基于干扰对齐的自适应频谱共享算法

当干扰对齐应用于认知无线电网络时,在某些信道状态下期望信号的信干噪比明显下降,影响了主用户的通信质量。因此,提出了一种基于干扰对齐的自适应频谱共享算法。该算法能够根据主用户期望信号的信干噪比,对主次用户的协作方式进行自适应地调整;并在保证主用户通信质量的前提下,共享授权频段。仿真结果表明,该算法能有效解决基于干扰对齐的频谱共享中主用户通信质量下降问题,并在保证主用户性能的同时,提高次用户的接入几率。     

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.     

一种两跳感知系统中断性能优化方案

针对交叉共享方式下的两跳协作感知网络,研究了多个感知用户的协作感测策略,推导了在放大转发传输协议下感知系统的中断概率表达式,并提出了一种联合优化方案.在保证一定频谱感测性能指标的前提下,通过联合优化感测门限、感测时长等参数最小化感知系统的中断概率.理论分析与仿真结果表明,此优化方案能有效改善感知系统的中断性能,提升感知网络传输的可靠性.     

认知无线电自适应频谱感知时间分配机制

为最大化频谱利用率,根据主用户使用信道的频率和次级用户的数据传输需求推导得到最优次级用户数据传输时间.在毫秒级频谱空洞场景下,基于部分可观测马尔可夫决策过程提出一种自适应频谱感知时间分配机制.该机制根据前一时段的信念状态和能量感知结果判断在当前时段内的最优行为.仿真结果表明,该机制能够根据不同主用户和次级用户的冲突概率需求最大化频谱利用率.     

基于次用户优先级的频谱共享动态博弈算法

针对包含多个主用户的主服务和包含多个次用户的次服务在频谱市场中的频谱共享问题,提出了一种认知频谱共享动态博弈算法。引入优先级机制,优先满足次服务中关键任务用户和高实时性业务用户的频谱需求;考虑主服务的收益和次服务的满意度,得到满足稀缺资源分配属性的频谱价格;利用非合作博弈建模次用户间的竞争过程,保证次用户的效用最大化。对静态博弈、动态博弈、动态博弈稳定性的仿真分析证明了该算法在频谱共享中的合理性和有效性。     

基于主用户协作场景下认知用户频谱检测性能分析

考虑协作通信网络和认知无线网络共存的场景,分析了主用户具有中继辅助的情况下,认知用户的频谱检测性能。通过理论分析,得到了认知用户的理论检测概率和虚警概率;同时分析了基于中继采用放大-转发传输模式下,认知用户的检测性能,并将最佳感知时间建模成一个优化问题,从而得到认知用户可以获得的检测时间增益。通过仿真比较了传统检测模型和新型模型的检测结果。仿真表明,理论分析和实际仿真吻合,验证了理论分析的正确性,为今后该模型的研究奠定了理论基础。     

认知无线电网络中的参数优化问题

针对在多协作用户宽带信道情况下,认知无线电网络中当信道增益固定时,检测时间、功率以及带宽分配等参数的优化问题,提出了各参数的联合优化算法.以信道容量为目标函数,给出了最优的资源分配算法.结果表明,该算法能够实现频谱接入并且极大地提高了次用户系统的总信道容量,且资源分配与主用户占用的概率、峰值发射功率和干扰约束等因素有关.在多认知用户网络中,参与合作的用户越多,接收信号的信噪比越高,次用户系统的总信道容量越大.     

认知无线电网络中的最佳可信度频谱检测算法

由于认知无线电网络中的典型硬决策协作频谱检测在数据融合时未考虑各认知用户检测结果的差异性,不能很好地提高检测性能,因此,提出了一种基于检测可信度的协作频谱检测算法.首先,利用各认知用户的平均接收信噪比来获得它们的检测可信度;然后,综合各认知用户的检测结果以及检测可信度来判断授权用户是否使用频带,从而提高了检测性能.仿真结果表明,在低信噪比情况下,相比典型硬决策协作频谱检测,该算法具有较优的接收特性曲线,并在合理选取认知用户检测阈值的条件下,具有较低的检测错误概率.     

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。     

能量有效的频谱感知与接入策略联合优化算法

针对认知无线电网络中次用户节点能量受限问题,提出了一种联合考虑频谱感知和接入策略的能量有效优化算法。根据主用户非时隙接入信道可能与次用户发生碰撞的特点,基于连续时间马尔科夫理论对次用户的频谱感知和接入策略进行建模,在满足碰撞概率约束的条件下,通过合理设置次用户的感知时间和接入概率实现了感知性能与传输能效的有效折衷。仿真结果表明,相对于仅考虑感知时间或接入概率的传统优化算法,所提算法可使次用户的能量有效性得到显著提高。     

