认知无线电网络频谱检测研究

为解决认知无线电中空闲频谱的识别问题,综述了近期世界范围内的频谱检测方法。分析了基于信道衰落、噪声特性等因素对频谱检测性能的影响,指出了物理层检测、MAC（Media Access Control）层自适应检测以及多用户合作检测的关键技术问题及其分析处理方法,并对检测性能进行了定性和定量的分析和探讨。     

基于遗传算法的无线传感器网络路由优化

无线传感器网络节点能量及通信能力有限,建立节能高效的路由路径是延长网络生命周期的关键。针对这一问题,基于遗传算法对无线传感器网络进行路由优化,考虑多种约束条件,提出了一种快速构建节能高效信息传输路径的算法。该算法考虑了网络拓扑结构及节点间的通信距离,避免生成无效个体,进一步优化了网络性能,同时将节点剩余能量及节点间的距离作为路由优化的约束条件,保证最佳路由的有效性。仿真结果表明,与Flooding算法相比,所提算法的网络能量消耗减少了约68%,网络寿命延长了约64%。     

基于遗传算法的无线传感器网络路径优化

提出使用遗传算法对无线传感器网络进行路径优化,考虑节点能耗和路由恢复时间等实际因素的影响,将这些影响作为路径优化问题的约束条件来处理;考虑各种约束条件和多种目标按照重要性的优先次序,使WSN有更长的寿命;对算法的各个环节进行了细致的分析,包括染色体的表示和编码、适应度函数的设计、遗传操作算子的设计及算法参数的分析和选取。大量的仿真实验证明,使用GA能找到WSN有效的优化路由。     

认知无线电网络中的最佳可信度频谱检测算法

由于认知无线电网络中的典型硬决策协作频谱检测在数据融合时未考虑各认知用户检测结果的差异性,不能很好地提高检测性能,因此,提出了一种基于检测可信度的协作频谱检测算法.首先,利用各认知用户的平均接收信噪比来获得它们的检测可信度;然后,综合各认知用户的检测结果以及检测可信度来判断授权用户是否使用频带,从而提高了检测性能.仿真结果表明,在低信噪比情况下,相比典型硬决策协作频谱检测,该算法具有较优的接收特性曲线,并在合理选取认知用户检测阈值的条件下,具有较低的检测错误概率.     

认知无线电频谱检测机制研究

为了提高认知用户检测效率、改善认知用户检测性能以及提高频谱资源利用率,从检测模式、检测周期、检测时长和检测信道等多个角度,对认知无线电频谱检测机制中检测参数和检测策略的选取及优化方法进行了理论推导和定量分析。研究结果表明,通过对检测机制中参数和策略的优化,可解决认知无线电中仅凭借单纯物理层检测算法在检测效率和检测性能方面的局限性,在保护授权用户免受干扰的同时增加了认知用户的频谱接入机会。在此基础上进一步提出了认知无线电频谱检测机制中几个下一步研究方向及其难点问题和相关的解决方案。     

一种基于无线传感器网络的分布式检测系统性能优化算法

研究一种基于无线传感器网络的分布式检测融合系统的性能优化问题。融合系统由N部传感器构成,系统配置结构采用串行结构。在连接各部传感器的无线信道为非理想信道的条件下,推导了融合系统检测性能的全局最优化融合算法。采用该融合算法对系统性能进行优化,可获得明显高于单部传感器的检测性能。     

基于无线传感器网络的桥渡装备故障检测系统设计

为解决桥渡装备故障排除主要依靠人工经验,检修周期长、效率低的问题,基于无线传感器网络技术,开发研制桥渡装备故障检测系统.通过分析桥渡装备结构特点及装备运行参数,对桥渡装备故障检测系统所需的硬件进行设计选型;基于Access数据库开发软件系统,实现对装备运行数据的采集、分析及故障预警.对实际桥渡装备的故障检测试验结果表明:系统功能完善,可为桥渡装备故障快速检测排除提供可靠的解决方案.     

基于网络效用与寿命的无线传感器网络跨层优化

为有效提高无线传感器网络在节点能量、存储与计算能力资源受限条件下的网络能力,提出了一种基于网络效用与功耗的跨层资源优化算法。综合物理层功率控制、Mac层接入控制、传输层流量控制模型,以网络效用和寿命为优化目标,建立了以拥塞代价和能量代价为基础的网络协同优化机制,采用垂直分解理论实现优化目标的逐层分解,推导出基于节点的功耗、链路接入概率和速率的更新公式,实现了分布式的优化解决方案。     

基于无线传感器网络的温湿度检测系统

介绍了基于无线传感器网络的温湿度检测系统的设计思想和实现过程。系统以内嵌51兼容单片机的射频收发芯片nRF9E5为核心,采用数字式温度传感器DS18B20及相对湿度传感器HS1101,应用传感技术、无线通信技术及计算机技术,实现了基于无线传感器网络的温湿度检测。该文首先介绍了无线传感器网络的体系结构,然后详细阐述了系统的硬件电路结构和完成相关功能的软件设计方案。系统可靠性高、数据传输速度快,功能易扩展,适用于多种应用领域温、湿度的无线检测。     

无线传感器网络能量优化策略综述

无线传感器网络有机融合计算机网络、通信网络和物理感知网络,实现物理世界与信息世界的信息交互和动态控制,被认为是引领经济发展和社会进步的创新型技术.在无线传感器网络中,传感器节点由能量有限的电池供电,而大部分节点部署在复杂的环境中,更换电池或者给电池充电是不现实的.为了合理有效利用有限的能量以延长无线传感器网络的生命周期,实现能量的高效利用是无线传感器网络应用的主要目标.从无线传感器网络的单个节点和整个网络两个方面论述了目前国内外有关能量优化策略研究,并分析了目前国内外具有代表性的降低能耗的协议及算法.     

