认知无线电网络中的一种新型协作频谱感知方法

提出一种能够应用于认知无线电网络中的新型协作频谱感知方法--双阚值能量检测,该方法同时利用了次要用户的接收信号能量和局部判决结果两种信息,由判决中心结合次要用户的局部判决结果和接收信号能量,做出最终判决从而确定主要用户存在与否.该方法在通信流量增加不多的情况下能够充分提升检测性能.仿真结果表明当接收信号能量落入延迟判决区间的概率较大时,该算法能够显著地改善认知无线电网络的协作频谱感知能力.     

认知无线电网络中的分布式协作感知算法*

针对认知无线电中频谱感知的问题,讨论了分布式协作感知场景下最优的感知算法。介绍了经典的基于放大前传（AF）、解码前传（DF）和选择中继（SR）的分布式协作方案,包括模型、检测概率和虚警概率。提出了一种新的分布式协作感知算法,该算法将原始统计量和信噪比发送给协作用户,减少信道噪声对最后决策结果的影响。运用似然比准则推导出了最优的加权系数,以及决策函数。对几种协作方案的中断概率进行理论推导,并用数值仿真的方法验证了算法在中断概率上的性能。仿真结果表明,提出的方法在检测概率和中断概率上远优于其他分布式协作方案,但该方法需要协作用户间无损耗的传输,这也给实际的应用提出了很大的挑战。     

基于能量检测的认知无线电频谱感知技术分析

介绍认知无线电的基本知识,较详细论述其中的频谱感知技术,分析了用于发射端检测的能量检测法的基本原理和方法,完成高斯白噪声信道条件下能量检测法的性能参数计算仿真,给出了相应结论。     

认知无线电系统协作频谱感知机制优化

为使干扰受限情况下的频谱感知效率达到最大,提出一种认知无线电系统协作频谱感知机制的优化方案。定义系统模型,运用协作频谱感知对系统目标进行联合优化,包括感知时间、传输时间、参与协作的感知用户数在内的感知参数优化。仿真结果证明,采用该优化方案,能在满足干扰受限的条件下最大化频谱感知效率。     

认知无线电协作频谱感知机制的优化

频谱感知的目标是在尽量避免对主用户造成干扰的条件下为感知用户提供尽可能多的频谱接入机会。由于单用户频谱检测算法的局限性,协作频谱感知被提了出来。在满足对主用户干扰限度的条件下,为了使单个授权信道的频谱感知效率达到最大,引入一种新的协作频谱感知机制,联合优化包括感知时间、传输时间、参与协作的感知用户数目在内的感知参数,并通过穷尽搜索算法得到最优解。在此基础上研究了多个授权信道情况下的频谱感知效率问题,提出了一种授权信道选择分配方案。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于认知用户移动性的协作频谱感知研究

协作频谱感知能在一定程度上消除多径和阴影的影响,然而现有协作频谱感知方案均假设各认知用户处于静止状态,未考虑认知用户在协作感知期间的移动对检测性能的影响。针对上述问题,在集中式频谱检测方法的基础上,提出一种认知用户移动状态下的协作检测模型,使主用户处于静止状态,认知用户以一定速度作匀速直线运动。仿真及分析结果表明,随着移动认知用户速度的增大,运用线性融合规则的移动认知用户与静止认知用户协作检测性能均逐渐降低,因此需选择移动速度较小的认知用户作为协作对象以提高频谱感知的整体检测性能。     

认知无线电中一种改进的两步协作感知算法

针对同时使用硬合并和软合并的两步协作频谱感知方法在第二步的软融合时仍需向融合中心发送大量不必要数据的问题,引入了接收信噪比估计,提出了一种改进的两步协作感知算法。改进算法在低信噪比情况下使用传统的两步协作检测提升检测性能,在较高信噪比情况下则采用硬融合策略来减少发往融合中心的信息量。仿真结果表明,改进算法和传统的两步协作检测算法相比,能在几乎不损失检测性能的情况下,显著减少不必要的数据传送。     

