Evolutionary Game for Cooperative Spectrum Sensing in Cognitive Radio Networks

提出了一种基于演化博弈理论的认知网络协作频谱感知方法.对协作频谱感知中次级用户的传输时间和吞吐量进行分析,建立协作感知的博弈模型并研究其动态演化特性,基于次级用户吞吐量最大化准则,得到相应纳什均衡解,在此基础上提出一种次级用户自适应分布式学习算法.理论分析和仿真结果表明,这种协作感知方法在保证检测性能的基础上,有效减少了协作通信开销,提高了次级用户吞吐量.     

认知无线电网络中基于演化博弈的协作频谱感知技术

 提出了一种基于演化博弈理论的认知网络协作频谱感知方法．对协作频谱感知中次级用户的传输时间和吞吐量进行分析,建立协作感知的博弈模型并研究其动态演化特性,基于次级用户吞吐量最大化准则,得到相应纳什均衡解,在此基础上提出一种次级用户自适应分布式学习算法．理论分析和仿真结果表明,这种协作感知方法在保证检测性能的基础上,有效减少了协作通信开销,提高了次级用户吞吐量．     

基于SNR比较的协作感知用户选择问题的研究

在实际情况的认知无线电环境下,由于认知用户的感知可靠性存在差异,并不是参与协作的认知用户越多,感知性能越好.综合考虑协作的必要性与协作的增益两方面因素,提出了一种基于信噪比(SNR)比较的协作感知用户选择方案.理论分析及仿真结果一致表明:该方法在有效地提高频谱感知检测性能的同时,减小了参与协作感知的用户数目,提高了协作效率.     

基于空间信道控制方式的频谱感知资源分配技术

针对频谱资源中授权频段因信道质量和信号干扰等因素导致的感知频谱利用率不高的问题,提出了基于大规模天线空间信道控制的频谱感知资源分配方式.通过波束成型技术使主瓣波束对准期望用户,而在干扰源方向放置零陷,可有效地抑制对次级用户的干扰,并确保次级用户对感知频谱的使用,从而进一步提高系统的频谱效率.仿真结果显示,在信噪比为5 dB和10 dB时,所提方案的谱效率（系统吞吐量）优于其他策略.     

认知无线电网络高能效协作频谱感知技术

提出了一种协作频谱感知方式. 通过对本地观测向量和预设门限的比较,认知用户可以根据本 地感知的可靠性决定是否向基站发送本地判决结果. 在不同控制信道条件下,采用计数准则 和Neyman Pearson准则对所提出的协作频谱感知方式进行了感知性能研究. 理论分析和仿 真结果表明,这种协作频谱感知方式在保证检测性能的基础上,有效减少了协作通信开销, 提升了感知能效.     

基于中位数的抗SSDF攻击协作频谱感知方案

给出一种基于中位数的分布式协作频谱感知算法。选取次级用户与其邻居间感知数据差值的中位数作为迭代依据,降低感知数据极端的次级用户可能为恶意用户的影响;对各邻居节点建立信任度指标,进一步降低恶意用户的影响。所给算法无需融合中心,次级用户与相邻节点以局部信息交互方式进行协作感知。仿真结果表明,所给算法相比现有平均一致算法可明显提高频谱感知性能,且可提高收敛率。     

认知无线电中接入机会的建模与优化

针对认知无线电系统中次级用户的感知接入问题,提出了一种频谱感知与接入机会联合建模的优化方法．该方法考虑了频谱感知对次级用户接入机会的影响,并分析了用户间分布对次级用户接入机会的作用,使次级用户系统能够根据不同的应用场景工作在最佳状态．而目前现有的相关工作忽视主次用户之间在空间分布上的关系,使理论分析不能够匹配实际问题．仿真结果验证了联合建模方法能够匹配实际情况,利用此方法设置次级用户系统可以使其频谱利用效率最高．     

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.     

认知无线电自适应频谱感知时间分配机制

为最大化频谱利用率,根据主用户使用信道的频率和次级用户的数据传输需求推导得到最优次级用户数据传输时间.在毫秒级频谱空洞场景下,基于部分可观测马尔可夫决策过程提出一种自适应频谱感知时间分配机制.该机制根据前一时段的信念状态和能量感知结果判断在当前时段内的最优行为.仿真结果表明,该机制能够根据不同主用户和次级用户的冲突概率需求最大化频谱利用率.     

认知无线电中自适应分步合并协作频谱感知算法

在等增益合并协作频谱感知基础上,提出了一种新的频谱感知算法．根据认知用户接收信噪比的变化,通过自动调整参与协作频谱感知的认知用户数,以减少认知无线电网络中的数据开销．推导了瑞利衰落信道下采用此算法时,认知用户通过控制信道发送到中心控制器的平均数据量的计算公式．理论分析和仿真结果表明,和等增益合并协作频谱感知算法相比,在保证频谱检测性能的前提下,该算法减少了认知用户通过控制信道到中心控制器的平均数据开销．     

面向区域的认知无线电系统的频谱感知模型

建立了面向区域的频谱感知模型(RSSM),根据路径损耗和衰落裕度理论推导出了RSSM感知区域的大小。基于RSSM,在单用户频谱感知中分析了阈值设定方法以及次用户位置对频谱感知性能的影响;在协作频谱感知中,利用D-S理论分析了硬决策协作频谱感知中次用户分散性对感知性能的影响。最后通过仿真实验证明了本文模型的正确性。     

