一种基于随机共振增强的协方差矩阵频谱感知算法

为了在避免对主用户系统产生有害干扰的同时 提高频谱利用效率,要求认知无线电系统的频谱感知算法能在极低的信噪比下快速检测出主用户信号。由于可以避免能量检测面临的噪声不确定性问题,基于协方差矩阵的检测算法是一种有效的盲频谱感知算法。为了进一步提高极低信噪比下的性能,本文提出了一种基于随机共振的协方差矩阵频谱感知算法。该算法通过在接收信号中加入优化的特定信号,利用随机共振原理,增大有无主用户信号下的检测统计量概率分布函数的分离度,提高频谱感知的性能。仿真结果表明,相对于现有的协方差矩阵频谱感知算法 ,在相同的虚警概率下,所提算法可以显著提高极低信噪比下的检测概率,同时大幅度缩减检测时间。      

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。     

基于随机共振的双门限协作频谱感知算法

针对现有频谱感知算法在低信噪比（SNR）环境中性能检测不佳的问题以及传统随机共振（SR）检测弱信号的方法在实际应用中存在的局限性,通过设置最优门限,计算出最优的协作用户数量,提出了一种基于随机共振的双门限协作频谱感知算法,并对提出的算法进行了性能分析。DCSSR算法通过将位于双门限不确定区域的统计数据经过随机共振系统,进一步提高频谱感知算法在低信噪比下的检测性能。仿真结果表明,在不同信噪比和虚警概率下,DCSSR算法相较于传统单门限能量协作算法、双门限能量协作算法以及单门限随机共振协作算法,检测性能都得到了提升。在信噪比为-20 dB时,提出的DCSSR算法相较于传统单门限能量检测协作算法,检测概率提高了80%。     

随机共振在认知无线电频谱感知中应用的最新研究进展

频谱感知是认知无线电网络的一项关键技术.低信噪比(SNR)环境下频谱检测的性能会大幅降低,而随机共振(SR)能有效提高信号信噪比,所以将其应用到频谱感知中,能增强认知用户对主用户(PU)的检测性能.首先介绍了随机共振在认知无线电频谱感知中应用的最新研究进展,包括随机共振在本地感知中(如能量检测、协方差矩阵频谱感知、循环平稳特征检测)及协作感知中的应用,然后指出了随机共振在认知无线电频谱感知中还有待解决的问题,并提出了下一步的研究方向.     

基于信噪比加权的协作频谱感知方法

认知无线电中协作频谱感知技术能显著提高频谱感知性能,但传统协作频谱感知算法大多采用等权重进行数据融合,未考虑在实际通信环境中感知用户的信噪比差异。针对这种情况,提出了一种基于信噪比加权的协作感知方法,根据信噪比影响因子的不同,给感知用户本地判决结果分配不同的权重,并在此基础上对影响因子定义做了改进,减小了信噪比极值对感知性能的影响。仿真结果表明,在AWGN信道非衰落环境中,基于信噪比加权的协作感知比传统协作感知性能要好,改进后的加权感知方法对感知性能又有进一步的改善。     

频谱感知中的协作检测方法分析

针对认知无线电频谱感知中单用户检测时的阴影衰落、隐藏终端等问题,介绍了协作检测的结构,对单用户的能量检测,信息融合进行了分析。提出了一种多门限多用户的协作检测方式,在多门限协作检测过程中设定多个能量区域及对应不同的权系数,增加传输和融合的信息量。仿真结果证明,在相同条件下多门限的协作检测方式能明显地提高系统检测的准确性。     

基于压缩感知和最小二乘的分布式协作频谱感知

针对认知无线电(CR)集中式频谱感知算法对融合中心要求高,而且对节点失效的容忍性也不高等缺点,提出了一种基于压缩感知的分布式多节点协作算法.认知无线电网络中每个CR节点在接收信号频谱后,首先根据压缩采样理论在本地获取压缩采样测量值,然后利用l1范数约束的最小二乘算法在本节点估计频谱,把在此节点估计的频谱传给下一相邻节点,以此进行迭代优化直到算法收敛.理论分析和仿真结果表明,所提算法不仅计算复杂度低,收敛速度快,而且精确重构性能好,可靠性较高.     

认知无线电协作频谱感知技术综述

频谱感知是实现认知无线电功能的前提条件,也是认知无线电领域的一个研究热点.近年来人们提出了很多种频谱感知方法,尤其协作感知技术日益受到关注.综述了协作频谱感知技术的最新研究进展,先描述典型的认知无线电协作频谱感知模型,然后讨论了协作感知中信息融合及性能分析等关键问题,最后指出了协作感知的研究挑战和发展趋势.     

