基于信任簇的协作压缩频谱感知新算法

频谱感知是实施认知无线电CR的关键问题。一些恶意用户篡改数据,降低了频谱感知性能。为此,提出面向恶意用户环境的基于信任簇的压缩频谱感知TCCSS算法。先利用最大似然ML估计簇离主级用户的距离,并与预设的门限值比较,寻找到信任簇。然后,依据信任簇提供的信息,使用压缩频谱感知算法对信道状态进行检测。仿真结果表明,提出的TCCSS算法能够有效地应对恶意用户的环境,准确地检测恶意用户,同时保持高的频谱检测率。     

基于信任度与信噪比的认知无线电协同频谱检测

无线网络中存在信噪比较高的恶意认知用户的情况,为了有效利用可靠的认知无线电(CR)技术用户的本地感知结果,提出了一种基于信任度的信噪比比较协同频谱感知算法,可有效剔除认知网络中存在的信噪比较高的恶意认知用户。仿真实验表明,在存在恶意认知用户的认知无线电网络中,该算法检测性能优于传统的或准则(OR)数据融合的协同频谱感知算法以及基于信噪比比较协同频谱感知算法。     

基于 Gerschgorin 圆盘理论的认知无线电宽带频谱感知

摘 要：提出了基于Gerschgorin圆盘理论的宽带频谱感知算法：Gerschgorin似然估计算法和Gerschgorin圆盘半径迭代算法。通过在宽带频谱感知中引入Gerschgorin圆盘理论,将认知无线电用户频谱观测数据中噪声圆盘空间和信号圆盘空间进行分离,并基于对主用户所占用子频段集合势的估计,实现对宽带授权频谱中多个子频段状态的监测。为了进一步提高感知性能,还提出利用宽带频谱中主用户信号占用子频段的连续性特性改善算法性能。理论推导和仿真结果表明,在信噪比较小时,Gerschgorin似然估计算法较基于信息论准则的宽带感知算法具有更稳定的检测性能;Gerschgorin圆盘半径迭代算法与传统能量检测方法相比,优势在于不依赖任何噪声功率先验信息,且在采样次数较少情况下的感知错误率较小。因此,基于Gerschgorin圆盘理论的频谱感知更适合于实际CR系统,可为宽带频谱感知提供行之有效的算法实施方案。     

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.     

认知无线网络按需协同感知和信道分配

结合路由发现和维护过程中控制消息的广播特性,提出将频谱协同感知和信道分配的交互信息部分融入路由控制消息的方法。认知用户的信息交互随按需路由发现过程而启动,并在路由沿线建立协同感知节点簇,利用路由维护消息对该节点簇进行维护。同时以认知网络容量最大化为目标,提出将频谱协同感知和信道分配联合设计。仿真分析表明,减少了认知用户的信息交互开销,缓解了认知无线网络中控制信道的瓶颈影响,对空闲频谱进行了高效再利用。     

基于可靠次用户信息的协作频谱感知算法研究

对认知无线电系统最基本要求之一就是次用户必须有能力以高的精确率来确定主用户是否存在。而以前对认知无线电频谱感知的研究表明:在实际认知网络中次用户之间的相互协作可以提高其频谱检测性能。然而,对于协作频谱感知而言,随着协作次用户数目的增加,势必会增大用于传输本地检测结果到融合中心的专用控制信道带宽,从而增加系统开销。该文在控制信道带宽有限的约束条件下,提出一种通过考虑可靠次用户信息的协作频谱感知算法来进一步改善频谱检测的性能。该算法的基本思想:只有具有可靠的本地检测结果的次用户才发送自己的检测结果到融合中心,否则,该次用户不发送任何信息。同时,对提出的该算法在理论上进行了推导,通过仿真结果表明:在控制信道带宽受限的约束下,相比于传统的或门协作频谱感知算法,提出的算法能够大大改善对主用户的检测性能。     

基于加权平均一致算法的宽带压缩频谱感知

在认知无线电(CR)网络中进行频谱共享接入,首要的任务是进行频谱感知,并发现频谱空洞。基于认知无线网络中信号频域的固有稀疏性,本文结合了压缩感知(CS)技术与加权平均一致(weighted average consensus)算法,建立了分布式宽带压缩频谱感知模型。频谱感知分为两个阶段,在感知阶段,各个CR节点对接收到的主用户信号进行压缩采样以减少对宽带信号采样的开销和复杂度,并做出本地频谱估计;在信息融合阶段,各CR节点的本地频谱估计结果以分布式的方式进行信息融合,并得到最终的频谱估计结果,获得分集增益。仿真结果表明,结合压缩感知与加权平均一致算法增强了频谱感知的性能,比在相同的CR网络中使用平均一致算法时有了性能上的提升。      