干扰温度受限的认知无线电系统中断概率分析

针对一个衰落条件下的多用户认知无线电系统,该系统存在多个并行的认知链路,其发送功率同时受主用户接收端干扰温度的限制以及各自的最大中断概率约束,研究如何通过对各认知链路适当的功率控制来使其非中断传输概率的乘积达到最大,以获得尽可能高的传输效率并保证各链路的共享公平性。首先,对瑞利衰落、信道噪声和用户间信号干扰进行了合理的抽象与建模,并给出了各认知链路的中断概率表达式,将上述各认知链路传输概率乘积最大化问题近似为几何规划问题,从而获得该问题的近似最优解。仿真结果表明,这一近似解与实际最优解基本吻合。     

感知系统中最优感测时间和功率分配

在交叉共享方式下,为了提高感知系统性能,提出一种联合优化方案.在保证一定频谱感测性能指标的前提下,通过优化感测时间和功率分配,得到最小化感知系统的中断概率.理论分析和仿真结果表明,优化方案能有效改善感知系统的中断性能,提升感知网络传输的可靠性.     

删余协作频谱感知性能分析及优化

提出了一种新的基于删余的协作频谱感知方法,通过减少实际发送的本地决策值数来节约控制信道带宽,降低检测性能对认知用户数的依赖; 分析了这种删余协作频谱感知在感知信道和报告信道均存在衰落下的性能,它可以有效解决报告信道衰落所带来的尾感知问题,降低了虚警率; 提出了进一步优化算法,算法在确保主用户受到足够保护的前提下,通过寻找最优的次用户数和相应的检测门限使次用户的接入机会最大化．仿真结果与理论分析相一致．     

一种基于能量检测的双门限协作频谱感知技术

针对认知用户接收到的信号特点,提出了一种基于能量检测的双门限协作频谱感知技术。当信号能量位于两个门限之间时,由数据融合中心根据最大比合并准则再次进行判决,并结合本地判决结果做出最终决策。仿真结果表明,所提方法可以有效地提高检测概率,降低错误概率。     

能量采集衬底式认知协作中继网络安全中断概率分析

能量受限协作中继网络频谱利用率低,生存周期短,无线信道开放性所带来的物理层安全受到威胁,对此,将功率信标辅助射频能量采集技术、认知无线电技术和协作中继网络相结合,构建了一种新的中继节点分散布置的能量收集2跳认知协作中继网络;引入单窃听节点对第2跳传输进行窃听,并结合主动和被动窃听方式提出了最优中继选择和次优中继选择方式,推导了2种中继选择方式下次网络安全中断概率闭合式.数值计算和仿真结果表明,主接收节点和中继数目、中继和窃听节点位置设置、能量采集比例、能量转换效率以及信道容量和安全容量阈值都会对次网络安全中断性能产生显著影响.最优中继选择方式下的次网络安全中断性能明显优于次优中继选择方式.功率信标信号功率或干扰约束的增大使得次网络安全中断概率降低,并趋于饱和.     

协同无线网络中感知传输时间分配与功率控制的联合优化

针对协同无线网络中频谱感知和数据传输两阶段的时间分配及功率优化问题,在充分考虑认知用户在各个信道上的不同传输功率及其对授权用户出现概率的误检或漏检的基础上,提出了放大转发模式下基于最大化系统传输能效的感知传输时间分配和功率控制联合优化方案,并证明了该方案可以通过序列优化的方法来获得其全局最优解.仿真结果表明,协作中继传输方式下所获得的系统传输能效明显优于非中继传输方式,且随着感知传输时间分配比率的减小和授权用户信噪比的增加,系统性能将得到进一步提高.     

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．     

基于直传和全双工中继的CR-NOMA系统中断性能分析及功率分配研究

非正交多址接入(NOMA)是5G网络的关键候选技术之一,与认知无线电(CR)技术相结合形成的CR-NOMA系统,能够实现更高的频谱效率、更大的吞吐量和更低的传输延迟。本文将协调直传和中继传输(CDRT)技术引入CR-NOMA系统,其中CDRT表示次级源(SS)直接与近端用户通信,而仅通过中继与远端用户通信。在非理想串行干扰消除(SIC)和全双工(FD)中继情况下,推导了NOMA用户中断概率(OP)的精确闭式表达,并获得了在干扰温度限制(ITC)或者SS发射功率趋近于无穷时,用户OP的渐近表达式。此外,基于用户公平性和OP性能,提出用户功率分配因子优化算法。蒙特卡洛仿真验证了理论分析与实验结果的一致性。经过所提算法优化后,用户之间的公平性增加,系统总速率明显增大。     

基于概率密度估计的认知无线电动态频谱接入算法

提出一种基于概率密度估计的动态频谱接入算法,通过由支持向量机拟合出的授权频段空闲时长的概率密度,对信道状态进行评估,认知无线电用户根据信道状况选择接入. 该算法可以进行自适应调整,具有良好的实用性与灵活性. 仿真结果表明,所提出的算法可以有效降低信道的冲撞率,同时提高认知无线电用户的吞吐量和服务质量.