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。     

感知中继网络中依据检测结果的频谱共享机制

在感知中继网络中,为实现授权频带在主次用户间的高效利用,提出一种基于检测结果的频谱共享机制,允许次用户根据频谱检测的结果自适应地选择传输方式. 并在该机制下,考虑主次用户间的干扰情况,进而根据信干噪比(SINR)推导出次用户网络的中断概率和符号错误概率的闭式表达式. 仿真结果表明,本机制与传统的频谱共享机制相比,能在保证主用户通信的前提下,使次用户网络获得较高的性能增益.     

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.     

基于目标对象的最佳中继协作频谱感知方案

提出了一种基于目标对象的最佳中继协作频谱感知方案(Pe-BRCS),通过最小化报告信道上的错误传输概率为目标选择最佳中继,以提高感知性能;为了降低计算复杂度,进一步提出了简化的最佳中继,协作频谱感知方案(simplified_BRCS)。仿真结果表明:相比传统SINR-BRCS方案,Pe_BRCS方案有效降低了报告信道上的错误传输概率,可以在增加较少计算复杂度的条件下提高感知性能;simplified_BRCS方案可以在不增加复杂度的情况下很好地近似Pe_BRCS方案。     

中继式协作频谱感知仿真平台设计

为了在认知用户与数据融合中心之间的单跳直接式通信受阻时,通过邻居节点提供的中继辅助进行多跳通信,以完成数据融合中的感知结果报告,基于分层分簇的协作网络建模思想,提出一种多跳中继式协作模型,并在此基础上,使用Matlab GUI中的GUIDE工具,设计出一种用于中继式协作频谱感知环境的仿真平台。系统性能测试表明,所设计的仿真平台可对常见协作频谱感知算法,在多跳中继式模式下进行有效地仿真和性能分析。     

考虑多个干扰节点的机会中继的性能分析

提出了考虑多个干扰的解码转发主动机会中继选择协议. 针对存在直通链路的中继模型,在多个干扰对中继节点和目的节点同时产生影响的情况及独立不同分布的瑞利信道环境下,推导出了目的节点采用最大比合并时的中断概率,并对结果进行了仿真验证. 在存在多个干扰的情形下,考虑干扰的中继选择方案优于经典的中继选择方案,中继选择协议可以减少干扰对系统的影响.     

多源-多中继协作通信的中继选择与功率分配

针对多中继协作通信带来的中断性能差与高能耗问题,在N个源节点的混合译码放大转发网络中,提出了一种基于多源-多中继协作通信的中继选择与功率分配方案.该方案将空闲时的N-1个源节点当作"中继节点","中继节点"根据信道统计特性值自适应地降序排列,选取M个"中继节点"组成最优中继集合.当中断概率一定时,根据信噪比门限判断被选择M个"中继节点"的协作方式,构造系统总功率Lagrange函数,通过 Karush-Kuhn-Tucker极值条件求得系统各节点的最小功率.数值分析结果表明,在传输速率为0.5~0.8 bit·s-1·Hz-1范围内,相比于放大转发方式下的多源-多中继协作通信的功率分配方案,该功率分配方案的总功率节省了9~22 dBm,极大地减小了系统资源的消耗.     

能量采集衬底式认知协作中继网络安全中断概率分析

能量受限协作中继网络频谱利用率低,生存周期短,无线信道开放性所带来的物理层安全受到威胁,对此,将功率信标辅助射频能量采集技术、认知无线电技术和协作中继网络相结合,构建了一种新的中继节点分散布置的能量收集2跳认知协作中继网络;引入单窃听节点对第2跳传输进行窃听,并结合主动和被动窃听方式提出了最优中继选择和次优中继选择方式,推导了2种中继选择方式下次网络安全中断概率闭合式.数值计算和仿真结果表明,主接收节点和中继数目、中继和窃听节点位置设置、能量采集比例、能量转换效率以及信道容量和安全容量阈值都会对次网络安全中断性能产生显著影响.最优中继选择方式下的次网络安全中断性能明显优于次优中继选择方式.功率信标信号功率或干扰约束的增大使得次网络安全中断概率降低,并趋于饱和.     

基于中继选择的认知系统中断性能研究

在保证授权用户服务质量(QoS)和认知用户最大功率受限前提下,推导出解码转发(DF)模式下认知中继系统中断概率的表达式及其上下界.考虑到不管直传链路性能如何,始终采用DF模式,在一定程度上将会降低系统性能,利用增强性DF(ADF)算法,推导出了此算法下的认知中继系统中断概率表达式.理论和仿真结果表明,当中继较少时,ADF模式下的中断概率要优于DF模式和直接发送模式的,随着中继数的增加,ADF模式与DF模式的中断性能越来越接近.     

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。     

应用于中继蜂窝网络的混合式协作中继选择算法

提出一种应用于中继蜂窝网络的混合型协作中继选择算法(HCRSA). 当用户采用中继传输时,为实现协作通信,HCRSA算法根据当前小区中的用户密度情况,动态地选择了基站和中继节点之间的协作传输,或中继节点和协作用户之间的协作传输. 仿真结果表明,与固定中继选择相比,HCRSA能根据网络中的实际情况选择不同的协作中继机制,充分利用协作中继来有效提高用户容量,提升系统性能. 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．     

认知网络中控制信道受限的协作频谱感知

在噪声不确定的条件下,提出一种多频带联合协作感知方法,根据各频段噪声功率的不确定度分别计算出检测门槛上、下限后对本地主用户信号进行多频带联合检测.接收信号能量处于检测门槛上下限之间的频段为本地检测结果不确定的频段,需要进行多点协作频谱感知,认知节点可利用本地检测中确定空闲的频段来传递本节点的感知信息,实现由本节点可用信道分担传统协作感知方法中控制信道通信量的目标.仿真结果表明,对比传统协作感知方法,新提出的协作感知方法能有效减少频谱感知过程中控制信道的通信负载,并且在本地检测结果为不确定的频段能获得更小的误警概率.     

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．     

基于中继选择的认知系统性能

为了提高认知系统的性能,提出一种混合中继选择协议(HPRS). 通过判断中继是否能正确解码源信号来决定中继采用何种协议转发数据,最终选取其中信噪比最大的中继作为最优中继,并推导了HPRS在高信噪比下中断概率的近似表达式及分集度. 理论和仿真结果表明,放大转发中继选择(SAF)、解码转发中继选择(SDF)协议和HPRS均可获得空间满分集度,而HPRS的中断性能要优于SAF和SDF协议.     

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.     

基于译码前传的跨层中继选择策略研究

协作中继提高了无线网络系统的可靠性。基于译码前传模式,结合跨层协作思想,提出了一种基于MAC层和物理层的跨层中继选择实现方案。方案首先解决了中继协作时机问题;以最小中断概率为目标,给出了如何选择中继节点以及分配发射功率的方法;最后给出了跨层协作中继选择实现框图及具体步骤。以跨层设计为基础,中继进行选择时可以依据最新的信道状态信息,使选择更加有效;拥有具体的发射功率分配方案,能够更有效地利用发射功率。仿真结果表明,所提方案能够获得更好的中断概率性能。     

DF协作系统中基于中断概率的功率分配算法

针对译码转发(DF)协作通信系统中源和中继采用平均功率分配,导致系统资源利用率较低的问题,提出了一种基于中断概率分析的功率分配算法.该算法以降低系统的中断概率为目标,根据用户上行信道和用户间信道的平均信噪比,推导出该模型的系统平均中断概率上下限表达式,并通过黄金分割法迭代出使系统平均中断概率降低的功率分配因子.仿真结果...     

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．