认知无线电中基于干扰温度的频谱探测技术

认知无线电的提出,能够在一定程度上提高频谱利用率,解决目前通信频谱资源紧缺的问题.频谱探测是认知无线电中的关键技术之一,通过频谱探测技术来检测授权用户的频谱空洞,以使得非授权用户能够有效利用.文章介绍了常用的基于干扰温度的探测模型以及频谱估计算法,进行了分析与总结,并且提出了目前频谱探测技术的不足之处.     

一种基于导频插值原理的干扰温度估计方法

根据信道估计中二维矩形导频图案的设置原理和IEEE 802.22系统工作部署示意图,部署一定数目的传感器探测主用户的功率谱,并结合多窗口谱估计联合奇异值分解来估计干扰温度值;针对用户分布的随机性,对于没有部署探测点的区域,则利用插值的方法来估计该区域的干扰温度值.理论分析及仿真表明,该方法能有效探测出一定区域中的干扰温度值,插值方法的运用使得估计精度得到了很大的提高.     

基于神经网络的多窗口频谱估计方法研究

干扰温度估计是认知无线电技术中的关键问题之一.多窗口频谱估计结合奇异值分解技术提供了一种估算射频环境中干扰温度功率谱的有效途径.提出基于神经网络的多窗口频谱估计结合奇异值分解的算法,与传统算法相比,该算法提高了干扰温度估计值的可靠性和准确度,降低了计算复杂度,同时能够适应复杂电磁环境下对干扰温度的实时性估值的要求.     

宽带强干扰背景下的弱信号源DOA估计方法

在宽带弱信号DOA估计中,当强干扰与弱信号的方向角很接近时,弱信号被强干扰所掩盖而无法检测出弱信号的方向。文中提出了一种先对数据进行干扰相消预处理,再采用MUSIC算法估计弱信号DOA的方法。仿真结果证明了该方法的有效性。     

认知无线电中基于小波变换和干扰温度估计的频谱感知

干扰温度是认知无线电领域中引入的一种衡量频段上干扰强度的量.本文提出了基于小波变换和干扰温度估计的频谱感知策略.该思想首先利用小波变换分析无线宽带系统中信号功率谱密度变化的奇异点,将整个宽带频谱分为几个子区域,实现对无线传播环境的"粗感知";再运用多窗谱估计与奇异值分解(MTM-SVD)算法进行处理,获得每个子区域的干扰温度值;最后与干扰温度门限比较判决,从而得到适合认知无线电系统应用的频谱空洞,完成对无线传播环境的"细感知".     

认知无线电中一种基于干扰温度的功率控制算法

基于干扰温度模型,应将认知无线电网络中认知用户与主用户共享频谱时应满足各自的用户服务质量（QoS）问题转化为有约束的非线性功率控制优化问题。运用迭代算法和拉格朗日相关理论探讨出一种近似最优的功率分配算法。理论分析和仿真表明,该算法既能满足主用户的干扰温度容限,同时又能使认知用户获得很好的信噪干扰比,增大系统的吞吐量。     

干扰温度机制的研究进展

干扰温度机制是美国联邦通信委员会（FCC）为应用认知无线电（CR）技术以提高频谱利用率而提出的一种方法，在一定的范围内有着广泛的应用前景。但是实施干扰温度机制存在一些问题，特别是干扰温度检测方法中隐蔽站、暴露站的问题，处理不好将直接导致CR技术无法应用。适当的改变授权用户接收机使其发送信标信号可以有效的缓解这些问题。应用智能天线技术可以更好地利用空域信息以减小非授权用户对授权系统的干扰及非授权用户之间的相互干扰，促进CR技术的应用与频谱的共享。     

强相干干扰下微弱信号波达方向估计

针对强相干干扰环境影响微弱信号的波达方向(Direction Of Arrival, DOA)问题,提出了一种均匀线阵下的微弱信号DOA估计算法.精确估计强干扰源的个数和入射方向,将阵列划分成两个虚拟子阵,利用微弱信号的参考入射方向,在子阵上进行波束形成来抑制干扰并提高待估计信号的信干噪比,使用比相单脉冲进行DOA估计,同时对子阵波束形成和DOA估计进行迭代运算以提高微弱信号的DOA估计精度.该方法提高了阵列对抗相干干扰的能力,同时对微弱信号的DOA进行有效的估计.理论分析和计算机仿真结果验证了算法的正确性和有效性.     

