认知无线电空闲频谱的联合检测算法

为了提高认知无线电中感知用户对主用户(弱信号)的检测性能,提出了一种多个感知用户合作的分布式优化联合检测算法.该算法在知道主用户信号和噪声的概率分布的条件下,通过最优化理论中的逐步二次规划法,联合求解检测系统的最优融合准则和各感知用户的最优判决门限,使系统联合检测概率取极大值.该算法不受接收机检测方式的限制,数值求解收敛速度快.仿真结果表明,感知用户为5个、融合中心虚警概率为0.1、相关符号累积为255次、不同融合准则下各感知用户信噪比相同时,与最好的固定融合准则检测算法相比,该算法使联合检测概率在高斯白噪声信道和平坦瑞利衰落信道中分别提高了13%和5%.     

双选择性衰落信道下的频谱感知

为提高双选择性衰落信道环境下频谱感知性能,提出了一种基于改进的复指数基扩展模型进行信道建模的频谱检测方法.该方法是在一般的复指数基扩展模型的基础上,采用一种能自适应移动速度的基函数,在恒虚警概率条件下,利用接收信号的循环特征,对授权用户的频谱进行感知.实验结果表明,在低信噪比和认知用户移动速度不断变化的环境下该方法有较好的检测性能.     

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。     

降低时隙开销的增量式协作频谱感知

为降低时隙开销,提出一种增量式协作感知算法.在时隙1,若非授权用户获得的能量检测值大于上门限则全局判定授权用户存在,若小于检测门限则全局判定授权用户不存在;否则,进一步在时隙2与协作用户采用"与"融合规则协作感知.在满足目标虚警概率与检测概率的前提下,以最小化时隙开销为目标函数优化门限.模拟结果表明,与传统算法相比,当目标虚警概率与检测概率设为10%与90%且信噪比为10 dB时,增量算法时隙开销可降低90%左右而感知性能仅降低3%左右.     

一种基于多个循环频率的联合循环谱感知方法

认知无线电是提高频谱利用效率的一种有效途径,快速可靠地检测到主用户和频谱空穴是认知无线电实现的关键和前提.循环平稳检测是认知无线电中进行频谱空穴检测的可靠方法,可以在低信噪比时有效检测出授权用户是否存在.针对单循环检测不能充分利用信号所包含信息的缺点,提出了将Chair-Varshney数据融合准则的思想应用于循环频谱检测的改进算法,使用多个循环频率处的循环谱进行联合检测.仿真分析表明:改进算法充分利用了各单点循环频率上的循环谱信息,在低信噪比时有更好的检测性能.     

基于循环谱特征的楼宇室内频谱感知算法

针对目前楼宇室内环境中,信道多径衰落和噪声不确定性等低信噪比情况下主用户信号检测性能较低的问题,提出了一种基于支持向量机(SVM)的主用户信号频谱感知算法.该算法融合了循环平稳特征检测和SVM算法的特点,对信号循环平稳特征参数进行特征提取,作为训练样本和待测样本,再采用SVM算法分别对有无主用户情况下的信号进行分类检测.仿真实验表明与人工神经网络(ANN)和最大最小特征值法(MME)相比较,所提算法可在低信噪比情况下,有效地实现对主用户信号的感知,具有较好的稳健性.     

过零双门限协作频谱感知算法

应用过零双门限协作频谱感知算法估计无线电频谱的占用状态,研究了认知用户个数、计算所用的采样点数、不同信噪比及判决系数对检测概率的影响,并与传统双门限能量检测、差分双门限能量检测算法的检测性能进行了对比研究,发现在信噪比为-5 dB,判决系数为0. 05,虚警概率小于等于0. 8时,过零双门限检测方法单认知用户检测性能明显优于其他2种检测方法;当信噪比均为-5 dB,参与协作感知的认知用户个数小于6时,过零双门限协作检测算法性能明显优于其他2种算法;在虚警概率恒定的情况下,增加计算所用的采样点数或增大判决系数能够明显提高检测概率;在虚警概率恒定情况下,算法检测概率随着信噪比增大而增大,当信噪比为-7 dB时,检测概率趋近于1;在相同的检测条件下,过零双门限协作检测算法的虚警概率要明显低于差分双门限检测的虚警概率。结果表明:过零双门限协作频谱感知算法可以降低系统的虚警概率,有效解决噪声不确定性问题,进一步提高系统感知性能。     

基于迭代用户选择的合作频谱感知算法

针对认知无线电中经典频谱感知算法 (能量检测、算术几何平均、信号特征值子空间、最大特征值检测)存在不同程度缺陷的问题,为了进一步提高频谱感知算法的检测性能,提出了基于迭代用户选择(iterative user selection, IUS)的合作频谱感知算法。该算法先对参与合作感知的全部认知用户进行选择,然后在选出的部分用户频谱观测数据的基础上,生成全局检验统计量(global decision statistic, GTS),以此做出授权用户(primary user, PU)信号是否存在的全局判决。仿真结果显示,在虚警概率保持不变的情况下,进行迭代用户选择后,合作频谱感知的检测概率要优于未进行用户选择时的算法。与经典频谱感知算法相比较, IUS的合作频谱感知算法不需要任何先验信息,且以较少的频谱观测数据达到较好的检测性能。     

能量检测中的BPSK信号最优检测门限

在认知无线电中,授权用户对主用户进行频谱感知时,会存在使得虚警与漏检概率之和最小的最优检测门限。以研究高斯白噪声环境下BPSK信号的有效检测问题为目的。通过对能量检测统计量的数学分布进行理论推导,将最优检测门限问题转化为和值最小的求解问题,给出了由采样点数、噪声方差、信噪比所决定的最优检测门限计算公式,并给出证明。在不同信噪比下对和值曲线变化规律的仿真说明了最优检测门限的存在性。通过对文中门限和恒虚警概率门限下的检测概率性能分析、文中门限和恒检测概率门限下的虚警概率性能分析、以及不同指标变化时其他2种门限向文中门限收敛的性能分析,说明了最优检测门限下的检测性能较优。此外,蒙特卡洛实验验证了理论分析的正确性。     

