基于谱相关函数的多循环频率合作频谱检测

为了避免干扰主用户的通信,认知用户在伺机使用主用户授权频段之前,需要检测该频段是否处于空闲状态,为此研究了基于谱相关函数的频谱检测方法。根据噪声谱相关函数的幅度确定检测门限,将接收信号在主用户某一循环频率处的谱相关函数的幅度与检测门限进行比较,若大于判决门限,则判断主用户存在。利用主用户信号的多循环平稳特性,多个循环频率之间通过合作检测来提高检测性能,并利用蒙特卡洛仿真方法验证该检测方法的可行性。仿真实验结果表明,该算法可有效检测到主用户,通过多循环频率的合作检测提高了检测概率。     

非高斯噪声下多循环平稳特征频谱检测

研究非高斯噪声下基于循环平稳特征的主用户检测问题。结合主用户信号的多循环平稳特征,通过求和准则和最大准则对多个循环频率的谱相关函数进行整合,提高检测结果的可信度。在等权求和准则的基础上,利用不同循环频率处不同程度的循环平稳特征,提出一种基于谱相关函数的加权求和准则。仿真结果表明,多循环频率合作可以提高检测效率,并且加权求和准则的检测性能优于等权求和 准则。     

基于四阶循环多谱的频谱感知算法

目前,大部分基于能量检测和信号循环平稳的频谱感知算法能够在平稳噪声环境中取得优异的检测性能,在非平稳噪声环境中的检测性能则急剧下降。为了更好地消除频谱感知过程中非平稳噪声的影响,利用信号四阶循环多谱抑制非平稳噪声的性质,提出了一种基于四阶循环多谱的频谱感知算法。该算法首先计算四阶循环多谱的切片形式;然后通过简化的四阶循环多谱幅度平方和对协同用户截取的信号进行检测;最后计算其峰值系数,实现对主用户信号存在性的判断。仿真结果表明,在非平稳噪声环境中,所提出的算法比传统的频谱感知算法识别概率更高,性能更好。     

联合循环平稳特征PCA与XGBoost的频谱感知

针对低信噪比条件下主用户信号检测概率低的问题,提出一种基于循环平稳特征主成分分析与极限梯度提升算法(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)的主用户信号频谱感知算法。在信号各循环频率不为零值的情况下,提取能量最大的信号循环谱,通过PCA对循环谱特征进行降维处理,生成训练样本和测试样本。利用训练完成的XGBoost算法对待检测的信号进行分类,实现主用户信号是否存在检测。实验结果表明:与支持向量机算法、随机森林算法和传统循环谱算法相比较,该算法在低信噪比和低虚警率情况下具有更优的检测性能。     

基于循环平稳的图样特征识别频谱检测方法

频谱空穴检测是认知无线电研究的关键技术。针对认知无线电系统中甚低信噪比环境下频谱检测的困难,基于循环平稳理论,提出对接收信号的循环谱密度函数俯视图特殊图样的模式识别来进行频谱检测判决的方法。由此设计出谱峰搜索检测与图样特征识别相结合的频谱检测判决机制。实验仿真结果表明,所提出的检测方法性能良好,可以有效地对弱主用户信号进行频谱检测。     

基于循环谱的中继合作频谱检测方法

结合循环谱检测和中继合作检测,提出一种衰落信道频谱检测方法。利用不同信道的信道增益和认知用户间的相关性,构建两用户合作信道模型,给出检测统计量的表达式。在此基础上,分析多用户网络的中继合作并进行检测性能仿真,结果表明,当虚警概率较小时,该方法能提高检测概率和检测灵敏度,且灵敏度的增益随认知用户间距离的增大而减小。     

基于无线环境图信息辅助的多循环频率协作频谱感知方法

针对频谱感知中单循环频率检测不能充分利用信号循环谱信息的缺点,本文提出一种基于无线环境图(radio environment map,REM)信息辅助的多循环频率协作频谱感知方法.本文方法第1步在多个认知用户处分别选取多个相同的循环频率进行循环平稳检测,选取谱相关函数幅度作为检测统计量,根据推导的判决门限公式设定恒虚警...     

基于循环平稳的频谱感知方法

文中提出了一种主用户信号随机出现时基于循环平稳的频谱感知方法。该方法首先推导了在主用户信号随机出现时,基于循环平稳频谱感知方法的判决统计量,然后基于Neyman-Pearson(N-P)准则,推导了在给定虚警概率时所提方法的判决门限和检测概率,最后用仿真结果证实了所提方法在主用户随机出现时相比传统循环平稳频谱感知方法的有效性和优越性。     

基于循环谱的MPSK信号盲检测

针对MPSK信号在低信噪比、非合作条件下存在检测概率低的问题,提出了基于循环谱分析器的检测方法。方法根据MPSK信号循环平稳特性,通过在频率和循环频率双频率平面内的循环谱峰值特征搜索完成检测,不需要知道信号的编码序列、载频、码元宽度等先验参数,采用时域平滑实现循环谱估计,减小了计算量。仿真结果表明方法对MPSK信号具有较高的检测概率,而且证明数据长度的增加能够显著提高检测性能。     