信噪比选择的改进式协作频谱感知算法

协作频谱感知算法可以有效改善隐蔽终端、阴影效应以及接收机不确定性的影响。但是,传统的协作频谱感知算法都是建立在假设每个认知节点都处于相同的无线电环境中,并没有考虑比较恶劣环境中认知节点的信噪比问题。针对这一问题提出一种基于信噪比选择的改进式协作感知算法,通过对无线电环境中不同认知节点接收信噪比的筛选改善协作频谱感知的效果。理论和仿真验证都证明该方法可以改善频谱感知的性能,并且减少了参与协作感知的用户数目。     

基于认知无线电的LTE系统频谱感知方法

提出一种认知无线电技术框架下LTE系统中femtocell的频谱感知方法. 在该方法中, femtocell对上行频谱进行能量检测, 通过一种两步决策的频谱感知技术, 发现周围正在承载业务的macrocell用户, 并进一步对其承载的业务类型进行识别, 根据不同的业务类型, 调整感知周期, 使其在femtocell取得的吞吐量和耗费的感知能量之间进行有效折中. 仿真结果表明, 该方法可在控制对macrocell用户的干扰和控制感知开销的情况下, 提高femtocell小区的吞吐量, 提高系统性能.     

删余协作频谱感知性能分析及优化

提出了一种新的基于删余的协作频谱感知方法,通过减少实际发送的本地决策值数来节约控制信道带宽,降低检测性能对认知用户数的依赖; 分析了这种删余协作频谱感知在感知信道和报告信道均存在衰落下的性能,它可以有效解决报告信道衰落所带来的尾感知问题,降低了虚警率; 提出了进一步优化算法,算法在确保主用户受到足够保护的前提下,通过寻找最优的次用户数和相应的检测门限使次用户的接入机会最大化．仿真结果与理论分析相一致．     

基于GBIC准则的认知无线电宽带频谱感知

提出了基于广义贝叶斯信息准则(GBIC)的认知无线电宽带频谱感知算法. 该方案主要是利用GBIC准则估算出宽带授权频带中被主用户占用子带的个数,并确定其在宽带频段上的相应位置,从而完成宽带感知频段上的空闲频段定位以便于次级用户动态接入. 理论分析和仿真结果表明,所提出的GBIC准则宽带频谱感知方案对先验信息的依赖程度低,可以有效地提高频谱感知性能,其性能十分接近传统的能量感知方案.     

多信道认知无线电频谱感知时间和门限联合分配

为提高多信道认知无线电的吞吐量,提出采用交替方向优化联合分配次用户的频谱感知时间和子信道感知门限.基于"先听后传"的次用户帧结构,建立了感知时间和门限的优化分配模型.该模型在保证满足主用户通信需求和子信道频谱感知性能的前提下,最大化次用户各子信道的吞吐量总和.联合优化算法通过交替优化感知时间和门限能够获得模型的最优解.仿真结果表明:存在最优的感知时间和门限最大化次用户的吞吐量,并且相比之前的方案,联合分配能够提高次用户的吞吐量.     

非理想决策传输条件下的协作频谱感知

现有的基于决策融合的协作频谱感知方案大多数都是以理想的通用控制信道为前提,没有考虑实际决策传输中也存在衰落及噪声干扰,对此,将感知信道和控制信道建模为Suzuki信道,提出一种基于最小错误概率决策估计和K/N决策融合的协作频谱感知方案. 数值分析和仿真结果表明,非理想决策传输条件下的协作感知性能较理想条件下有一定恶化,在控制信道信噪比较低的情况下,其性能甚至不如本地感知. 在此基础上,研究了阴影衰落的空间相关性对协作感知性能的影响. 仿真结果显示,随着次用户之间距离的增大,阴影相关性的不利影响将逐渐减小.     

认知无线电中协作能量概率分布频谱感知方法

提出了一种基于能量概率分布（EPD）的协作频谱感知算法,以提高认知无线电的检测性能．与传统能量检测使用能量均值做为检测统计量不同,EPD感知算法中的协作感知次用户统计大于给定门限值的采样信号个数,并传送给数据融合中心,数据融合中心将所有统计结果进行叠加,并与噪声的能量概率密度进行相关运算来获得判决结果．利用高斯近似理论分析所提出的EPD协作频谱感知算法的检测性能．仿真结果表明,协作用户数越多,新提出算法的检测性能比传统协作频谱感知硬判决算法越有优势,同时又不需要任何主用户的先验信息．     

认知无线电网络中压缩协作频谱感知

低频谱利用率条件下的信道状态向量具有稀疏性,为降低认知无线电网络中各个认知用户的频谱感知冗余,基于压缩感知技术提出了一种低复杂度的协作频谱感知方法. 仿真结果表明,通过稀疏观测矩阵提高了单个认知用户感知过程的速度和效率;在融合中心对观测数据进行重构过程中使用因子图迭代算法,大幅降低了计算难度;同时可以根据认知网络中的频率使用情况,自适应调整认知用户的感知点数,确保整个网络的高效感知.     

基于网络编码的用户协作博弈资源分配算法

在正交频分多址接入两用户协作中继系统中,为进一步提高协作系统的吞吐量,提出在协作节点处运用网络编码(NC)进行全双工协作通信的传输方案. 同时,引入纳什议价均衡(NBS)博弈,考虑协作用户吞吐量均衡,设计了双层纳什议价均衡(DL_NBS)博弈来协调用户对间的子载波和功率分配. 仿真结果表明,基于NC协作系统方案的吞吐量比普通协作传输模式提高约491%,比直传模式提高约464%;DL_NBS博弈资源分配方案与传统资源分配算法相比,不仅更适用于分布式用户协作场景,且能取得公平性和有效性的折中.