认知无线电中基于感知门限的频谱预测研究

频谱感知为未获得频谱授权的次用户提供频谱空穴,并监测主用户以防止对其造成干扰。然而频谱感知会带来时间和能量消耗,采用准确、主动的频谱预测技术可以改善频谱感知过程。文中通过研究感知门限对平均感知时间和频谱利用率的影响,提出了基于感知门限的频谱预测-感知机制,并利用频谱预测结果按照空闲概率从大到小的顺序进行感知。仿真结果表明,文中所提出的机制能够减少感知时间并提高频谱利用率。     

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。     

协作频谱感知研究及其面临的问题和挑战

频谱感知是认知无线网络(CRN)中的关键功能，其可以识别空闲频谱以提高频谱利用率且避免对授权用户产生有害干扰。然而，由于多径衰落，阴影，接收机不确定性等各种问题带来的重大挑战，导致授权用户的检测失败。利用协作频谱感知(CSS)技术可以最大限度地减少这些问题的影响，并通过利用空间分集来提高检测性能。本文首先介绍了认知无线网络和频谱感测技术的简要历史，然后对协作频谱感知进行了简要的研究，讨论了协作频谱感知的不同类型、技术、协作模型、特征比较，并分析了一些前期研究方案及其所面临的挑战。     

一种信任度模糊分配的合作频谱感知算法

由于无线信道的多径衰落和阴影效应等因素,单个认知用户无法区分频段空闲还是授权用户的信号处于深度衰落中。合作频谱感知运用信息融合技术,通过融合多个认知用户的结果来提高频谱感知的性能。证据理论作为一种有效的不确定性推理方法,在合作频谱感知中已有较好的应用。本文将模糊集与证据理论相结合,提出一种信任度模糊分配的合作频谱感知的算法。各个认知用户首先进行本地能量检测,然后使用正态形隶属函数进行基本概率赋值,根据认知用户的检测结果分配信任度。融合中心接收所有认知用户的证据,按照Dempster组合规则进行融合,最后进行判决。仿真结果表明,信任度模糊分配的合作频谱感知算法在感知性能上或者在算法复杂度上要优于现有的证据理论合作频谱感知算法。      

感知不确定下卫星认知无线网络多频谱接入优化策略

针对卫星认知无线网络频谱感知不确定性较大导致传统频谱接入机制效率降低的问题,该文提出一种基于动态多频谱感知的信道接入优化策略。认知LEO卫星根据频谱检测概率与授权用户干扰门限之间的关系,实时调整不同频谱感知结果下的信道接入概率。在此基础上以系统吞吐量最大化为目标,设计了一种基于频谱检测概率和虚警概率联合优化的判决门限选取策略,并推导了最佳感知频谱数量。仿真结果表明,认知用户能够在不大于授权用户最大干扰门限的前提下,根据授权信道空闲状态动态选择最佳频谱感知策略,且在检测信号信噪比较低时以更加积极的方式接入授权频谱,降低了频谱感知不确定性对信道接入效率的影响,提高了认知系统吞吐量。     

基于HMM和平衡二叉树递归搜索的宽带频谱感知

为了使得二级或无许可证用户在给定宽带上获取空闲的子带以供使用,针对认知无线电中的宽带频谱感知技术进行研究,提出一种有效的宽带频谱感知算法。算法采用隐马尔可夫模型(HMM)对初级用户的动态行为进行建模,以克服目前宽带感知技术的局限性;其次,利用现有窄带感知技术,将感知频带划分为较小的频道,将其建模为一棵平衡二叉树,并对频谱孔洞进行递归搜索。如果检测到有孔洞在频率上相邻,则将它们合并成一个单一的频谱孔洞,使得认知二级用户的容量在整个频带上最大化。仿真实验结果表明,与现有宽带频谱感知方法相比,提出的宽带频谱感知算法具有更好的感知性能增益和更强的鲁棒性。     