窄带信号源数目与波达方向联合估计

基于最小描述长度(MDL)准则和最大似然准则,提出了一种窄带信号源数目与波达方向(DOA)联合估计方法。该方法通过最大似然准则来估计信号源的所有可能波达方向,然后通过MDL准则来估计信号源数目,同时得到DOA。该方法不仅适用于非相干信号源,而且适用于相干信号源,即能抗多径传播干扰。仿真实验验证了他的性能。     

一种改进的认知域自适应干扰温度估算算法

从认知无线电通信接入、干扰回避和功率控制的角度出发,采用自适应谱线增强技术对基于多窗口谱估计的干扰温度估算算法进行了改进,并进一步推导了功率谱与干扰温度的关系.依托符合IEEE 802.11G标准的无线环境对算法进行了性能仿真,仿真结果表明,改进算法具有较好的检测性能,提高了干扰温度估算的精度和可信度,具有一定的实际应用价值.     

基于干扰驱动的多输入单输出认知系统线性预编码设计

在多天线(MIMO)认知无线电网络(CR)中,传统的预编码算法主要是抑制或消除认知用户(SUs)之间的干扰,达到优化系统性能的目的。与传统算法不同,该文从利用干扰的角度提出了两种新的预编码算法,即认知部分线性预编码(CR-PLP)和认知相位调整预编码(CR-PALP)。理论分析和仿真结果表明,这两种算法都能够利用星座图中的相位信息,通过保留相长干扰,提高接收端信号的信干噪比(SINR)。与CR-PLP使相消干扰为零不同,CR-PALP通过相位旋转将干扰转化成相长干扰,以较低的计算复杂度,进一步降低了误符号率(SER),提高了认知用户的信息速率。     

基于多天线的认知无线电系统容量性能分析

认知无线电与多入多出(MIMO)技术结合而成的认知MIMO技术,能够进一步提高系统性能以及频谱利用率。而系统容量是表征通信系统性能最重要的标志之一,即通信系统的最大传输速率。本文在传统的MIMO容量推导的基础上,引入了主次用户间干扰项,给出了存在用户干扰情况下信道传输速率的理论上限。然后,重点仿真分析了用户间的干扰导致的容量损失。最后,分析给出了干扰门限对主用户容量的影响。     

基于二分法的认知终端抗干扰门限探测算法研究

由于认知无线电自身具有环境感知能力和学习重构能力,该项技术的应用给通信对抗提出了新的挑战。面对具有认知能力的终端,传统的粗放式的干扰方式不仅造成干扰功率的浪费,同时容易使自身暴露在敌方的雷达扫描之下而被摧毁、打击。因此,如何既能够有效地干扰目标认知终端,同时也能够较好的保全自己显得尤为重要。文中提出了一种基于认知终端抗干扰门限的灵巧干扰的观点,通过使用一种快速的查找算法获得目标认知终端的抗干扰门限值,以此作为干扰机发射的干扰功率,从而实现灵巧干扰。     

基于干扰消减的认知无线电频谱分配算法

在认知无线电网络的频谱分配过程基础上,提出了一种基于干扰消减的频谱分配算法.该算法通过将可用频谱分配给能够同时无干扰地接入同一频谱的所有认知用户来提高授权频谱的使用率.同时,该算法参考各个认知用户在初始阶段的可用频谱数量来为未分配到频谱资源的认知用户进行频谱分配,对频谱分配过程的公平性进行了优化.仿真结果表明,该算法能够在认知用户数量较多、可用频谱紧张的情况下获得较高的吞吐量.     

