衰落信道WSN网络基于投票机制的决策融合

针对衰落信道网络中传感节点难以准确获取检测信息的问题,构建了并行结构分布检测的系统模型,提出了一种基于投票机制的决策融合算法。通过邻居节点间的信息交互,各传感节点获取了通讯半径内邻居节点的判决,并根据多票优先的原则重新调整自身决策,提高了检测的准确性。理论分析和仿真实验表明,该算法比传统的EGC融合规则具有更高的检测概率和稳定性,适合中等规模无线传感器网络。     

无线传感器网络中极大极小设置的分布式检测研究

在分布式检测系统中,无线传感信道普遍存在未知的噪声,而基于最大似然函数的融合在有未知的噪声时性能表现较差.为了提高信号检测的准确性,提出一种基于极大极小方法设置的鲁棒融合规则.该规则采用最大似然函数的融合算法的结构形式和Huber极小极大的方法,得到虚警概率和检测概率表达式,适用于信道噪声为非衰减噪声分布、有界方差的噪声分布和混合高斯噪声分布.对多传感器并行分布式检测系统的仿真与分析,表明了该融合算法可提高信号检测的准确性,同时也具有一定的鲁棒性.     

基于分布式无线传感网中最优量化及能量分配方案的研究

通过对无线传感器网络中的参数进行分布式估计,即融合中心从传感器节点采集数据进而对参数进行估计.在平坦衰落瑞利信道影响下,传感器量化它们的观测值并把量化观测值发送给融合中心,在严格的能量约束下,对传感器节点进行能量分配和最优量化比特数来减小融合中心的重构误差,从而使融合中心对原参数的估计更加精确.     

一种新颖的多用户协作频谱检测算法

频谱检测是认知无线电的一项核心技术,其检测性能容易受到信道衰落的影响.与单用户频谱检测相比较,多用户频谱检测能够克服认知无线电中衰落环境对系统检测性能的影响.文章分析了能量检测在高斯信道、瑞利衰落信道和阴影衰落信道下的检测性能,提出了一种新的多用户协作频谱检测数据融合算法.该方法采用1 bit的双极性信号表示单节点认知用户能量检测的判决结果并送至融合中心,融合中心根据每个认知用户的信噪比进行加权融合.仿真结果表明,该算法能够更加有效地克服信道衰落对频谱检测性能的影响,其检测性能明显优于OR准则算法.     

一种新颖的多用户协作频谱检测算法

频谱检测是认知无线电的一项核心技术,其检测性能容易受到信道衰落的影响.与单用户频谱检测相比较,多用户频谱检测能够克服认知无线电中衰落环境对系统检测性能的影响.文章分析了能量检测在高斯信道、瑞利衰落信道和阴影衰落信道下的检测性能,提出了一种新的多用户协作频谱检测数据融合算法.该方法采用1 bit的双极性信号表示单节点认知用户能量检测的判决结果并送至融合中心,融合中心根据每个认知用户的信噪比进行加权融合.仿真结果表明,该算法能够更加有效地克服信道衰落对频谱检测性能的影响,其检测性能明显优于OR准则算法.     

基于非理想信道的分布式多检测器软决策融合算法

在实际检测中由于带宽、信道衰落和信道噪声等因素的影响,从本地检测器至融合中心的信道通常无法保证为理想传输信道。对在非理想信道状态下检测系统的性能优化算法进行了研究,并且为了提高检测性能和合理的利用通信资源,在本地应用软决策判决。根据聂曼-皮尔逊规则推出本地检测器和融合中心的优化判决形式。最后通过两检测器系统仿真表明,应用软决策确实提高了系统的检测性能,而非理想信道的恶化又确实降低了系统的检测性能。     

噪声相关的带宽约束传感器网络融合算法

研究了一类相关量测噪声和带宽限制背景下的传感器网络融合问题.利用Cholesky分解方法将量测方程转化为量测噪声互不相关的等价模型.由于带宽的限制,各局部传感器节点的原始信息需量化成消息才能上传到融合中心.文中采用自适应的量化策略获得了局部测量新息的量化消息,并利用顺序滤波和强跟踪滤波技术设计融合方法.简要分析了基于量化新息融合算法的性能特点.通过一个计算机仿真实验验证了新算法的有效性.     