一种基于特征值的多天线认知无线电盲感知算法

当不存在噪声不确定性时,频谱感知算法中能量检测法是较优的,但实际中噪声是无法确切估计的。针对这一问题,提出了一种适合多天线认知无线电系统的盲感知算法。该算法不需要主用户的任何先验知识,利用采样协方差矩阵的最大特征值和矩阵迹之比作为判决统计量来检测主用户信号。根据随机矩阵理论,当给定虚警概率时,可以求出判决门限的渐近式表达式。仿真结果表明,与同类算法相比,所提算法能获得较高的检测概率和较低的虚警概率,同时克服了能量检测法对噪声的敏感性。     

基于协作频谱感知的智能电网需求响应研究

频谱感知是认知无线电的关键技术之一,针对单节点信号检测易受路径损耗、阴影效应和多径衰落的影响,提出采用多节点协作频谱感知技术提高通信质量和动态需求响应系统性能.现有的研究考虑频谱感知带来的开销都是用一个简单的凸函数表示,不够直观,为此将感知开销具体化为能量消耗和时延,同时分析了频谱感知与动态需求响应之间的关系.对于需求...     

一种鲁棒的协作式认知无线电频谱感知方案

在协作式认知无线电频谱感知中,恶意节点会通过向数据融合中心传送虚假的感知信息来降低整个网络的频谱感知性能.为了提高协作感知对虚假感知信息攻击的免疫力,提出一种基于加权序贯似然比检测技术的鲁棒协作式频谱感知方案.通过采用信誉记录,权值分配和多线程检测三种机制,能够做到有效判别和剔除恶意节点,提高了协作式频谱感知的鲁棒性.     

认知无线电网络中安全的协作频谱检测算法

在认知无线电网络中,当认知用户存在虚假感知信息SSDF时,协作频谱感知的性能会受到巨大影响。为了确保频谱感知的鲁棒性,提出了一种基于信誉度加权序贯频谱检测算法来识别恶意用户并减轻他们造成的影响。该算法通过使用认知用户的近期感知信息计算本地信誉度函数,再综合考虑其信誉值与感知过程中表现的稳定程度以消除恶意用户对主用户的传输效率带来的影响。仿真结果表明,在恶意攻击环境下,新算法优于现有典型协作频谱感知算法。     

Robust cooperative spectrum sensing schemes for fading channels in cognitive radio networks

In cognitive radio systems, cooperative spectrum sensing can detect the presence of the primary user accurately. In practice, however, since the sensing observations are forwarded to a data collector through fading channels, the sensing performance is severely degraded. To deal with this problem, in this paper, we first propose a secondary user selection based cooperative spectrum sensing method to improve sensing performance by decreasing the reporting errors introduced by the fading channels. Mo...     

衰落信道下提高协作频谱感知能力的方法

由于协作频谱感知能够更准确地确定主用户的存在与否,因此,它被认为是认知无线电技术中的一个重要研究分支.在协作频谱感知中,各认知用户需要通过报告信道发送其本地判决结果(0或1)到融合中心(FC).然而,在实际中,报告信道通常受衰落的影响,这将降低频谱感知的检测性能.针对这个问题,首先,文中提出一种基于认知用户选择的协作频谱感知算法.该算法通过减小由衰落信道引入的误码概率来提高协作频谱感知的检测性能.其基本思想为:只有具有较好瞬时信道增益报告信道的认知用户才将其本地二进制判决结果发送到FC,否则,该认知用户不发送其本地检测结果到FC.其次,提出一种基于空时编码的协作频谱感知方法.通过在CR网络中,利用空间分集增益来降低由衰落型报告信道引入的误码概率,从而提高检测性能.最后,对提出的这两种协作频谱感知方法的检测性能进行理论分析研究,并对其进行数值仿真.仿真结果表明:相比于传统的协作频谱感知,本文提出的这两种协作频谱感知算法都能提高对主用户的检测性能.     