基于共形天线阵的免搜索来波方向估计算法研究

运算量大,受阵列拓扑结构限制是传统基于子空间分解的来波方向(DOA)估计算法的主要问题,这些问题大大限制了其在实际工程中的应用。针对共形天线阵的特殊性,结合实际的共形阵,研究了几种可以应用于任意阵列结构的免搜索DOA估计算法,并比较了这些算法在共形阵上的性能。理论分析和数值仿真表明:在一定条件下这些算法均可在共形阵上取得较优的估计性能。     

基于用户协作的认知MIMO干扰网络自由度上界研究

在K+1用户认知MIMO干扰网络中,传统算法区分对待主/次用户干扰,将其对齐压缩到不同的干扰空间上,导致空间自由度的浪费。从复用干扰空间的角度出发,推导了新的自由度上界及其必要条件。为了验证其合理性和正确性,设计了联合干扰对齐指标,并结合范数理论和Rayleigh-Ritz定理提出一种协作联合干扰对齐算法,并对算法的有效性进行了分析。理论分析和仿真结果表明,新的自由度上界突破了已有文献所给上界,且可通过所提算法达到。     

基于贪婪算法的高分辨信号源DOA估计

确定辐射源的来波方向(DOA)是阵列信号处理的重要研究内容,已经广泛应用于雷达、声纳和无线通信等领域。本文研究了远场窄带信号源的DOA高分辨估计问题。利用信号来波方向在空域具有稀疏性的特点,建立了远场窄带信号源的稀疏表示模型。根据协方差矩阵的特征值分解和贪婪匹配追踪算法原理提出了一种基于特征值分解的多重正交匹配追踪算法（EIG MOMP）。首先,利用特征值分解对阵列接收数据进行降维处理。这一降维操作使得问题转化为了一个具有多重观测向量（MMV）的欠定方程求解问题。接着利用MOMP算法对降维后的数据进行处理,最终得到信号的DOA估计值。该算法实现了在低信噪比下远场窄带信号源的高分辨DOA估计,并具有较低的运算复杂度。将本文提出的算法与传统的Capon算法、多重信号分类算法（MUSIC）以及正交匹配追踪算法（OMP）进行了对比。结果证明,该算法在低信噪比下能取得较好的DOA估计效果,可以针对任意的相干信号源,并且具有高分辨率的优点。      

基于干扰管理的功率速率联合控制博弈方法

针对已有的干扰温度模型在降低主用户受到的干扰方面的不足,本文加强了主用户在干扰控制中的主观能动性。在次用户相互博弈,调整发射功率和传输速率,降低次用户之间干扰的同时,主用户对受到次用户的干扰进行监测,在保证不超过干扰门限的同时,设计了干扰惩罚因子,对其干扰越大的次用户受到的惩罚越大,进一步合理地分配次用户的发射功率,减少对主用户的干扰。仿真结果表明,提出的干扰博弈方法能够降低次用户的发射功率,减小对主用户产生的干扰,提高了主用户的系统容量。同时,在次用户网络内,因为发射功率的降低,次用户彼此的干扰减小,接收信干比有了一定的改善。      

一种基于PUE恶意干扰的认知无线电态势感知方案

为了能及时、准确地掌握大范围内的仿冒主用户攻击情况及正确显示频谱态势图,提出一种基于仿冒主用户攻击检测的恶意用户干扰态势的研究方案,通过检测信道是否被恶意用户仿冒主用户攻击及对实施攻击的恶意用户的能量分布的检测与推理来构建干扰态势,并将其绘制成干扰态势图,从而方便决策者快速掌握大范围中的仿冒主用户攻击情况。仿真结果表明,该方案能够把主用户和恶意用户的能量及位置分离出来,从而充分发掘潜在的频谱空洞,提高频谱图的准确性,进而提高系统容量及安全性。     

认知无线电中干扰规避方案的研究

虽然新技术的研发可以提升频谱利用率,但是很多授权频段的频谱利用率却非常低,尤其是信号传播特性好的低频段。认知无线电技术是一种智能的频谱共享技术,可以有效地提高授权频段利用率。文章介绍了认知无线电的关键技术和IEEE 802.22 WRAN标准,通过具体分析无线区域网(WRAN)对数字电视(DTV)接收机造成的干扰,建立了相应的场景模型,提出了有效的干扰规避方案。