认知系统中多天线协作频谱感知方案

针对认知无线电的核心问题——频谱感知,采用性能好的协作频谱感知,这里研究了认知无线电系统中一种多天线协作频谱感知方案,此方案中的噪声信号和主用户的信号均认为是独立复高斯随机信号。同时,次用户将检测到的信号通过波束成形后传向融合中心,而优化函数为发射功率受限的条件下,最大化全局的检测概率。理论推导和方针结果表明,所提出的方案有效地提高了检查概率,充分发挥了空间分集和多用户分集的优势,普遍提高了系统的感知概率。     

感知频谱共享下的多天线功率优化分配算法研究

本文构建了一种在感知结果下具有多天线次用户的频谱共享模型,该模型由单入单出主用户对和多入单出认知用户对构成。当认知用户感知到主用户占用信道时,主用户向认知用户发送Message信息,使得认知用户发射端能够得知主用户对干扰总功率的限制要求,通过自适应地调整认知用户发射机的发射功率,以保证其对主用户不造成有害干扰;如果主用户未占用信道,认知用户立刻以最大发射功率占用信道。并分别在主用户存在和不存在两种情况下,优化认知用户发射机各天线的发射功率来最大化系统总的数据传输率。最后,通过数值仿真来验证推导出的功率分配策略,并对其进行分析和讨论。仿真结果表明:相比于机会频谱接入（Opportunistic Spectrum Access, OSA）和基于感知的频谱共享（Sensing-based spectrum sensing）模式,推导的功率分配策略在提出的模型中可以获得更高的信息传输率。      

多天线认知无线电网络多信道联合频谱感知策略

当前,以单天线认知用户组成的认知无线电网络同时协作检测多个信道的分配策略得到了广泛研究,而在认知用户可以灵活选取自身天线进行空间分集接收的条件下,当联合感知多信道时,多天线认知无线电网络如何获取最优的天线分配策略仍有待进一步研究。为解决这一问题,在限制各信道最大虚警概率的前提下,以最小化所有信道漏检概率之和为目标,建立了优化模型,并提出了基于分支定界的算法和基于贪婪思想的启发式算法。前者可以获得最优策略,但复杂度较高,后者以牺牲较小检测性能为代价,明显降低了复杂度,有效实现了检测性能与复杂度的平衡,并且在保护各个信道上主用户免受认知用户干扰层面,一定程度上兼顾了公平性。      

利用秩和检验的多天线协作频谱感知

高效稳定的频谱感知是认知无线电系统的关键环节.传统的能量检测算法受噪声不确定性影响,而协方差矩阵类算法在天线相关性低时性能较差.针对上述缺陷,利用秩来衡量由信道衰落导致的同一感知时刻不同天线上的信号功率差异,提出通过构建秩和统计量来实现频谱感知的算法.另外,推导了所提算法判决门限的理论表达式,结果显示其不受采样点数影响,因此当采样点数变化时无需重新设置门限.理论分析和仿真表明所提算法不受噪声不确定度的影响,并且在低天线相关性时可以保持良好的性能.     

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.     

业务感知的自适应协作频谱感知算法

为提高次用户接入业务端到端传输性能,该文提出通过感知节点检测性能和业务类型的频谱检测与资源分配联合优化方法。首先,将上周期全局检测性能构造的有效检测指数作为调节权值,计算信道状态自适应协作门限,据此选择协作模式,以最大化有效检测区间,并根据频带稳定性和有效性特征构造可用频谱空间。随后,基于业务请求接入速率将接入业务分为时延敏感业务和可靠性敏感业务两类,通过业务属性匹配的频谱分配算法提高接入业务的端到端传输成功率。仿真显示,在不同信道状态下,所提算法通过自适应调整全局检测性能扩大了Rayleigh衰落信道的有效频谱检测区间,降低了时延敏感业务的中断概率。     

认知无线电中协作频谱感知技术研究

由于无线通信用户的增多和采用的固定频谱分配模式,使频谱资源越来越紧缺,认知无线电的出现极大地提高了频谱的利用率。该文对基于能量检测的单节点检测和协作检测技术进行了分析和讨论,重点分析了协作检测中的数据融合算法,并对几种融合算法和能量检测算法进行了性能的仿真分析。通过分析及仿真结果可以看出,协作检测与单节点检测相比,有效地提高了检测概率。     

认知无线电差分协作压缩频谱估计算法

在分布式认知无线网络场景下,针对传统协作压缩频谱估计收敛速度慢、计算复杂度高的问题,提出了一种差分协作压缩频谱估计算法用于宽带频谱感知。算法通过利用不同认知用户感知的宽带信号所满足的相同频谱支撑集特征,实现了在邻居节点感知先验信息条件下,本地认知用户基于压缩测量向量差值的宽带频谱迭代估计。仿真分析结果表明,所提算法在频谱估计精度、检测性能与计算复杂度方面均获得了明显改善。     

认知无线电中协作压缩频谱感知算法

针对宽带频谱认知无线电环境中,传统能量检测法在信噪比较低时,容易出现误检而使系统的检测性能下降的问题,文中提出了一种新型高性能的协作频谱感知算法,它是基于压缩理论的多节点频谱感知方法,各节点之间采用基于双判决门限的协作方式。仿真结果显示,双门限协作压缩频谱感知算法在低信噪比的情况下,检测性能明显优于传统能量检测法。     

多天线技术在认知无线电频谱检测中的应用

认知无线电是当前通信领域的一个新兴技术,文章介绍了多天线技术在认知无线电频谱检测中的应用,包括宽带感知RF前端阵列天线空间滤波,非合作频谱检测以及合作检测中的多天线技术应用,从而使认知无线电实现更为灵活并为天线设计提供思路.     

