Rayleigh信道下多用户合作能量检测方法的研究

认知无线电是一种基于软件无线电的新的智能无线通信技术.首先介绍了认知无线电系统中的频谱感知方法,然后对rayleigh衰落信道下的多用户合作能量检测方法进行了研究,并比较了能量检测法下单用户检测和多用户合作检测在rayleigh衰落信道下的性能.仿真和分析表明:多用户合作能量检测能在很大程度上消减信道慢衰落的影响,从而提高能量检测的可靠性.结果可对rayleigh信道环境下的频谱感知系统方案的设计提出具有参考价值的建议.     

一种认知无线电中自适应感知门限设置方法

频谱感知技术是认知无线电(CR)的关键技术,频谱检测的可靠度和精度决定了是否会影响主用户的正常通信及认知用户能否有效利用频谱.在频谱检测的众多方法中,能量检测法是一种常用的方法,但能量检测器的门限很容易受到噪声功率变化的影响,影响主用户的正常通信.笔者提出一种自适应背景噪声的门限设置方法,通过引入门限评价指数作为衡量频谱感知效率和频谱资源利用率的度量指标,使得认知用户在不同的应用环境中能自适应地设置频谱感知门限,达到更充分利用频谱资源和更有效传送信号的目的.仿真证明,该方法确定的门限能够随着噪声条件的改变而改变,显著提高了能量感知方案的性能.     

基于DWPT的可变分辨率频谱感知方法研究

频谱感知是认知无线电实现的前提.为实现高效多分辨率频谱感知,快速找到可用的频谱空洞,提出了一种基于离散小波包变换(DWPT)的可变分辨率自适应频谱能量检测法.该法利用小波包变换的分层分解和阈值去噪特性,解决了小波包分解过程中的子带排序混乱问题,有效消除了噪声不确定性对检测性能的影响,并可根据需求选择需要的分辨率和频带进行感知,降低了运算复杂度.仿真结果及其分析表明,所提出的方法具有检测精度高、算法简单、灵活性强等优点,适合用来对认知无线电频谱环境进行快速感知.     

认知无线电宽带频谱感知试验研究

该文介绍了宽带频谱感知方法,基于软件无线电体系结构设计了一种宽带频谱感知试验平台,并以实际信号进行了试验分析.结果表明多抽头谱估计性能优于基于FFT的信道化宽带能量检测;基于前向连续均值切除法的频谱感知方法能较好的得到频谱空穴信息.     

基于认知无线电的LTE系统频谱感知方法

提出一种认知无线电技术框架下LTE系统中femtocell的频谱感知方法. 在该方法中, femtocell对上行频谱进行能量检测, 通过一种两步决策的频谱感知技术, 发现周围正在承载业务的macrocell用户, 并进一步对其承载的业务类型进行识别, 根据不同的业务类型, 调整感知周期, 使其在femtocell取得的吞吐量和耗费的感知能量之间进行有效折中. 仿真结果表明, 该方法可在控制对macrocell用户的干扰和控制感知开销的情况下, 提高femtocell小区的吞吐量, 提高系统性能.     

认知无线电中协作能量概率分布频谱感知方法

提出了一种基于能量概率分布（EPD）的协作频谱感知算法,以提高认知无线电的检测性能．与传统能量检测使用能量均值做为检测统计量不同,EPD感知算法中的协作感知次用户统计大于给定门限值的采样信号个数,并传送给数据融合中心,数据融合中心将所有统计结果进行叠加,并与噪声的能量概率密度进行相关运算来获得判决结果．利用高斯近似理论分析所提出的EPD协作频谱感知算法的检测性能．仿真结果表明,协作用户数越多,新提出算法的检测性能比传统协作频谱感知硬判决算法越有优势,同时又不需要任何主用户的先验信息．     

干扰系统先验信息未知的宽带能量检测

为了使感知无线电在宽带频谱中对干扰系统先验信息未知的信号进行能量检测时获得更好的检测性能,建立了一个基于采样的宽带频谱模型并且推导出了基于最小错判率准则的判决门限闭式解.仿真结果表明,在宽带信号能量检测中采用最小错判率准则比使用传统窄带信号能量检测判决准则能在干扰系统先验信息未知的情况下获得更好的信号检测性能.     

