基于中继的协作频谱感知

频谱感知技术是认知无线电系统实现的前提和基础。由于无线衰落环境下单节点频谱感知结果可靠性不高,主要讨论协作频谱感知中的中继协作频谱感知技术。针对单个中继节点的协作频谱感知网络,分析了在AF协议下的频谱感知结果。导出了在瑞利衰落环境下中继节点参与协作感知的检测概率上限的闭合表达式,并进行了数值仿真。数值分析结果表明中继节点参与协作能够提高频谱感知性能。     

一种基于融合规则的自适应分簇协作频谱感知算法

为适应无线信道的动态性,提出了一种基于融合规则的自适应分簇协作频谱感知算法.首先,根据融合中心应用的融合规则推导分簇协作时能满足系统检测性能的信道门限值.然后,由簇首检测当前信道状态,当信道条件好于分簇门限值时,仅簇首进行本地检测,并上传检测结果至数据融合中心,实现分簇协作;否则,由本簇节点进行全节点协作检测,并分别上传检测结果至数据融合中心,或选择退出协作检测,仅接收融合中心的判决信息.最终,由数据融合中心进行融合计算,并做出系统全局判决.仿真结果显示,采用OR融合方法时,所提算法能极大地提高控制信道资源效率;采用AND融合方法时,算法能将系统有效工作区间扩大30％左右,且能选择信道状态好的簇进行协作频谱检测.     

衰落信道下的协作频谱检测及其性能分析

在低信噪比和复杂性环境下,协作频谱检测是准确实现频谱感知的有效手段。文中分析了基于能量检测的单用户频谱检测算法以及基于硬判决和等权重的多用户协作频谱检测技术,导出了在高斯信道、Rayleigh衰落信道和Nakagami-m衰落信道情况下协作频谱检测虚警概率和漏检概率的闭合解析式,并对此进行了仿真验证和比较。结果表明,等权重协作频谱检测算法能够有效克服衰落信道对频谱检测的影响。     

基于多层分簇优化的认知无线电网络协作频谱感知策略

针对认知无线电网络(CRN)中基于簇的频谱感知策略的检测性能和能耗问题,提出一种基于多层分簇优化的协作频谱感知策略。首先,将CRN分成多个簇,进而将簇分成多个组,再将组分成多个子组,构建三层分簇结构;然后,利用提出的优化算法获得最优的分簇参数和决策阈值;最后,通过投票机制和K-out-of-N规则对各级决策进行聚合,进行频谱感知。实验结果表明,该方案在获得较高主要用户(PU)频谱占用检测率的同时,能够最大限度地减少信道开销,提高了网络的吞吐量。     

基于最小生成树的分簇协作频谱感知改进算法

为减少分簇过程中的时延,基于最小生成树的单向比较优势提出簇首快速推举方法,并提出改进的分簇协作频谱感知算法,分析了算法的时间复杂度。算法首先基于最小划分对所有次用户节点进行分簇,簇内节点根据设置的评价条件进行性能比较,推举簇首。由簇首进行本地簇内频谱检测,并上传检测结果,最后融合中心在簇首间实现协作的频谱检测。在瑞利信道条件下,仿真显示在大信噪比时,融合中心应用AND规则,系统具有较小的虚警率,所提算法检测性能优;小信噪比时,应用OR规则能扩展系统的有效检测区间,所提算法在满足系统要求的前提下检测性能较差,但簇内信道效率提高了n-1倍。     

衰落信道下基于接收机信标感知的频谱共享

理想的主、次系统频谱共享应尽量使次级用户发射机与主用户接收机处于互为对方的保护边界和干扰边界的临界状态。本文基于此临界状态对信标感知灵敏度和次级用户发射功率的要求,通过分析信道衰落和双向信道非对称性引起的临界干扰概率,首次针对基于接收机信标感知的频谱共享方法,给出了衰落信道下满足主用户干扰约束的次级用户发射功率约束机制。针对单个工作频段存在多个主用户接收机的（广播）场景,以距次级用户发射机最近的主用户接收机为干扰保护目标,通过分析信标的多个衰落副本的累积作用对信标感知的影响,进一步给出了这种场景下的次级用户发射功率约束与主用户临界干扰概率的关系。      

基于网络编码的衰落信道频谱感知算法

针对传统认知无线电网络中频谱状态转换频繁和频谱检测时延长的问题,提出基于随机线性网络编码的累积和能量检测频谱感知算法。该算法在主用户信道中引入随机线性网络编码,利用网络编码对频谱的整形作用,使频谱状态转换稀疏,频谱结构更规律化,减小频谱检测时延,提高系统吞吐率。此外,针对传统累积和能量检测算法抗衰落性能差的问题,通过比较该算法在五种衰落信道下的检测时延和吞吐率,研究该算法的抗衰落性能。实验结果表明,在一定的虚警概率下,该算法有效降低了检测时延,提高了吞吐率及抗衰落能力,能够更好地适应复杂的衰落信道环境。     

一种双门限分簇协作频谱智能感知算法

基于门限值的能量检测是一种常用频谱感知技术,传统单门限能量检测方法不灵活且不准确.本文提出了一种基于双门限分簇自适应协作频谱感知算法.首先,基于噪声不确定性设置双门限值,在双门限值范围外进行硬判决,否则进行软判决.根据判决结果,基站将传感器节点划分为不同的簇.融合中心根据融合规则,设置分簇门限值,进行进一步频谱检测.仿...     