基于中继协作的认知无线电性能研究

频谱感知是认知无线电技术的关键。协作频谱感知能够充分利用网络资源,提高网络中认知用户的检测概率,降低认知用户的虚警概率。基于两个认知用户之间的中继协作,研究了协作频谱感知的感知性能与吞吐量的折衷。仿真结果表明：中继协作的频谱感知方法能够使得在充分保证对授权用户不造成干扰即检测概率一定时,能够有效地降低认知用户感知授权用户的虚警概率,缩短＂弱＂认知用户获得最大吞吐量的最优感知时间,提高其最大吞吐量,并提高认知系统的最大吞吐量。     

主用户活跃性对新的认知无线电系统容量的影响

在机会频谱接入认知无线电系统中,认知用户只有在通过感知确定信道空闲时才可以接入授权信道,因此频谱感知对于系统性能影响非常重要。本文提出了基于新帧结构的四元频谱感知模型,考虑主用户活跃性对认知网络吞吐量的影响,采用可同时最大化感知和数据传输时间的新帧结构模型,不需要考虑感知和吞吐量的均衡。理论分析新模型下感知时间,主用户活跃性,目标检测概率,主用户接收信噪比对系统吞吐量的影响,并与传统模型进行对比。     

基于主动频谱感知接入的认知无线电台研究

讨论了所研制的工作于30-512 MHz的基于主动频谱感知接入的认知无线电台。该电台实现了认知无线电动态频谱接入最为关键的几大功能：频谱感知、频谱会合、频谱监视,以及频谱切换。试验结果表明,该电台具备在不依赖于公共控制信道的情况下自动寻找空闲信道建立链路的能力,也具备在当前通信信道上出现主用户信号或其他干扰信号时自动切换到其他空闲信道上继续通信的能力,为认知无线电技术的实用化提供了很好的借鉴。     

认知无线电网络的一种协作频谱感知方案

认知无线电技术能够让非授权用户利用已经分配给授权用户的频段.为了不对首要用户的工作造成干扰,认知用户需要对频谱进行不间断的监测来判断首要用户是否存在.因此,频谱的感知是认知无线电技术的关键.协作频谱感知能够充分的利用网络资源,提高网络中的认知用户的检测概率.文中笔者简单地介绍了一种协作频谱感知的方案.仿真结果表明,通过该方法能够提高网络中认知用户的检测概率,提高网络的检测灵敏度.     

认知无线电网络中的频谱感知技术及面临的挑战

频谱感知作为认知无线电的关键技术之一,允许非授权用户伺机访问未使用的授权频带资源,从而大大改善了频谱利用率,并且具有较低的部署成本和较好的兼容性。文章首先介绍了认知无线电的概念和频谱感知提出的背景;然后详细探讨了频谱感知面临的技术挑战和设计权衡,并考虑了安全性问题;最后对可能威胁频谱感知的安全问题进行了说明并给出了结论。     

无线认知网络国内外研究现状

无线认知网络(Wireless Cognitive Network,WCN)是在认知无线电(Cognitive Radio,CR)技术基础上形成的网络形态,是当今通信技术的前沿研究领域之一。无线认知网络具有高度智能化能力,能感知网络的环境信息和分辨当前的网络状态,并根据这些状态进行相应的规划、决策和响应。WCN主要应用于机会频谱接入(Opportunistic Spectrum Access)主用户(合法的授权用户,具有较高的优先权接入频谱),而次用户(具有认知功能的非授权用户)通过智能感知周围的无线环境,并在对主用户不造成有害干扰的情况下机会接入授权频谱。     

等比缩减的机会频谱接入

重复使用一定的TV频段是机会频谱接入的一个典型应用。在认知无线电机会频谱接入中,为了最大化信道的利用,授权用户与认知用户相互协作共同利用信道。文章将授权用户对信道的占用过程模拟为连续时间马尔可夫过程。认知用户在限制其对授权用户的干扰影响条件下,利用等比缩减的策略对信道进行感知,提出一个最优频谱接入策略,提高频谱的利用率。     

认知电力物联网电视频谱感知方法

基于认知无线电(CR)技术的电力物联网(IOTIPS)通过频谱感知实现对空闲授权频段的接入,可以有效提高频谱利用率,由于电力物联网的通信环境复杂,载波频偏无法避免,提出一种适用于电视频段授权用户数字地面多媒体广播(DT-MB)的复合相关检测算法,可以在大载波频偏条件下保持对DTMB信号稳定的检测性能,提升了通信网络的可靠性.同时基于复合相关检测的协作频谱感知,可以有效降低隐藏终端对感知性能的不利影响,提高认知电力物联网的通信效率.     

