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．     

最小信道检测开销的协作频谱感知算法

在资源受限的无线电认知网络中,协作频谱感知技术的应用提升了系统性能,却同时增加了信道检测开销.选择合适的系统参数可以有效地降低信道检测开销.采用能量检测方法,分别对单用户和多用户频谱感知系统模型进行了分析,提出信道检测开销优化算法并推导出数学表达式,理论上证明了检测开销必然存在一个最小值,同时给出了算法思路和实现步骤.仿真结果也验证了系统参数优化的有效性和最小信道检测开销算法的合理性.     

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。     

基于线性加权数据融合的协作频谱感知优化

在认知无线电网络中,协作频谱感知技术可有效地缓解本地感知场景中存在的隐藏终端等问题。为了获得更大的协作增益,该文采用基于数据融合的协作频谱感知策略,融合中心依次收集各次用户上报的本地能量检测数据,然后进行线性加权融合,并做出最终判决。重点研究了线性加权融合方案的优化,推导了各次用户分别在Neyman-Pearson(N-P)和Bayesian两种不同准则下的最优融合权重,并在Suzuki感知信道下进行了蒙特卡洛仿真和数值验证。结果表明,N-P准则下给出的两种优化加权融合方案MDC和NDC性能相近,且均比EGC、SC、MRC等常用的融合方案具有更高的协作检测概率;而Bayesian准则下推导的优化加权融合方案BAY在检测可靠性方面明显优于其他方案。     

一种基于能量检测的双门限协作频谱感知技术

针对认知用户接收到的信号特点,提出了一种基于能量检测的双门限协作频谱感知技术。当信号能量位于两个门限之间时,由数据融合中心根据最大比合并准则再次进行判决,并结合本地判决结果做出最终决策。仿真结果表明,所提方法可以有效地提高检测概率,降低错误概率。     

单比特协作压缩频谱感知

提出了一种低开销的协作压缩频谱感知方案,其中每个认知用户利用单比特量化获取压缩采样值的符号信息作为测量值. 融合中心收到不同认知用户的符号信息后,利用2种联合感知算法来确定频谱的占用情况. 仿真结果表明,新方案具有较好的感知性能,不仅优于独立感知方案,而且在低信噪比时优于多比特量化感知方案.     

基于CDS的分布式协作共识频谱感知方法

针对原有全网络分布式协作共识方法信息交互量大、收敛速度慢、共识收敛结果不稳定的问题,本文在分布式协作共识频谱感知方法的基础上,提出了基于连通支配集的分布式协作共识频谱感知方法。该方法通过网络连通支配子集进行网络频谱感知信息的收集和共识计算,获得稳定的共识结果,再将共识结果分享给网络其他非支配集节点,实现全网络快速共识收敛。与原有分布式协作共识方法相比,降低了网络节点间的信息交互量,并且能快速收敛到稳定、精确的共识结果,仿真结果验证了算法的优良特性。     

分布式协作频谱感知的信誉模型

协作感知技术能大大提高认知无线电网络中的频谱感知效果,但也会产生一些安全隐患,如频谱感知数据伪造攻击。针对单个恶意次用户发起的连续性频谱感知数据伪造攻击和若干个恶意次用户发起的非连续性频谱感知数据伪造攻击,设计并实现了一种分布式协作频谱感知的信誉模型。仿真实验表明,该模型能有效地识别恶意次用户和抵御频谱感知数据伪造攻击。同时,该模型还具有较小的虚警率、丢失率和较好的容错能力。     

信噪比比较的协作频谱感知算法

针对现实通信中认知无线电频谱感知的各认知节点所处环境差异这一问题,研究了低信噪比节点感知结果不准确而对协作频谱感知性能产生的影响,得出认知用户所处环境信噪比越高,感知性能越好,即在数据融合过程中,较低信噪比节点参与融合反而影响整体感知性能.故提出信噪比比较的协作频谱感知算法,该方法通过调整因子改变参与融合的节点数量,选取较优节点参与最终的数据融合,在信噪比分布不均匀的环境下,采用MATLAB仿真证明其可有效地提高系统检测性能.     