基于能量检测的频谱感知方法分析

简要介绍了认知无线电中基于能量检测的频谱感知方法,在分析能量检测法原理和性能基础上,研究了噪声的不确定性对检测性能的影响.仿真表明,能量检测法是一种简单、有效的频谱感知方法.     

A novel spectrum prediction scheme based on SVM in cognitive radio networks

In cognitive radio networks, Secondary Users (SUs) have opportunities to access the spectrum channel when primary user would not use it, which will enhance the resource utilization. In order to avoid interference to primary users, it is very important and essential for SUs to sense the idle spectrum channels, but also it is very hard to detect all the channels in a short time due to the hardware restriction. This paper proposes a novel spectrum prediction scheme based on Support Vector Machines (SVM), to save the time and energy consumed by spectrum sensing via predicting the channels’ state before detecting. Besides, spectrum utilization is further improved by using the cooperative mechanism, in which SUs could share spectrum channels’ history state information and prediction results with neighbor nodes. The simulation results show that the algorithm has high prediction accuracy under the condition of small training sample case, and can obviously reduce the detecting energy, which also leads to the improvement of spectrum utilization.     

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。     

Improved scheme for spectrum allocation in cognitive wireless sensor networks

In order to effectively allocate the idle spectrum and improve spectrum utilization of cognitive wireless sensor networks, it is necessary to design an efficient spectrum allocation algorithm. Aiming at the problem of spectrum allocation in cognitive wireless sensor networks, an improved method for spectrum allocation is suggested. A new chaotic dynamic clonal evolution algorithm is designed. Then the graph theory coloring model is established with the corresponding fitness function derived. Traditional evolutionary algorithms have the problem of premature convergence, so chaotic operators, adaptive operators and cloning operators are added to the traditional evolutionary algorithms to accelerate the convergence of the algorithm. The chaotic dynamic clonal evolutionary algorithm is compared with the simulated annealing algorithm and the ant colony algorithm by simulation. The simulation results show that compared with the ant colony algorithm and the simulated annealing algorithm, the chaotic dynamic clonal evolution algorithm can effectively improve the global search ability, and significantly improve the network benefit value of spectrum allocation. The results also show that the proposed chaotic dynamic clonal evolution algorithm can make full use of existing spectrum resources and improve the system throughput.     

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.     

认知无线电多簇联合频谱感知算法

针对衰落信道下,认知无线电的联合频谱感知性能会降低,提出了簇内合作和多簇融合的联合频谱感知算法.算法中所有认知用户被分成若干个簇,簇内到融合中心最近的用户为簇头用户,簇内其他用户将本地感知信息发送给簇头,并由簇头获得本簇的合作感知结果;然后簇头将感知结果发送给融合中心,融合中心采用"或准则"合并各簇的感知结果并给出对授权用户的最后判决.仿真表明,当信道完美时,本文算法和未分簇联合感知算法的感知性能一致,当信道衰落严重时,本文算法的性能会有显著提高,并且分的簇越少,算法的性能越高.     

认知无线电中的频谱感知研究进展

作为认知无线电核心和基础的频谱感知,自从认知无线电的概念提出就受到了高度关注.众多学者和研究机构进行了大量卓有成效的研究,取得许多有价值的研究成果.根据近几年频谱感知的发展状况,对现有的频谱感知技术进行系统总结归纳,从单点检测、合作检测以及检测策略等三方面介绍各种频谱感知方法研究进展和频谱感知算法在现有标准中的应用.最后阐述频谱感知存在的问题以及下一步发展方向.     

认知网络中基于连续双向拍卖的动态频谱分配

非合作认知无线电网络中,多个主用户和多个第2用户并存．主用户和第2用户是自私的和理性的,主用户和第2用户都希望在不影响他人收益的前提下获得自己的最大收益．这符合连续双向拍卖市场对用户的假设条件．针对这一特点,基于实验经济学理论,提出了基于模糊逻辑连续双向拍卖的动态频谱分配策略．在频谱拍卖过程中,主用户和第2用户均采用基于模糊逻辑的报价策略．采用该方法,主用户和第2用户可以根据交易情况实时调整自己的报价步长,减少报价次数,迅速完成交易．仿真结果表明该方法的频谱分配效率为85％,较好地解决了非合作认知网络中多对多环境下的动态频谱分配问题．     

Optimization algorithm for dynamic spectrum access based on Q-learning in cognitive radio networks

Under the centralized cognitive radio network architecture, considering the network performance and users' demands. We propose an optimized dynamic spectrum access algorithm based on Q-learning. The proposed algorithm has two steps, which consist of user request according to Q-learning and the application process according to the overall system performance. Simulation results show that the proposed scheme can improve the overall system performance obviously, and that the user requirements could be satisfied at the same time.