基于广义特征值的合作频谱感知方法

现有的基于特征值的合作频谱感知方法要求认知用户各感知节点接收到的授权用户信号具有相关性。针对这个问题,提出了一种基于广义特征值的合作频谱感知方法。该方法利用过去不存在授权用户的感知周期采样协方差矩阵与当前感知周期采样协方差矩阵之间的最大广义特征值(MGED,maximum generalized eigenvalue de-tection)作为检验统计量,以此判决当前感知周期是否存在授权用户信号,从而实现频谱感知。所提方法不需要授权用户信号和噪声功率的先验信息。当认知用户各感知节点上的授权用户信号不相关时,现有的基于特征值的频谱感知方法均失效,而所提频谱感知方法仍然具有较高的检测性能。最后仿真验证了所提方法的有效性。     

CR网络中采用平均检测概率约束的空时二维感知方法

针对认知无线电网络的空闲频谱检测,提出一种采用平均检测概率约束的空时二维感知方法。以检测概率在整个检测区域内的统计平均值,作为从用户（认知用户）接入主用户（授权用户）频谱的约束,并由此设置检测门限,在理论上得到时域、空域及空时二维空闲频谱接入概率。分析和仿真结果表明,与采用检测概率做约束的传统方法相比,以平均检测概率做约束所得到的时域虚警概率和空域虚警概率均降低,认知无线电网络空时二维空闲频谱的接入概率显著提高。      

认知无线电系统中频谱感知方法的研究

由于无线通信技术的飞速发展，因此无线资源频谱日趋紧张．而另一方面现有无线通信网络采用的固定频谱分配策略导致许多已分配的频段在大多数情况下未能被充分利用。认知无线电技术的出现为提高频谱利用率提供了一条新的思路．认知无线电的一个重要要求就是能够动态的感知并接入频段，这就需要人们能够感知出空闲频段。论文主要介绍了认知无线电系统中的频谱感知方法，并运用能量检测法对对OFDM信号进行了仿真分析．     

分段LFM调制随机波形反侦察设计

频谱感知通过搜索空间中的空闲频段或干扰较少的频段,为未授权用户提供频谱接入的机会,是认知雷达中的一项关键技术。众所周知,协作感知可以提高频谱感知的精度,但是往往需要设置专门的控制信道来汇报协作节点的本地感知结果。这种汇报方式不利于节约信道资源。为了解决这一难题,提出了一种直接利用感知信道进行感知结果汇报的协作感知机制。该机制通过本地感知和协作感知的自适应切换及汇报节点的自适应功率控制,不仅提高了频谱感知的精度,而且节约了汇报信道资源。最后,通过仿真实验验证了该机制的有效性。文中提出的协作感知机制对认知雷达系统的设计具有重要的理论和实践意义。     

认知无线电研究综述

认知无线电是一种智能频谱共享技术。它通过感知频谱环境、智能学习并实时调整其传输参数,实现频谱的再利用,可显著地提高频谱的利用率,特别是可让未授权用户使用授权用户的频谱。本文在概述了认知无线电技术的发展之后,重点介绍了认知无线电技术及其应用的研究现状,包括认知无线电的总体概念、相关频谱政策和标准化工作进展、相关关键技术和安全技术的研究,以及它在UWB、Mesh、WRAN中的应用现状。最后对认知无线电技术的发展进行了展望。     

基于Dempster-Shafer证据理论的协同频谱感知算法

认知无线电的首要任务是频谱感知,单个认知用户的频谱感知结果容易受到衰落和多径的影响,本文结合证据理论研究了多个认知用户的协同频谱感知问题.为了在融合中心未知先验信息的条件下实现对授权用户的有效检测,文章基于Dempster-Shafer证据理论,对认知用户的本地感知结果提取证据,然后在融合中心进行融合并判决,提出了一种基于Dempster-Shafer证据理论的协同频谱感知算法.仿真结果表明,该算法能够在融合中心未知先验信息情况下,获得较好的频谱感知性能.