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.     

基于分布式压缩感知的宽带协作频谱感知算法

针对认知无线电中传统的宽带压缩频谱感知算法计算复杂度高、检测实时性差的缺点,提出基于分布式压缩感知信道能量观测差值的宽带协作频谱感知算法。该算法无需重构T+1时刻的信号频谱,只需重构T+1时刻与T时刻的信道能量差值,进而得到T+1时刻的信道能量;另外,为减少深衰落、阴影衰落等不利因素的影响,采用多个次用户协作频谱感知。数值分析表明,该算法所需的平均感知时耗为直接重构T+1时刻的信道能量算法的50%左右,且获得了检测概率大于0.95的检测性能。     

基于压缩感知的协作感知无线电频谱检测

在感知无线电中传统的频谱检测一般是基于奈奎斯特采样定理,在采样时会浪费采样资源产生一些冗余数据.为节约采样资源,采用压缩感知理论对感知无线电频谱进行检测.同时,还采用了多用户协作进行频谱检测来提升频谱检测的有效性.仿真实验表明,采用压缩感知进行多用户协作频谱检测是确实可行的,其既可以节约采样资源又可以增强频谱检测有效性...     

协作频谱感知中的信道搜索机制优化

频谱感知是认知无线电网络中需要解决的首要问题。为了提高频谱感知的整体性能,该文对链路层的协作频谱感知机制进行了研究,针对其中的信道搜索感知场景,提出了一种联合优化信道搜索方案。在该方案中,基站根据各信道的空闲概率大小,选择最优的信道搜索次序,并对不同信道的搜索时长进行一定的加权处理,确保以较长的时间优先搜索空闲概率较大的信道,从而使按需信道搜索过程的切换延迟以及由此造成的QoS损失最小化。仿真实验的结果显示,这种联合优化搜索方案在信道搜索场景下的平均搜索时长始终小于现有的2种搜索方案,这说明其搜索性能具有明显的改善。     

认知超宽带通信系统中的频谱协作感知融合策略

给出了认知超宽带无线通信系统(CUWB)中的协作感知的基本流程,分析了CUWB多用户协作频谱感知的数据融合策略中的硬判决算法和软判决算法。通过分析,发现信道条件较好时,接收信噪比较大时,硬判决的可信度较高,但是当接收信噪比较小时,硬判决的误差就很明显,此时需要引入软判决。通过仿真分析了各融合策略的适用条件,从而达到改善系统的检测性能,降低干扰冲突,提高频谱利用率的目的。     

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.     

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。     

协作频谱感知中基于累积可疑度水平的抗SSDF攻击策略

信息融合式协作频谱感知(Cooperative Spectrum Sensing, CSS)极易受到篡改感知数据(Spectrum Sensing Data Falsification, SSDF)攻击的威胁。针对此问题,提出了一种基于累积可疑度水平(Accumulated Suspicious Level, ASL)的抗攻击策略。在该策略中,利用了数据挖掘的思想,信息融合中心不需要任何关于恶意用户攻击策略的先验信息,仅通过各次用户历史决策之间的Hamming距离来计算其可疑度,并通过多个感知周期的信息累积得到每个次用户的ASL。当某些用户的ASL连续出现超过某一特定门限时,融合中心即将它判定为恶意用户并将其从融合过程中剔除,从而达到抵抗SSDF攻击的目的。仿真结果表明,该抵抗策略能够有效检测并剔除各种类型的SSDF攻击,对于一般算法无法检测的智能型攻击也具有较好的抵抗效果,并可改善不同形式SSDF攻击场景下的协作频谱感知性能。     

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。     

认知无线电衰落信道的两步协作频谱感知方案

针对单天线单用户频谱感知性能严重恶化的问题.为了进一步提高频谱检测性能,减小感知数据传输开销,提出了两步协作频谱感知方案.仿真结果表明,提出的基于平方率合并的软合并两步协作频谱感知方案,克服了多径衰落、阴影衰落和接收机不稳定的问题,大大提高了频谱检测可靠性,具有软合并协作和硬合并协作的优点,减小了网络负载,同时提高了检测性能.