基于EEF准则的认知无线电合作频谱感知

频谱感知是认知无线电的一个重要组成部分.提出了一种基于指数嵌入族(exponentially embedded family,EEF)准则的合作频谱感知算法.与传统方式下所有合作用户皆参加检测的方法不同,提出的算法依靠用户选择机制,并且不需要知晓授权用户信号的任何先验信息.该算法先对参与合作频谱感知的认知用户进行筛选,然后在筛选出的最优用户频谱观测数据的基础上生成全局检测统计量(global decision statistic,GTS),最后对授权用户是否存在做出全局判决.仿真表明,在虚警概率保持不变的情况下,进行最优用户选择(optimal user selection,OUS)的合作频谱感知算法的检测概率优于未进行最优用户选择的算法.     

基于天线选择的多天线频谱感知技术

为了保护主用户系统不受认知用户的影响,提高频谱检测的可靠性,提出了一种新的基于天线选择和能量感知的频谱检测算法.该算法利用认知用户多个接收天线的感知信息,根据认知用户与主用户之间信道的差异,充分利用多天线的空间分集,选择部分使得检测概率最大化的天线进行合作检测.仿真结果表明,基于天线选择和能量感知的多天线频谱检测可有效地提高感知数据可靠性,感知数据的检测概率显著提高.     

多用户协作频谱感知的性能分析

实际的无线信号传输会受到阴影效应、噪声等因素的影响,单个认知用户的频谱感知性能会下降。因此,采用硬合并协作方案,分析了多用户协作感知在高斯、瑞利和莱斯信道下的检测性能。同时,对控制信道由于衰落和噪声影响而产生误码情况下的系统检测性能进行探讨。结果表明,多用户协作检测可以提高系统的检测概率,但虚警概率会随着参与协作的用户数的增多而上升,当控制信道不理想时,协作检测会导致虚警概率下限的出现,造成频谱利用率低下。     

基于能量检测的频谱感知方法

认知无线电是一种用于提高无线电通信频谱利用率的新的智能技术.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,详细地分析基于能量检测的频谱检测方法,在此基础上研究了噪声方差的不确定性对检测性能的影响.针对无线信号检测具有本地局域性和能量检测存在信噪比极限的特点,提出一种分布式有限合作检测机制,推导出基于“OR”规则的有限合作机制的检测概率,并进行Monte Carlo仿真.理论计算和仿真结果都表明,该方法在虚警性能略有下降的基础上,能较大程度改善低信噪比情况下的检测性能.     

基于WRAN的认知无线电频谱感知

电视频段的频谱感知技术研究的主要对象集中于目前只被3个国家采纳的数字电视信号ATSC信号.根据DVB-T信号的特点,采用基于循环前缀的频谱感知算法,对DVB-T电视信号进行了研究.通过计算机仿真表明:该算法具有较好的检测性能,能够满足对DVB-T信号检测的性能要求.     

基于序贯与能量联合检测的频谱感知技术研究

认知无线电(CR)技术是一种提高频谱资源利用率的有效方法,频谱感知是其实现的前提和关键技术。针对序贯检测在个别情况下所需要的采样点数过多,达不到次级用户(SU)要求的问题,提出了一种序贯与能量联合检测(SEJD)的算法。首先同时用序贯与能量检测两统计量进行采样统计,先使用序贯检测进行判决,若当采样点数超过次级用户的要求,则直接用能量检测算法进行判决,得出判决结果。仿真结果表明:在相同的检测条件前提下,相比于能量检测(ED)算法和截断型序贯检测(truncated SD)算法,所提出的算法在检测概率和最大采样点数上有很大的提升,为确保频谱感知技术在信号检测上的快速性和准确性提供了理论依据。     

基于中继选择的协作频谱感知算法

针对最佳中继选择协作频谱感知方案检测概率低、而所有中继节点均参与协作频谱感知复杂度高的问题,提出一种中继选择协作感知算法.该算法根据N条中继链路等效信噪比的大小,从中选择出L个信噪比大的优质中继用户转发主用户信息.导出了该算法在瑞利平坦衰落下的频谱检测概率上限闭合表达式,为频谱检测性能分析提供了理论依据.数值分析结果表明：只需60%左右的优质链路参加中继就可以达到理想的性能,大大降低了系统实现的复杂性.     

基于数据融合的协作频谱感知算法

协作的频谱感知使认知无线电(CR)网络对主用户进行可靠的检测,并避免了对主用户通信的干扰.数据融合是协作的频谱感知的关键技术.对基于"与"准则、"或"准则、最大后验概率准则和贝叶斯准则的数据融合算法进行了研究,采用这4种融合方法在认知无线电网络中进行协作频谱感知,并比较了它们的频谱检测性能.仿真结果显示最大后验概率准则和贝叶斯准则在认知无线电的环境中有优越的感知性能.     

认知无线电频谱感知技术研究

对基于发射机检测的频谱感知方法进行了分析,比较了能量检测和基于循环平稳信号检测两种方法,并对这两种检测方法进行了公式推导,给出了实现过程;对能量检测进行了误检测概率分析,得出信道噪声的不确定性将严重影响检测有效性的结论;通过对信号正确检测概率的仿真,验证了基于循环平稳信号的检测门限不是基于噪声能量,而是基于信号的统计分布特性.