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。     

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。     

采用最小最大准则的协作频谱感知融合

给出了采用最小最大准则实现认知无线电系统协作频谱感知融合的方法,以在主用户出现在授权频段的先验概率未知的情况下利用概率计算实现认知无线电系统的协作频谱感知融合。该方法可实现同步和异步感知信息的融合。仿真验证了算法的性能,并与采用估计主用户出现在授权频段的先验概率并进行基于概率的感知融合算法性能进行了比较。结果表明:给出的算法可有效实现主用户出现在授权频段的先验概率未知时的协作频谱感知融合。     

一种认知无线网络中的协作感知优化方法

认知无线电技术能够显著提高频谱资源的利用率,因此越来越受到学术界的关注。频谱感知是认知无线电的基础,一方面它要求能够快速找到可用频谱,另一方面当授权用户返回时又要求能够快速释放信道避免干扰。提出了一种认知无线网络中多用户协作感知分级方法,并通过数学推导给出最优的分级策略。仿真结果表明,采用所提出的协作频谱感知方法,能够提高认知无线网络的吞吐量。     

基于图论模型的改进型频谱分配算法

认知无线电技术能够感知周围无线电环境并择机使用频谱空洞。文章通过对现有的频谱分配算法研究分析,提出了基于图论着色模型的改进型频谱分配算法。该算法建立在授权用户状态动态变化的基础上,利用频谱下一时刻空闲概率降低授权用户的活动性对频谱分配的影响。仿真结果表明该算法有效提高了频谱概率上的效益并且保证了系统公平性。     

协作频谱感知在认知网络中的应用

认知无线电能够灵敏感知周围环境的变化,通过频谱感知功能发现频谱空洞,使得认知无线电能够与周围通信环境相适应。在认知无线电网络中,认知用户（次用户）必须连续地监控频谱,检测主用户是否存在。如果主用户存在,次用户必须尽快地退出该频段,从而不影响主用户。在文中采用一种协作机制,即两用户进行协作频谱感知,从而提高主用户的检测率,减少了检测时间,并且得到捷变增益。我们用Matlab给出仿真结果。     

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。     

协作认知无线电网络频谱检测性能分析

阴影热点区域环境复杂,信号传输损耗更大,协作中继转播功能能够提高通信性能.文章对阴影衰落信道上多中继认知无线电系统的联合频谱检测概率进行了分析,计算基于解码转发机制的中继器的成功解码概率;分析中继器对于一级和二级用户的中断概率的影响.误警率为0.1和0.05条件下的检测概率、一级系统和二级系统的中断概率等性能的仿真结果表明:中继器协作检测可以提高检测性能;协作中继转播可以在保证授权用户所需中断概率条件下降低认知用户的中断概率;结合联合频谱检测和协作中继转播,能提高系统通信性能,提高频谱使用效率.     

瑞利信道中自适应双门限频谱感知算法研究

频谱感知是认知无线电中的一项关键技术,能量检测、匹配滤波器检测和周期循环频谱检测是认知无线电中频谱感知技术中传统、经典的算法.基于能量检测的频谱感知算法因实现简单且不需要先验信息而被广泛应用,但低信噪比的情况下检测概率会降低,用户的检测性能不足,从而导致认知用户和主用户之间的冲突碰撞次数增多.针对以上存在的问题,在基于自适应频谱感知的基础上,利用噪声功率估计,提出了一种瑞利信道下的自适应双门限频谱感知算法.仿真结果表明,在低信噪比噪声不确定的情况下,这种算法能够大大提高检测概率,有效降低了认知用户和主用户之间的冲突碰撞次数,从而提高频谱的利用率.     

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。     

Cooperative wideband sensing based on cyclostationary features with multiple malicious user elimination

Spectrum sensing is an essential concept in cognitive radio. To overcome the single node sensing issue that arises due to channel impediments, cooperative/multinode sensing is being used. Although cooperation among multiple cognitive users enhances the sensing performance, presence of few malicious cognitive users may severely degrade the efficiency of the system. In this paper, generalized extreme studentized deviate (GESD) and adjusted box-plot (ABP) methods are introduced to increase the sensing reliability of cooperative network by eliminating multiple malicious cognitive users. The performance of the cyclostationary feature detection method is compared with the energy detection method under different channel impediments. The simulation results are carried out with false alarm probability of 0.01 and a detection probability of 0.9. The simulation results reveal that there is a significant improvement in cooperative sensing performance by elimination of multiple malicious user in the network.     

基于能量约束的协作频谱感知算法研究

为了实现绿色节能认知通信的目标,针对协作感知和传输过程中的能量消耗问题,提出了一种基于能量约束的集中式协作频谱感知算法。建立了系统检测寿命最大化的频谱感知模型,对其进行了详细分析,给出了检测寿命最大化对应参数的搜索方法。仿真结果显示,该方法可以在满足检测精度的条件下有效延长认知网络的检测寿命,并提高低信噪比用户参与协作的几率。     

Efficient secondary access with intelligent spectrum sensing in cognitive radio networks

In cognitive radio networks, cooperative sensing can significantly improve the performance in detection of a primary user via secondary users (SUs) sharing their detection results. However, a large number of cooperative SUs may induce great sensing delay, which degrades the performance of secondary transmissions. In this paper, we jointly consider cooperative sensing and cognitive transmission in cognitive radio networks, aiming to achieve efficient secondary access with low sensing overhead under both the sensing time and reporting power limitations, where primary users are guaranteed to be sufficiently protected. We first propose an adaptive sensing scheme to lower the detection time while not degrading the detection probability. Then, based on the proposed adaptive sensing scheme, an efficient cognitive transmission protocol is well designed, which improves the throughput of secondary transmissions while ensuring the QoS of primary transmissions. We analyze the performance for the proposed secondary access framework in terms of misdetection probability, average detection time and normalized secondary throughput, respectively, and derive their closed‐form expressions over Rayleigh fading channels with considering the reporting errors accordingly. We also study the problems of optimizing the number of cooperative SUs to minimize the misdetection probability and average detection time, and maximize the normalized secondary throughput for proposed framework. Simulation results reveal that the proposed framework outperforms the traditional case significantly. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Scheme of Cooperative Spectrum Sensing Based on Adaptive Decision Fusion Algorithm

Spectrum sensing is one of the core technologies for cognitive radios(CR),where reliable detection of the signals of primary users(PUs) is precondition for implementing the CR systems.A cooperative spectrum sensing scheme based on an adaptive decision fusion algorithm for spectrum sensing in CR is proposed in this paper.This scheme can estimate the PU prior probability and the miss detection and false alarm probabilities of various secondary users(SU),and make the local decision with the Chair-Varshney rule so that the decisions fusion can be done for the global decision.Simulation results show that the false alarm and miss detection probabilities resulted from the proposed algorithm are significantly lower than those of the single SU,and the performance of the scheme outperforms that of the cooperative detection by using the conventional decision fusion algorithms.     

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...     

基于最佳中继选择的协作频谱感知方案研究

 本文提出了一种基于最佳中继的多用户协作频谱感知方案,通过认知无线电网络中多用户间的相互协作,可以获得明显的空间分集增益,从而改善认知用户的检测性能．针对所提出的多用户协作感知方案,在瑞利衰落环境下分析了相应的系统检测概率,同时也理论推导了传统非协作方案的感知性能．根据检测概率的解析式,对非协作方案和多用户协作方案,进行了相应的数值实验和性能比较．与非协作感知方案相比,多用户协作方案能够显著提高主用户的检测概率．此外,随着候选中继用户数目增加,多用户协作方案对主用户检测概率的改善量越加明显．