基于随机矩阵理论的协作频谱感知

认知无线电频谱共享技术在新一代无线通信网络中具有广泛的应用前景,频谱感知是其中最重要的环节。该文提出了一种新的在多认知用户环境中,基于大维随机矩阵理论的协作频谱感知算法。充分利用随机矩阵的渐近谱分布特性及小样本下最大特征值收敛特性来提高感知性能。理论分析和仿真结果均表明,新算法性能明显优于同类算法和典型的能量检测算法。     

协作频谱感知中数据融合与决策算法比较

协作频谱感知中融合多个认知用户的本地检测结果并准确判决至关重要.研究了基于大数合并的硬判决和基于置信(最大似然)合并的软判决,对不同算法的检测性能和复杂度进行了定性和定量的分析和比较.指出未来协作频谱感知中应结合协作用户数的优化和控制信道条件进行数据融合和决策算法设计.     

一种贪婪的异构多信道并行合作频谱感知方法

为了同时对多个异构信道进行有效地合作频谱感知,并克服现有方法中只考虑检测准确性而忽略感知开销和系统效益,忽略不同认知用户对不同异构信道感知性能的差异以及参与合作感知的认知用户较多等问题,提出了一种贪婪的异构多信道并行合作频谱感知方法。根据对感知开销和传输收益的定义,充分考虑不同认知用户对不同异构信道感知性能的差异,利用贪婪算法在多个认知用户和多个异构信道间最优地进行感知任务分配,使总系统效益最大。仿真结果表明,所提方法与基于迭代匈牙利的并行合作频谱感知方法、改进的基于迭代匈牙利的并行合作频谱感知方法和随机的合作频谱感知方法相比,能够获得较高的总系统效益,且所需的参加合作感知的认知用户数较少。     

Dynamically optimized spatiotemporal prioritization for spectrum sensing in cooperative cognitive radio

In this paper, an enhanced cooperative, statistics-driven spectrum sensing algorithm, called Dynamically Optimized Spatiotemporal Prioritization (DOSP), is developed for improving spectrum sensing efficiency in the media access control (MAC) layer of cognitive radio (CR) systems. The target of the DOSP algorithm is to improve spectrum sensing efficiency and achieve better spectrum access opportunities by prioritizing channels for fine sensing. The sensing priority is determined dynamically and intelligently based on an optimal statistical fusion that jointly considers both the local statistics obtained by the individual cognitive radios as well as the long-term spatiotemporal statistics obtained by other cognitive radios in the network. As such, the individual cognitive radio peers work together to get the most out of available spectrum opportunities. Numerical results demonstrate that the proposed DOSP algorithm is capable of achieving better performance compared with recently reported cooperative spectrum sensing methods in terms of overhead and percentage of missed spectrum opportunities. Furthermore, results show that the DOSP algorithm is more robust to the environment of low cognitive radio densities than that by using other state-of-the-art cooperative spectrum sensing methods.     

D-S证据理论在认知无线电中的应用

针对认知无线电（CR）中协作频谱感知时信息不确定性带来严重的性能影响,在协作开销允许的情况下,人们渴望得到感知增益很高的协作感知方案。由于D-S证据理论在决策系统中处理不确定性信息时能获得令人满意的性能,使得其在认知无线电中的应用会起很重要作用。一种基于D-S证据理论的协作频谱感知新方案被提出和发展。该方案能有效地提高...     

空间相关信道下一种合作感知节点集合选择算法

在空间相关信道条件下随着合作感知节点数目的增加,新增合作感知节点所带来的性能增益将会越来越小并趋近于零,同时系统资源使用效率也将会随着合作感知节点数目的增加而降低,因此在选择合作感知节点数目时需要在感知性能与资源使用效率之间进行折衷。本文提出了一种合作感知节点集合的贪婪选择算法。该算法首先在对感知性能和资源使用效率进行折衷的基础上得到判决门限,并依此判决门限选择满足条件的合作感知节点集合。仿真结果证明了所提出算法的有效性与可靠性。      