MFSK信号在循环频率处基于一阶循环矩检测器的性能分析

频谱感知是认知无线电的关键技术之一。在信噪比较低并且对主用户信号先验知识知道较少的情况下,主用户检测对于认知无线电设备来说是非常重要的。对有噪MFSK信号在循环频率处基于一阶循环矩检测器的性能进行了较为深入的理论分析,并推导了采样长度有限时噪声一阶循环矩幅度及有噪MFSK信号在循环频率处一阶循环矩幅度的概率密度函数公式;据此给出了该检测器的ROC特性曲线计算方法。理论分析表明,随着采样长度的增加,该检测器的性能显著提高;同等条件下,随着MFSK信号进制数M的增加,检测器性能有所下降。     

动态分配模式下的宽带频谱感知

频谱感知是认知无线电的一项关键技术,其能够检测出未被主用户占用的频谱空穴,提高频谱利用率。提出两种宽带感知方法——矩形谱感知法和谱相关感知法,分别适用于已知主用户带宽和主用户功率谱(PSD)的情况。不同于以往将宽带频谱感知转换为窄带频谱感知的方法,利用主用户先验PSD在宽带范围内直接搜索主用户信号。该方法不需要带宽划分,直接在宽带内进行检测,对主用户信号PSD没有特殊要求,主用户信号可以随机出现在所检测的带宽范围内。仿真结果表明,由于谱相关法比矩形谱法利用了更多的先验信息,其检测性能优于矩形谱法,主用户载波估计更为准确。     

一种适用于主用户信号随机出现和离开的能量频谱感知方法

针对认知无线电系统中主用户信号随机出现与离开时的频谱感知问题,提出了一种新型的能量感知方法：该方法首先假设主用户信号的随机出现和离开服从泊松随机过程,当认知用户准备接入时,该方法先将从待测频段上接收到的样本能量按照泊松离开概率进行线性合并,然后计算相应的判决门限并判断待测频段是否有主用户信号,如果没有则接入并使用待测频段。当认知用户使用频段时,将接收到的样本能量按照泊松到达概率进行线性合并同时计算相应的门限,再判断主用户信号是否随机出现,如出现则退出当前使用频段。仿真结果表明,相比传统能量感知方法,所提新的能量感知方法能够在主用户信号随机出现与离开的情况下有效工作。     

异构无线网络的认知节点位置分析

针对异构无线网络的协同频谱感知的检测能力问题,提出了一种基于信号相关特性的协同判决策略,采用环状对称的认知节点预布置方法来提高预定区域内主用户的检测能力.通过对称布置认知节点对之间的协同检测来减少隐藏终端误判概率,解决双工状态的主用户检测问题并实现对处于接收状态的异构网络主用户的非协议解析.数值仿真验证了该认知节点预布...     

基于噪声估计的加权协同频谱感知技术

频谱感知是认知无线电研究的关键技术之一,能量检测法是典型的频谱感知方法。针对传统的能量检测法和协同频谱感知存在的局限性,提出一种基于估计噪声的加权协同频谱感知方法,不同认知用户分别通过估计被测频段相邻保护（过渡）频带的噪声特性,近似作为授权用户频带内的噪声特性,以此估计噪声作为信任度进行加权协同数据融合。仿真结果表明,该方法能有效提高频谱检测性能。     

On detecting primary user emulation attack using channel impulse response in the cognitive radio network

Cognitive radio is an effective technology to alleviate the spectrum resource scarcity problem by opportunistically allocating the spare spectrum to unauthorized users. However, a serious denial-of-service (DoS) attack, named the ‘primary user emulation attack (PUEA)’, exists in the network to deteriorate the system performance. In this paper, we propose a PUEA detection method that exploits the radio channel information to detect the PUEA in the cognitive radio network. In the proposed method, the uniqueness of the channel impulse response (CIR) between the secondary user (SU) and the signal source is used to determine whether the received signal is transmitted by the primary user (PU) or the primary user emulator (PUE). The closed-form expressions for the false-alarm probability and the detection probability of the proposed PUEA detection method are derived. In addition, a modified subspace-based blind channel estimation method is presented to estimate the CIR, in order for the proposed PUEA detection method to work in the scenario where the SU has no prior knowledge about the structure and content of the PU signal. Numerical results show that the proposed PUEA detection method performs well although the difference in channel characteristics between the PU and PUE is small.     

一种认知无线电网络接入控制和功率控制联合设计

在underlay频谱共享模式下,提出一种认知无线电网络接入控制和功率控制的联合算法。该算法针对主用户干扰温度和次用户信号干扰噪声比(SINR)限制,通过引入冲突因子,实现网络自适应调整被拒绝参与频谱共享的次用户数目,通过迭代进行接入控制和功率分配实现频谱共享。仿真结果表明,该算法能够保证接入共享主网络频带的次用户数近似最优,而且缩短了接入控制的时间。