认知无线电网络中合作频谱感知机制的优化

为了提高检测效率和频谱利用率,该文对认知无线电中合作频谱感知的感知机制进行了优化。针对信道监测和信道搜索两个不同的感知场景,分别给出了检测周期、检测时间和搜索时间的选取和优化方法,并提出了新的信道搜索方式。研究分析和仿真结果可以看出,合作频谱感知和主动感知方式的引入可以提高检测性能和传输速率,对感知机制和策略的选取和优化有效地提高系统吞吐量,降低感知时延和开销,这样可以提高认知无线电网络的性能和灵敏性,在保证授权用户不被干扰的同时最大化空闲频谱的接入机会。     

基于Friedman检验的非参数协作频谱感知方法

协方差矩阵频谱感知方法在天线相关性低时感知性能较差,该文针对这一问题提出一种基于Friedman检验的非参数协作频谱感知方法。分布式放置的感知节点具有空间分集的特性,因此在同一时刻感知节点上的信号功率不完全相同。利用这一特点,提出通过比较各感知节点的信号功率水平来实现频谱感知。由于采用了非参数化表示,该方法对噪声不确定性稳定,且适用于任意统计分布的噪声。另外,推导了所提方法判决门限的理论表达式,结果显示判决门限与采样点数无关,因此在采样点数变化的情况下无需重新设置判决门限。仿真结果验证了上述理论分析的有效性。     

认知无线电的频谱感知技术研究

认知无线电技术接入灵活,能够大大提高频谱的利用率,被认为是当前解决频带使用拥挤的最佳方案。认知无线电是一种可以感知周围通信环境来改变发射机在特定的参数上实时改变的智能通信系统。它采用动态频谱管理来提高频谱利用率,高可靠性的频谱感知是实现频谱共享的关键技术,对频谱感知技术的匹配滤波器检测、能量检测、静态循环特征检测和合作检测等进行了讨论,并分析了各种方法的特点和性能。     

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。     

认知无线电中基于信息简约的最大似然协同频谱感知算法

该文针对控制带宽受限条件下认知用户的协同频谱感知问题,提出了基于信息简约的最大似然协同频谱感知算法。算法使用信息简约模块来降低本地感知信息传递需要的网络开销,在基站处使用基于最大似然准则的检测来提高感知性能。理论分析和仿真表明,该算法能够以较少的网络开销有效提高频谱感知性能,特别是在认知用户接收信噪比相差较大的情况下,其性能优势更为明显。     

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。     

Fast Spectrum Sensing with Coordinate System in Cognitive Radio Networks

Spectrum sensing is an elementary function in cognitive radio designed to monitor the existence of a primary user (PU). To achieve a high rate of detection, most techniques rely on knowledge of prior spectrum patterns, with a trade‐off between high computational complexity and long sensing time. On the other hand, blind techniques ignore pattern matching processes to reduce processing time, but their accuracy degrades greatly at low signal‐to‐noise ratios. To achieve both a high rate of detection and short sensing time, we propose fast spectrum sensing with coordinate system (FSC) — a novel technique that decomposes a spectrum with high complexity into a new coordinate system of salient features and that uses these features in its PU detection process. Not only is the space of a buffer that is used to store information about a PU reduced, but also the sensing process is fast. The performance of FSC is evaluated according to its accuracy and sensing time against six other well‐known conventional techniques through a wireless microphone signal based on the IEEE 802.22 standard. FSC gives the best performance overall.     

一种新的认知无线电频谱感知方法

认知无线电是一种用于提高无线电通信频谱利用率的新的智能技术。首先简述了认知无线电的背景和概念,然后针对认知无线电频谱感知的能力,对比分析了现有的三种频谱检测方法：匹配滤波器法、能量检查法和循环平稳特征检测法,在对其进行研究的基础上,提出一种将能量检测法和循环平稳特征检测法相结合的双门限检测法,通过仿真验证了该方法的有效性和优越性。     

认知无线电中的并行频谱分配算法

该文通过对基于图论着色原理的开放式频谱分配算法的分析,提出了一种并行分配算法。在最大化系统效益的准则下,并行算法可以得到与CSGC (Color Sensitive Graph Coloring)算法相同的分配矩阵,但是却可以缩短分配周期,从而适应了认知无线电对环境的快速感知的要求。仿真结果分析验证了结论的正确性。     

基于拟合优度检验的认知无线电频谱检测技术

随着时代的进步和科技的发展,人们对于现有的频谱资源的需求量正在逐渐增大.为了能够尽可能的提高现有频谱的利用率,认知无线电技术由此产生,认知无线电通信的重要技术之一是频谱感知技术.常规的频谱感知技术往往有诸多局限性,引入拟合优度的概念,研究基于拟合优度的频谱感知技术的性能,分析各种变量对检测结果的影响.