多天线感知无线电中的协作频谱感知算法

不同于以往单天线感知用户的频谱感知研究,该文提出多天线情形下基于最优功率分配和协作分集的频谱感知算法。根据信道条件利用奇异值分解(SVD)在每根天线上进行功率注水,并考虑多天线情况下两用户网络协作频谱感知授权用户的判决检测过程,利用基于指数衰减的路径损耗模型,分析多天线感知网络的各态历经容量和检测授权用户的概率及时间。理论分析及仿真结果表明,多天线感知用户通过最优功率分配和协作频谱感知不仅使感知网络具有最大的各态历经容量,同时改善系统的检测性能。     

Femtocell网络中基于双门限的两层协作频谱感知技术

在Femtocell和Macrocell构成的两层异构网络中,前人提出运用认知无线电的技术来解决网络中存在的干扰问题,但大多数研究主要集中在频谱资源的管理上,没有提出高效的频谱检测方法。本文结合认知无线电中频谱感知技术提出了基于双门限的两层协作频谱感知,检测出空洞的频谱资源分配给Femtocell用户使用,既能提高频谱资源的利用率,又能有效的抑制Femtocell与Macrocell之间的干扰。文中推导出了Femtocell用户基于双门限的两层频谱感知的检测概率和虚警概率,给出了Femtocell网络中感知信息两比特编码的融合准则和基于双门限的两层协作频谱感知的具体实施方法。仿真结果表明,所提算法能够有效提高Femtocell用户的频谱检测概率,通过对感知信息进行两比特编码,再将编码后的信息发送至融合中心进行融合,能够有效的提高整个系统的检测性能,抗噪声能力强。      

Sensor node-assisted asynchronous cooperative spectrum sensing for cognitive radio network

In order to take advantage of the asynchronous sensing information, alleviate the sensing overhead of secondary users （SUs） and improve the detection performance, a sensor node-assisted asynchronous cooperative spectrum sensing （SN-ACSS） scheme for cognitive radio （CR） network （CRN） was proposed. In SN-ACSS, each SU is surrounded by sensor nodes （SNs）, which asynchronously make hard decisions and soft decisions based on the Bayesian fusion rule instead of the SU. The SU combines these soft decisions and makes the local soft decision. Finally, the fusion center （FC） fuses the local soft decisions transmitted from SUs with different weight coefficients to attain the final soft decision. Besides, the impact of the statistics of licensed band occupancy on detection performance and the fact that different SNs have different sensing contributions are also considered in SN-ACSS scheme. Numerical results show that compared with the conventional synchronous cooperative spectrum sensing （SCSS） and the existing ACSS schemes, SN-ACSS algorithm achieves a better detection performance and lower cost with the same number of SNs.     

考虑恶意节点的CRN合作频谱感知方法

基于带有恶意节点的更为实际的频谱感知环境,研究了基于合作感知的频谱共享网络模型,次级用户将会根据合作感知结果动态地调整其发射功率。为了防止恶意节点对感知系统的感知性能造成严重影响,研究了如何进行合作感知以提高感知性能。在一定的检测概率和相关功率约束下,建立了一个以最大化次级网络的吞吐量为目标函数的优化问题。仿真实验首先突出说明了恶意节点数目对频谱感知影响重大,同时还表明无论是否存在恶意节点,提出的算法均可有效地计算出最优的感知时间和发射功率,且在降低最大干扰功率限制和最大发射功率限制时,网络的吞吐量是增大的。     

最大系统效用合作频谱感知优化算法

认知系统性能可以通过合作频谱感知技术的应用得到显著提高,但是由于随着参与频谱感知的认知用户数量增加,而必然会导致系统资源消耗增大。在综合评估系统性能和系统资源效率效用的基础上,通过科学选取感知时长和认知用户数量的策略,提出最大系统效用合作频谱感知优化算法。仿真结果表明,在系统探测概率确定的条件下,通过选择恰当的认知用户数量和感知时长,认知系统效用可以提升到最高。      

基于统计可信度的压缩感知协作频谱检测算法

压缩感知为认知无线电的宽频谱感知提供了一种新的方法和思路。基于压缩感知的原理,提出了一种多认知用户协作场景下基于用户统计可信度的协作频谱检测算法。该算法使用正交匹配协作追踪算法获得认知区域内的频谱占用情况,根据不同认知用户频谱检测的历史准确度综合判定用户感知结果的统计可信度。仿真结果表明,该算法在不同用户数、不同采样值、不同信噪比变化范围下其检测性能均优于传统算术平均方法,有效改善了检测性能。