基于最小误检概率的最优感知用户数目优化算法

频谱感知是认知无线电系统的关键技术之一,协作频谱感知能够提高频谱感知性能。首先定义了修正后的误检概率,然后以能量检测为基础,推导了在不同判决门限下为使误检概率达到最小的最优感知用户数目,并根据最优感知用户数目进行协作频谱感知。仿真结果表明,与传统的K秩准则相比,文章所提算法能够有效提高感知性能。     

基于分布式压缩感知的宽带协作频谱感知算法

针对认知无线电中传统的宽带压缩频谱感知算法计算复杂度高、检测实时性差的缺点,提出基于分布式压缩感知信道能量观测差值的宽带协作频谱感知算法。该算法无需重构T+1时刻的信号频谱,只需重构T+1时刻与T时刻的信道能量差值,进而得到T+1时刻的信道能量;另外,为减少深衰落、阴影衰落等不利因素的影响,采用多个次用户协作频谱感知。数值分析表明,该算法所需的平均感知时耗为直接重构T+1时刻的信道能量算法的50%左右,且获得了检测概率大于0.95的检测性能。     

同时收发的认知干扰机频谱感知

为了增强复杂电磁环境中同时收发认知电子战干扰机的作战能力,基于一般能量检测算法,提出一种改进的认知干扰机频谱感知算法,推导出该算法对作战目标信号感知的虚警概率和检测概率的理论表达式.仿真结果表明:所提频谱感知算法能够有效地降低自干扰对同时收发认知干扰接收机性能的影响,提升认知干扰机对作战目标的电磁频谱感知能力.     

一种认知无线电联合检测算法的改进

为了改进在不同信噪比情况下多个认知用户联合检测的性能,在已提出的两个用户基于能量检测的联合检测算法基础上,提出了具有分组思想的多用户基于能量检测的联合检测算法。根据接收信号能量对各组用户的判决门限进行调整,提高各组的联合检测概率,以此提高整体的联合检测概率。通过实验仿真,表明本文所提出的多用户联合检测算法,能够提高联合检测性能。     

低信噪比下基于双检测长度的频谱感知算法

针对现有认知网络中低信噪比条件下频谱感知性能差、速度慢的问题,提出了一种基于双检测长度的感知算法．该算法先进行一次短数据长度能量检测,当第1次判决主用户不存在时,再进行第2次长数据长度能量检测,并作出最终的感知判决．从理论上推导了平均样本数、检测性能、算法复杂度等重要性质．基于matlab的仿真结果验证了理论推导的正确性,表明所提算法在低信噪比条件下,在感知性能较传统能量检测算法有所提升的同时,具有更少的平均样本数和更低算法复杂度的特点,并有望应用于未来实际认知网络中．     

基于小波去噪的协作空闲频谱检测性能

为解决低信噪比（SNR：Signal to Noise Ratio）时引起检测性能突变的问题,分析了能量检测在不同SNR下的检测效果,在进行频谱检测前先对信号进行去噪处理,以改善能量检测在低SNR下的检测性能。在此基础上,将改进的能量检测算法应用到协作空闲频谱检测中,保证各个CR（Cognitive Radio）节点检测性能有一定的可靠性,从而改善协作检测的检测效果。仿真结果表明,对经过小波信号处理后的各节点的检测结果进行融合协作,与以往的协作检测方案相比,ROC（Receive Operating Characteristic）曲线有了明显改善。     

