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.     

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。     

认知无线电网络中频谱感知算法研究

基于已有研究成果,对认知无线电中频谱感知算法进行了研究,涉及了几种常用经典算法及改进型新算法,并时各算法的优缺点分别进行了分类比较研究,探讨了未来可能的研究方向.     

频谱感知中的协作检测方法分析

针对认知无线电频谱感知中单用户检测时的阴影衰落、隐藏终端等问题,介绍了协作检测的结构,对单用户的能量检测,信息融合进行了分析。提出了一种多门限多用户的协作检测方式,在多门限协作检测过程中设定多个能量区域及对应不同的权系数,增加传输和融合的信息量。仿真结果证明,在相同条件下多门限的协作检测方式能明显地提高系统检测的准确性。     

认知无线电中协作频谱感知技术研究

由于无线通信用户的增多和采用的固定频谱分配模式,使频谱资源越来越紧缺,认知无线电的出现极大地提高了频谱的利用率。该文对基于能量检测的单节点检测和协作检测技术进行了分析和讨论,重点分析了协作检测中的数据融合算法,并对几种融合算法和能量检测算法进行了性能的仿真分析。通过分析及仿真结果可以看出,协作检测与单节点检测相比,有效地提高了检测概率。     

基于中继的协作频谱感知

频谱感知技术是认知无线电系统实现的前提和基础。由于无线衰落环境下单节点频谱感知结果可靠性不高,主要讨论协作频谱感知中的中继协作频谱感知技术。针对单个中继节点的协作频谱感知网络,分析了在AF协议下的频谱感知结果。导出了在瑞利衰落环境下中继节点参与协作感知的检测概率上限的闭合表达式,并进行了数值仿真。数值分析结果表明中继节点参与协作能够提高频谱感知性能。     

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.     

认知无线电中协作压缩频谱感知算法

针对宽带频谱认知无线电环境中,传统能量检测法在信噪比较低时,容易出现误检而使系统的检测性能下降的问题,文中提出了一种新型高性能的协作频谱感知算法,它是基于压缩理论的多节点频谱感知方法,各节点之间采用基于双判决门限的协作方式。仿真结果显示,双门限协作压缩频谱感知算法在低信噪比的情况下,检测性能明显优于传统能量检测法。     

认知网络中的多用户MIMO线性协作频谱感知问题研究

研究了多用户MIMO的线性协作频谱感知问题以提高频谱检测的可靠性,推导了多用户MIMO线性协作感知系统的局部检测和全局检测策略,建立了在给定误警概率的情况下控制中心通过优化给各个用户的信号所分配的权值来最大化全局检测概率的优化模型。进一步,引入了遗传算法来求解上述全局检测优化问题的最优权值,期望能够有效降低算法在频谱感知过程中检测时间。仿真结果表明,多入多出能够明显提高协作频谱感知系统频谱检测可靠性,而遗传算法高效且稳定,相比较其他算法能够有效改善系统的检测性能。     

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。     

认知无线电的合作频谱检测分析

认知用户需要持续快速地检测主用户的出现,对基于认知无线电的合作频谱检测机制进行了分析。在理想的两用户网络中,认知用户采用合作机制可以提高系统的平均侦测时间。在多认知用户网络中,参与合作的用户越多,单个认知用户对主用户的侦测概率越高。对于多用户网络,还考虑了整体的实现。     

认知无线电中的协作频谱检测技术

频谱检测技术是认知无线电中极其重要的环节,而协作式的频谱检测由于其良好的检测性能日益受到人们的关注。基于能量检测,协作频谱检测的算法主要有：与（AND）算法、或（OR）算法、计数算法、分区算法、似然比算法、线性加权算法和分布式无线通信系统（DWCS）算法。分析表明,这些协作检测算法能够改善系统的检测性能、减低干扰冲突、提高频谱利用率。     

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。     

认知无线电中基于加权硬判决的协作频谱感知算法

Weighted one bit hard combination for cooperative spectrum sensing is proposed in this paper. Two thresholds are adopted to divide the possible energy value into three weighted regions.If the energy value falls into the corresponding region, it will be judged as “1”, no information or “0”. When the probability of false alarm is constrained to be constant, the objective is to maximize the probability of detection. The optimization problem is simplified by separating the weight of the middle region into several intervals. Simulation results show that the sensing performance of the proposed scheme is much better than that of the traditional one bit hard combination scheme and almost the same as that of the equal gain combination (EGC) scheme. Moreover, compared with the traditional one bit hard combination, fewer average sensing bits are required to transmit to the data fusion center with the proposed method.     

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．     

认知无线电多时隙联合频谱感知方法及优化

为了降低认知无线电中次用户对主用户的干扰,提出了次用户通过多个时隙的能量感知联合检测主用户的频谱感知方法。每个传输帧被分成若干个时隙,次用户在每个时隙的开始进行能量感知,通过合并多个时隙的感知结果,提高次用户对主用户的检测性能。为了最大化次用户的频谱效率,将主用户状态建模为二维马尔科夫随机过程,并根据该过程优化单时隙频谱感知时间。仿真结果表明：相比Liang的“先听后传”频谱感知方法,提出方法仅牺牲14％的频谱效率,却使干扰概率降低了28％;随着信噪比增加,提出方法的最大频谱效率逐渐接近“先听后传”频谱感知方法。     

认知系统中多天线协作频谱感知方案

针对认知无线电的核心问题——频谱感知,采用性能好的协作频谱感知,这里研究了认知无线电系统中一种多天线协作频谱感知方案,此方案中的噪声信号和主用户的信号均认为是独立复高斯随机信号。同时,次用户将检测到的信号通过波束成形后传向融合中心,而优化函数为发射功率受限的条件下,最大化全局的检测概率。理论推导和方针结果表明,所提出的方案有效地提高了检查概率,充分发挥了空间分集和多用户分集的优势,普遍提高了系统的感知概率。     

一种优化的认知无线电频谱感知策略

协作频谱感知技术可以有效地避免频谱感知过程中的隐终端问题,降低感知用户对主用户的干扰。但是随着协作感知中感知用户数目的增加,感知中的通信量也会增加。相对于传统的协作感知单门限判决法,双门限判决法可以在对感知性能影响很小的情况下,降低协作感知过程中的通信量。在传统的双门限感知技术的基础上,提出了一种基于权重的双门限协作算法。仿真结果表明,在保证较小的感知通信量下,相对于传统的双门限判决,提出的算法可以提高系统的感知性能。