容量越大.     

认知无线电中移动认知用户功率控制方法

传统认知无线电中的功率控制问题都是基于认知用户位置不变的情况,本文针对可移动认知用户的功率控制问题进行深入研究. 首先对不同通信场景进行分析和归一化整理,建立通用通信模型,极大的简化了干扰估计和功率控制算法;其次根据认知用户的可移动性,推导出授权用户所受干扰与认知用户移动距离和运动矢量方向的函数表达式,实现了认知用户对授权用户干扰的实时预测;根据预测结果采用最小发射功率准则实现认知用户的功率控制. 仿真结果表明,本文方法能够实时、高效的对认知用户进行功率控制,与采用固定步长的功率控制算法相比能够节约功耗20%.     

认知无线电安全研究综述

为深入理解认知无线电安全问题,掌握其研究现状及发展趋势,从传统型和特殊型两个角度,对目前认知无线电网络中存在的拒绝服务攻击、自私行为攻击、路由安全、密钥协商、GPS信息干扰、主用户伪造攻击、频谱感知数据篡改攻击等安全问题进行概述,并对解决安全问题的典型方案进行归纳总结。此外,针对目前相关研究中所存在的问题,明确了一些有待继续研究的方向。     

认知无线电网络的检查协作频谱感知技术

在认知无线电中,协作频谱感知通常被用来提高感知性能。但当用户个数较多时,控制信道带宽的限制和感知时延会影响协作感知的性能。作者提出采用检查协作频谱感知可以有效避免这些问题。检查协作频谱感知通过减少认知用户上报基站的感知信息,降低通信负荷和感知时延,从而提高系统的敏感性。通过最大化频谱利用率可以得到最优的不发送概率,从而在感知时延和接入频谱机会的错失上得到折衷。通过分析及仿真结果可以看出,检查协作感知与传统协作感知相比,有效提高了系统的敏感性。通过最优的不发送概率可以确定最佳的感知门限进行感知。     

Delay optimization scheduling algorithm in cognitive radio networks

In cognitive radio networks, delay scheduling optimization has attracted an increasing attention in recent years. Numerous researches have been performed on it with different scenarios. However, these approaches have either high computational complexity or relatively poor performance. Delay scheduling is a constraint optimization problem with non-deterministic polynomial (NP) hard feathers. In this paper, we proposed an immune algorithm-based suboptimal method to solve the problem. Suitable immune operators have been designed such as encoding, clone, mutation and selection. The simulation results show that the proposed algorithm yields near-optimal performance and operates with much lower computational complexity.