基于SNR比较的协作频谱感知研究

频谱感知是认知无线电中通过发现可用频率资源提高频谱利用率的关键技术。协作频谱感知能一定程度上消除多径和阴影的影响,为了进一步提高频谱检测性能,提出了一种基于SNR比较的协作频谱感知算法。在此算法中,各个认知用户将各自的本地判决结果和自身的SNR值发送到数据融合中心,通过SNR比较,对各CR用户进行筛选,选出符合算法要求的CR用户参加协作检测,进行数据融合。计算机仿真表明,该算法能有效提高检测性能,并减少判决融合的节点数量。     

一种基于信誉度的航空无线电协作频谱感知方法

摘要：传统的航空无线电协作频谱感知算法无法区分节点的性质（普通/恶意）,而新的加权序贯检测（weighted sequential probability ratio test,WSPRT）算法虽然解决了这个问题,但在具有频谱感知数据篡改（spectrum sensing data falsification,SSDF）攻击节点的环境中,无法保持高的感知正确率。提出了一种改进型WSPRT 算法,在传统的 WSPRT 算法基础上改进了信誉度奖惩方案,增加了临近时间内感知稳定度的量化。从实验仿真结果看,改进后的算法不仅时间复杂度更低,而且能够有效地识别恶意节点,对于恶意用户的判定更准确。     

一种基于特征值和级联聚类的协作频谱感知方法

为了提高低信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)下频谱感知的性能,使用模糊C均值(Fuzzy C-means, FCM)和高斯混合模型(Gaussian Mixture Model, GMM),提出了一种基于特征值和级联聚类的协作频谱感知方法。从接收信号的协方差矩阵中提取特征值构造特征向量,通过在三维空间中执行聚类得到信道是否可用的分类模型,此过程无需获得主用户(Primary User, PU)信号以及噪声功率的先验信息,避免了复杂的门限计算。FCM聚类用于优化GMM聚类的初始参数,有效解决了在低SNR下GMM容易陷入局部最小值的问题。仿真结果表明,该方法降低了GMM的收敛时间并提高了模型分类的准确性,与其他主流方法相比能够有效提升频谱感知的性能。     

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。     

低信噪比条件下基于随机共振的感知方法与性能分析

针对认知网络实际环境中常呈现出噪声高动态变化、低信噪比特征,无法快速准确进行频谱感知的问题,本文将物理学非线性领域中的随机共振理论引入到频谱感知中,提出了一种基于广义随机共振的能量检测算法.该算法引入匹配噪声,通过匹配非线性系统、噪声和信号三者的关系,从而改变能量检测统计量的分布,有效地检测信号的存在性.本文从理论上推导了最佳匹配噪声的表达式,并得到了检测性能、受噪声不确定度的影响、感知时间等方面的重要理论结论.仿真结果验证了理论推导的正确性,表明所提算法能够在信噪比为-20dB等低信噪比条件下较现有能量检测算法提高3dB以上,且具有感知速度快、受噪声不确定度影响小等特点.     

认知无线电多时隙联合频谱感知方法及优化

为了降低认知无线电中次用户对主用户的干扰,提出了次用户通过多个时隙的能量感知联合检测主用户的频谱感知方法。每个传输帧被分成若干个时隙,次用户在每个时隙的开始进行能量感知,通过合并多个时隙的感知结果,提高次用户对主用户的检测性能。为了最大化次用户的频谱效率,将主用户状态建模为二维马尔科夫随机过程,并根据该过程优化单时隙频谱感知时间。仿真结果表明：相比Liang的“先听后传”频谱感知方法,提出方法仅牺牲14％的频谱效率,却使干扰概率降低了28％;随着信噪比增加,提出方法的最大频谱效率逐渐接近“先听后传”频谱感知方法。     

基于压缩感知的分步合作频谱感知方法

在研究自相关矩阵检测理论的基础上,提出一种采用压缩感知的分步合作频谱感知方法.通过压缩感知将海量采样数据量减小,提取能够有效代表原信号的采样点;通过随机选择参与运算的认知用户及其数量进行合作检测,并反馈有益信息,减少了传统合作检测所有认知用户参与检测带来的运算复杂度.仿真表明该方法提高了频谱检测率,缩短了频谱检测时长,...     

一种基于数据融合的合作频谱感知技术

认知无线电是为了提高频谱利用率而提出的一种智能频谱共享技术,快速可靠的检测到主用户和频谱空穴是认知无线电实现的关键和前提.由于阴影和多径衰落的影响,单认知用户检测可靠性低.基于数据融合的合作感知可以大大提高对主用户的检测概率.文中提出基于数据融合的等权重增益结合准则.仿真结果表明:当融合中心采用等权重增益结合准则时的检测性能要优于采用硬判决融合准则时的检测性能.     

合作频谱感知安全技术研究

频谱感知是认知无线电实现动态频谱接入的前提和关键技术。由于阴影效应和多径衰落等因素,单个认知用户的频谱感知的结果可能不可靠,因此通过多个认知用户检测结果的融合来提高频谱感知的性能,即合作频谱感知。目前,合作频谱感知存在两类安全威胁：主用户假冒攻击（IE,Incumbent Emulation）和频谱感知数据篡改攻击（SSDF,Spectrum Sensing Data Falsification）。由于这两种攻击的存在,将会大大降低频谱感知的性能,减少认知用户接入空闲授权频段的机会。因此,有必要对这两类攻击开展相关的防御技术研究。     

抗SSDF攻击的一致性协作频谱感知方案

在分布式认知无线电网络中,一般很难找到合适的融合中心能够收集所有协作用户的感知信息,而且协作过程极可能遭到篡改感知数据(Spectrum Sensing Data Falsification,SSDF)攻击.鉴于此,该文提出了一种改进的一致性协作频谱感知方案.利用Metropolis迭代规则,各次用户仅依靠邻接点之间的...