主用户随机接入/离开模型下的频谱感知性能

经典的频谱感知性能分析方法通常假设主用户信号占满整个感知时隙,但实际上主用户可能在感知时隙的任意时刻接入或离开,针对这一情况,依据主用户随机"接入/离开"行为特征进行建模,在此基础上展开频谱感知性能的分析.首先,根据主用户接入或离开时刻在感知时隙内的位置,分4个场景进行讨论,得到主用户信号在感知时隙内持续时长的概率表达式;然后,采用能量检测方法,通过理论推导获得次用户平均检测概率的函数表达式.数值仿真结果验证了理论推导的合理性,同时表明主用户的随机"接入/离开"行为不仅显著影响感知性能的变化趋势,还使得次用户的感知最大降低达50%以上.     

Novel anti-noise-uncertainty spectrum sensing algorithm based on power spectral density segment cancellation

Since noise uncertainty seriously degrades the spectrum sensing performance of energy detection algorithms, a novel spectrum sensing algorithm based on the power spectral density segment cancellation (PSDSC) is proposed. This spectrum sensing algorithm, which can yield real-time and robust performance, makes use of the un-correlation of different power spectrum lines and takes the ratio of some PSD (power spectral density) lines to the residual PSD lines as the detection statistics. Theoretical analysis and simulation results show that the PSDSC algorithm can overcome the noise uncertainty problem effectively and that the decision threshold does not vary with the ambient noise level of secondary users. The PSDSC algorithm could offer a high probability of detection (P_d) at a low probability of the false alarm (P_fa) for a wide range of signal to noise ratios (SNR) and could be applied to spectrum monitoring and cognitive radio systems in the complex electromagnetic environment.     

基于阈值优化的频谱感知算法

协方差绝对值（Covariance Absolute Value,CAV）感知算法使用固定阈值和固定虚警概率的频谱感知策略,无法保证在任何时候都能使频谱感知性能达到最优。提高频谱感知性能包括降低对主用户的干扰概率并提高空闲频谱的利用率,即最大限度地降低漏检概率与虚警概率。为此,本文对协方差绝对值感知算法进行改进,提出了不同信噪比下自适应阈值的优化方法使频谱感知误差（漏检概率与虚警概率的代数和）达到最小。实验结果表明,本文算法有效降低了频谱感知误差,提高了检测概率,特别是在信噪比较低的情况下性能改善较为明显。     

最小信道检测开销的协作频谱感知算法

在资源受限的无线电认知网络中,协作频谱感知技术的应用提升了系统性能,却同时增加了信道检测开销.选择合适的系统参数可以有效地降低信道检测开销.采用能量检测方法,分别对单用户和多用户频谱感知系统模型进行了分析,提出信道检测开销优化算法并推导出数学表达式,理论上证明了检测开销必然存在一个最小值,同时给出了算法思路和实现步骤.仿真结果也验证了系统参数优化的有效性和最小信道检测开销算法的合理性.     

利用多分辨率频谱分析的频谱感知方法

频谱感知是认知无线电关键技术之一,通常宽频带感知技术复杂度高。该文讨论了利用多分辨率频谱分析的频谱感知原理和实现方法,提出了实现频谱空穴检测的动态门限选取方法。详细仿真分析了频谱分析参数对频谱感知的影响,给出了该方法的频谱检测性能。该方法能在宽频带内迅速可靠地发现频谱空穴,实现简单,计算复杂度低。     

非同分布高斯信号背景下基于增强能量检测的协作感知

能量检测算法应用于无线通信场景中时存在信噪比（SNR）墙和噪声不确定性问题,对此,在认知无线电非同分布高斯信号背景下,提出了基于增强能量检测的协作感知算法.在低SNR条件下,给出了采用增强能量检测算法的次用户检测概率和虚警概率,并推导出达到最小总错误率的最优协作用户数表达式.理论分析和仿真实验结果表明,相对其他克服噪声不确定性的能量检测算法,所提出的算法具有更优的检测性能.