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。     

相关盒维数的分步合作频谱感知方法

提出一种基于分形相关盒维数的分步合作频谱感知方法,通过对信号进行自相关运算,求取其盒维数值,利用恒虚警检测得到判决门限进行判决。在所有认知用户中随机选择参与运算的认知用户,并反馈有益信息。仿真结果表明,该方法在保证检测准确率的同时,降低了认知系统合作频谱感知所带来的额外开销和频谱检测时长,减轻合作控制中心的负荷,整体上提高了认知系统的检测性能。     

基于自适应决策融合的合作频谱感知方法

频谱感知是认知无线电(CR)的关键技术之一。在该机制中,对主用户(PU)信号的可靠检测是实现CR的前提。提出一种基于自适应决策融合的合作频谱感知算法用于频谱感知,该算法通过估计PU的先验概率与各个CR用户(SU)的漏检及虚警概率,然后运用Chair-Varshney准则对局部判决进行决策融合以得到全局判决。仿真结果表明,采用该方案的全局虚警和漏检概率明显低于单个SU,可有效提高CR系统频谱感知的可靠性。     

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。     

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。      

认知无线电基于感知信息量化的合作频谱感知

针对认知无线电频谱感知性能的提高与传输开销的矛盾,研究了一种基于感知信息量化的合作频谱感知模型,在此基础上,研究了感知信道信噪比、认知用户数对检测概率的影响以及感知时间、信噪比对虚警概率和吞吐量的影响,并将检测性能与软判决和硬判决比较。理论分析和仿真结果表明,该方法在每个认知用户只增加1 bit传输开销的前提下能够极大地改善检测性能,实现了频谱利用率与传输开销的较好权衡。     

认知无线电中基于感知信息量化的合作频谱感知

针对认知无线电频谱感知性能的提高与传输开销的矛盾,本文提出了一种基于感知信息量化的合作频谱感知方案。该方法对各认知用户的本地检测结果采用3个判决门限进行2比特位的量化,在融合中心处对量化信息加权处理后,得到最终主用户是否存在的判决。本文详细研究了采用该方案的检测概率,虚警概率和吞吐量,理论分析和仿真结果表明,该方法在每个认知用户只增加1bit传输开销的前提下能够极大的改善检测性能,实现了检测性能与传输开销的较好权衡。     

基于DOA估计的认知无线网络频谱感知

认知无线电技术中频谱感知性能的优劣直接影响认知通信系统的性能。针对该特点提出了认知无线电网络中基于波达方向（ DOA)估计的主用户频谱感知模型,即单主用户多次用户和多主用户多次用户的系统模型,选取基于特征分解的多重信号分类（ MUSIC)算法分析两种模型的感知性能,包括虚警概率、漏检概率、最小总错误概率、算法复杂度等,获得了闭值表达式,最后在两种模型下对算法进行了仿真。仿真结果表明：各参数主要影响虚警概率,而漏检概率几乎不受影响,验证了方法的有效性。     

基于认知无线电网络的用户合作频谱检测

介绍认知网络中认知用户合作检测算法在降低检测时间以及提高检测灵敏度的优势,构建认知网络中简单的两用户合作协议和非合作协议下的检测系统模型,在此基础上时多认知用户合作情况进行了分析比较.最后对认知网络环境中不同概率参数以及不同数目合作节点的检测性能进行了仿真研究.结果表明,当虚警概率α很小时,采用认知用户的合作感知方法可得到高检测概率,且能降低将近35%的检测时间,有效提高检测主用户的灵敏度.     

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。      

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。     

集中式双非参量累积和的合作频谱感知技术

针对认知无线电网络频谱感知的检测时延降低问题，提出了一种采用双非参量累积和的合作频谱感知方法。在单主用户认知网络中，本地认知用户执行非参量累积和算法，处理能量观测数据，以缩短检测时延，减少对主用户先验信息的需求，同时为了降低带宽开销，只向融合中心传输1比特的预判决结果。融合中心在噪声干扰下接收融合预判决结果，执行非参量累积和算法，累加判决统计量，对主用户信号是否存在进行最终判决。仿真结果表明，在10%的虚警概率下，相比于传统的非参量合作频谱感知算法，双非参量累积和算法具有较低的检测延迟。      

一种基于能量检测的协作式频谱感知算法

为提高认知无线电系统中频谱检测的可靠性,提出了一种基于能量检测的协作式频谱感知算法。利用授权用户的状态在相邻感知帧之间变化的概率小这一特性,通过将当前感知帧的能量值与相邻值相结合来判断授权用户状态,这样当授权用户使用授权频段时,所提算法能有效减小采样信号能量值骤减时发生误判的概率。另外给出了所提算法检测概率和虚警概率的闭式表达式。理论分析和仿真结果表明,所提算法比传统的协作式频谱检测算法检测性能好。     

基于能量检测的频谱感知方法研究

认知无线电是一种用于提高无线通信频谱利用率的新的智能技术,检测频谱空穴是否存在是实现认知无线电的前提和关键技术之一.首先简述认知无线电的背景和概念,针对认知无线电的频谱感知功能,介绍了基于能量检测的频谱检测方法,并在Matlab环境下进行了仿真实验,比较在相同的虚警概率情况下的检测概率与信噪比的关系.仿真实验结果表明,在相同的虚警概率时,当信噪比大的时候,检测概率越大.     

认知无线电网络中基于信任的合作频谱感知框架

文中提出了一种基于信任的合作频谱感知框架.通过本地感知差异、感知位置因素、控制信道条件为参与频谱感知的用户建立信任,准确地权重决策中心的单用户感知信息.仿真结果表明,在一定虚警概率的约束条件下,该框架应用于具体模型时具有较低的漏检概率.     

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。      

多任务群智频谱感知算法

频谱感知是认知无线电系统中的关键技术。本文将群智感知的激励机制与协作频谱感知有效结合,提出了一种基于多任务群智感知的协作频谱感知算法。该算法考虑检测概率和感知时间建立了参与感知的次用户效用函数,次用户通过优化感知时间得出次用户的最优效用并确定感知的信道,通过贪婪算法在有限预算限制下来选取参与感知的次用户,在次用户感知完成后发放一定的报酬,以激励次用户参与频谱感知的积极性。仿真结果表明,该算法可以同时感知多个信道,通过激励提高了次用户的参与度,使得协作频谱检测概率得到有效的提升。      

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,...     

基于认知无线电的合作频谱感知算法研究

在认知无线电网络中,认知无线电用户需要准确、实时地检测到授权用户的存在以及闲置的频带。认知无线电中的合作频谱感知类比于无线传感网络中的分布式决策,即每一个传感器做出本地判决并将这些判决结果汇报给融合中心,再根据某种融合准则做出最终的判决。融合准则主要分为OR规则和AND规则。传统合作频谱感知是指所有的认知用户都参与合作。文中通过分析传统合作频谱检测的不足之处,提出只选择具有较高信噪比的认知用户参与合作。从仿真结果看出,此方法的检测性能较之传统的合作检测算法有了很大的提高。     

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。