基于数据融合的加权合作频谱感知技术

提出一种采用动态加权合作和感知方法,并对认知用户在不同平均信噪比情况下所检测的主用户性能进行了分析。仿真结果表明:加权合作感知不仅克服了目前合作感知方法的一些不足,其检测性能也优于目前的合作感知方法。     

一种认知无线电的联合频谱检测算法

为了改善信噪比不同的认知无线电(cognitive radio)用户的联合频谱检测性能,提出了一种基于能量检测的两个用户合作频谱检测算法。在联合虚警概率一定的条件下,根据接收信号能量对各个用户的判决门限进行调整,增大高信噪比用户对联合检测的影响,同时减小低信噪比用户的影响,来提高联合检测概率;判决结果只占用少量比特的信息,减少了通信开销。实验结果表明,所提算法很好地逼近了搜索解,提高了联合检测性能。     

A weighted cooperative spectrum sensing framework for infrastructure-based cognitive radio networks

Spectrum sensing plays a critical role in cognitive radio networks. A good sensing scheme can reduce the false alarm probability and the miss detection probability, and thus improves spectrum utilization. This paper presents a weighted cooperative spectrum sensing framework for infrastructure-based cognitive radio networks, to increase the spectrum sensing accuracy. The framework contains two modules. In the first module, each cognitive radio performs local spectrum sensing and computes the total error probability, which combines the false alarm probability and the miss detection probability. The total error probability and the energy signal from the primary user are then sent to the base station. In the second module, the base station makes a final decision after combining the weighted energy signals from all cognitive radios. The final decision is then broadcasted back to all cognitive radios. To reduce the computation complexity and communication overhead, the base station also instructs the cognitive radios that have large total error probabilities not to report their local sensing results. We have developed a theoretical model for the proposed framework, and derived the optimal detection threshold, as well as the minimum number of cognitive radios required to participate in cooperative sensing, subject to a given total error probability. Numerical results verify that the proposed weighted cooperative spectrum sensing framework significantly improves the sensing accuracy.     

Partial cooperative spectrum sensing schedule in cognitive network

Cognitive radio has emerged as a promising technology for maximizing the utilization efficiency of the limited spectrum resources while accommodating the increasing amount of services and applications in wireless networks. One of the most important and critical components of the cognitive radio is spectrum sensing and accordingly, detection of primary users. Considering the hardware constraints existing in cognitive devices, based on the coarse estimation of channel occupancy, partial cooperative spectrum sensing with adaptive spectrum schedule scheme is proposed to increase the possibility to discover more spectrum opportunities promptly. Simulation results show the gain of sensing performance and the energy-saving feature of partial spectrum sensing. Special security scheme is designed to protect the reliability of sensing result from the false message attack. For the scenarios tested, the proposed scheme is shown to increase opportunities by up to 15 percent.     

一种时域—码域联合的认知无线电频谱感知算法

为了提高认知无线电系统中频谱感知的性能,对多维联合的频谱感知进行了研究,提出一种时域—码域联合的频谱感知算法。该算法主要利用了直接序列扩频主用户信号频谱空间中时域与码域的特性,分别从时域与码域的角度对信道的状态进行检测,其中时域采用能量感知,码域分析扩频主用户信号的二次功率谱,最终共同确认信道状态。仿真结果表明,联合感知算法对应的检测性能优于单纯时域或码域感知,能够直接应用于直接序列扩频主用户的频谱感知。     

Detection time analysis for the multiple-user cooperative spectrum sensing scheme in cognitive radio networks

In this paper, a novel multiple-user cooperative spectrum sensing (MCSS) scheme is proposed to achieve the spatial diversity gains for cognitive radio (CR) networks, where only the best relay, selected among all the candidate relays in accordance with the quality of channel conditions, is utilized to cooperatively detect the primary user. Closed-form expressions of detection time for the traditional non-cooperative and the proposed MCSS schemes are derived over Rayleigh fading channels. In addition, numeric...     

基于改进型能量检测的加权协作频谱感知算法

针对单节点能量检测法存在的“隐藏终端”和检测准确性低以及协作频谱感知算法大多采用等权重进行数据融合,未考虑不同节点所处的通信环境对检测性能的影响等问题,提出一种基于改进型能量检测的自适应加权协作频谱感知算法。该算法通过对单节点能量检测方法的改进,在单节点检测错误概率最小的条件下,导出了信噪比与判决门限的关系式,利用二分法求得不同信噪比下的动态门限值,得到相应的虚警概率和检测概率,以虚警概率和检测概率的函数作为加权因子进行数据融合。仿真结果表明,所提算法使协作感知系统在低信噪比条件下也能获得可靠的检测性能。