一种基于能量检测的协作式频谱感知算法

为提高认知无线电系统中频谱检测的可靠性,提出了一种基于能量检测的协作式频谱感知算法。利用授权用户的状态在相邻感知帧之间变化的概率小这一特性,通过将当前感知帧的能量值与相邻值相结合来判断授权用户状态,这样当授权用户使用授权频段时,所提算法能有效减小采样信号能量值骤减时发生误判的概率。另外给出了所提算法检测概率和虚警概率的闭式表达式。理论分析和仿真结果表明,所提算法比传统的协作式频谱检测算法检测性能好。     

认知无线电的合作频谱检测分析

认知用户需要持续快速地检测主用户的出现,对基于认知无线电的合作频谱检测机制进行了分析。在理想的两用户网络中,认知用户采用合作机制可以提高系统的平均侦测时间。在多认知用户网络中,参与合作的用户越多,单个认知用户对主用户的侦测概率越高。对于多用户网络,还考虑了整体的实现。     

协作频谱感知在认知网络中的应用

认知无线电能够灵敏感知周围环境的变化,通过频谱感知功能发现频谱空洞,使得认知无线电能够与周围通信环境相适应。在认知无线电网络中,认知用户（次用户）必须连续地监控频谱,检测主用户是否存在。如果主用户存在,次用户必须尽快地退出该频段,从而不影响主用户。在文中采用一种协作机制,即两用户进行协作频谱感知,从而提高主用户的检测率,减少了检测时间,并且得到捷变增益。我们用Matlab给出仿真结果。     

认知无线电中基于加权硬判决的协作频谱感知算法

Weighted one bit hard combination for cooperative spectrum sensing is proposed in this paper. Two thresholds are adopted to divide the possible energy value into three weighted regions.If the energy value falls into the corresponding region, it will be judged as “1”, no information or “0”. When the probability of false alarm is constrained to be constant, the objective is to maximize the probability of detection. The optimization problem is simplified by separating the weight of the middle region into several intervals. Simulation results show that the sensing performance of the proposed scheme is much better than that of the traditional one bit hard combination scheme and almost the same as that of the equal gain combination (EGC) scheme. Moreover, compared with the traditional one bit hard combination, fewer average sensing bits are required to transmit to the data fusion center with the proposed method.     

衰落环境下一种高能效协作频谱感知算法

在认知无线网络中,对于电池供电的认知设备,如何高效地利用其能量资源极为重要。在将能量效率(能效)定义为认知网络频谱利用效率和平均功率消耗之比的基础上,提出了一种高能效优化算法,在加性高斯白噪声(AWGN)信道、Rayleigh衰落信道和Nakagami衰落信道条件下使融合中心门限达到最优,并求得了最佳的参与协作的用户数。通过蒙特卡洛仿真对认知网络的能效进行了性能评估,结果表明所提算法能有效提升认知网络的能量效率。     

基于最佳中继选择的协作频谱感知方案研究

 本文提出了一种基于最佳中继的多用户协作频谱感知方案,通过认知无线电网络中多用户间的相互协作,可以获得明显的空间分集增益,从而改善认知用户的检测性能．针对所提出的多用户协作感知方案,在瑞利衰落环境下分析了相应的系统检测概率,同时也理论推导了传统非协作方案的感知性能．根据检测概率的解析式,对非协作方案和多用户协作方案,进行了相应的数值实验和性能比较．与非协作感知方案相比,多用户协作方案能够显著提高主用户的检测概率．此外,随着候选中继用户数目增加,多用户协作方案对主用户检测概率的改善量越加明显．     

认知无线电中的协作频谱检测技术

频谱检测技术是认知无线电中极其重要的环节,而协作式的频谱检测由于其良好的检测性能日益受到人们的关注。基于能量检测,协作频谱检测的算法主要有：与（AND）算法、或（OR）算法、计数算法、分区算法、似然比算法、线性加权算法和分布式无线通信系统（DWCS）算法。分析表明,这些协作检测算法能够改善系统的检测性能、减低干扰冲突、提高频谱利用率。     

Soft Combination Schemes for Cooperative Spectrum Sensing in Cognitive Radio Networks

This paper investigates linear soft combination schemes for cooperative spectrum sensing in cognitive radio networks. We propose two weight-setting strategies under different basic optimality criteria to improve the overall sensing performance in the network. The corresponding optimal weights are derived, which are determined by the noise power levels and the received primary user signal energies of multiple cooperative secondary users in the network. However, to obtain the instantaneous measurement of these noise power levels and primary user signal energies with high accuracy is extremely challenging. It can even be infeasible in practical implementations under a low signal-to-noise ratio regime. We therefore propose reference data matrices to scavenge the indispensable information of primary user signal energies and noise power levels for setting the proposed combining weights adaptively by keeping records of the most recent spectrum observations. Analyses and simulation results demonstrate that the proposed linear soft combination schemes outperform the conventional maximal ratio combination and equal gain combination schemes and yield significant performance improvements in spectrum sensing.     

基于三个认知用户的多分支频谱感知方法

为了在认知无线电网络中有效地感知出授权用户,通过在无线通信网络中对多分支协作分集方式的研究,提出了在3个认知用户组成的认知无线电网络中,2个认知用户作为1个认知用户的中继用户,采用多分支协作分集方式感知授权用户。对其检测性能进行了理论分析,表明该方法是一种有效的感知方法,并且在低信噪比环境下,也可以有效地提高检测概率和降低检测时间从而提高网络的敏捷度增益。实验仿真结果证明,在低信噪比的环境下,该方法也可以获得较好的性能。