传感器观测相关条件下的最优分布式检测融合算法

针对分布式串行检测融合系统的检测性能优化问题,研究了一种各部传感器判决规则联合优化的系统性能优化方法.融合系统由N部传感器构成,系统性能优化准则采用Bayes准则.在各部传感器观测相关的条件下,为了使系统检测性能达到最优,推导出了传感器判决规则联合最优化的必要条件,得出了最优传感器判决规则满足的一组系统方程,并根据系统方程组设计了求解各部传感器最优判决规则的数值迭代算法.仿真结果表明,采用该数值迭代算法联合优化各部传感器的判决规则,可使融合系统的Bayes风险显著低于单部传感器.     

基于异步分布式检测的协作频谱感知研究

构建了一种基于异步分布式检测的协作频谱感知(CSS)模型,推导了此模型在贝叶斯准则下的最优融合方案,并提出了一种不需要主用户先验信息的次优方案——最大后验概率(MAP)检测-K/N规则融合方案.分别对采用这两种方案时,协作频谱检测的虚警概率和检测(漏检)概率性能进行了理论分析和仿真,仿真结果显示两种方案都能有效提高频谱...     

基于支持向量机的无线传感器网络分布式检测

为减少基于似然比检测的无线传感器网络最优分布式检测方法对信道状态、噪声分布和传感器检测性能等信息的依赖,满足实际系统的需要,提出使用支持向量机实现无线传感器网络分布式信号检测的方法.该方法无需预知信道状态和噪声分布信息,简化了无线传感器的节点功能.该方法将传感器节点测量结果以模拟非编码方式发送至数据中心,数据中心利用训练好的支持向量机对接收到的信号进行判决.仿真结果表明,该方法可获得较高的检测精度.     

大规模MIMO系统中单精度模数转换器的量化门限设置方案

针对配置单精度模数转换器(ADC)的大规模多输入多输出(MIMO)系统中信道估计误差和上行信号误符号率较高的问题,提出一种基于大规模MIMO信道相关性的自适应ADC量化门限设置方案,并据此给出了相应的信道估计及上行多用户检测方案。首先根据3GPP信道模型建模并生成信道数据,对该数据进行线性分类以获得与发射功率及用户数自适应的量化门限及相应的量化值,以此对上行导频及有用信号进行量化,然后设计基于该自适应量化门限的信道估计及信号检测矩阵,最终检测出上行信号。所提自适应门限设置方法将相关性强的天线进行组合,为同一组合内的多个单精度ADC设置不同的量化门限以提升量化精度。仿真结果表明:与传统固定量化门限的方法相比,所提出的自适应门限设置方法可充分利用信道相关特性,当天线的相关性较强(天线间距小于等于0.5λ)的时候,信道估计的最小均方误差降低到原来的50%左右,同时系统的误符号率提升了5dB以上。     

面向核环境监测的无线传感网目标检测算法研究

针对核环境的特殊性,采用无线传感器网络这种新兴技术进行核环境监测,本文提出了一种高效的分布式目标检测算法.该算法基于数据融合理论,采用层级结构设计,每个传感器节点充分利用自己和邻居节点的决策信息来做局部检测决策,决策中心根据各个节点通过无线方式传送过来的局部决策值来做出最终决策.本文对所提算法的性能进行了仿真验证,并且与已有另外的两种算法进行了比较,仿真结果表明,本文提出的算法性能优异,能够满足实际应用的要求.     

基于SNR比较的2次协作的感知无线电频谱检测

在感知无线电系统中多径、阴影和隐藏终端等问题不可避免,协作频谱检测是解决这些问题的有效手段。针对目前协作频谱检测算法的不足,提出一种基于SNR判决的2次协作频谱检测算法,分析了非理想报告信道对性能的影响。数值分析和仿真结果表明,该方法能有效地提高检测概率,减少判决融合决策节点数量,以及减少传给最终融合中心的数据量。     

一种利用OFDM系统无线信道相位响应的密钥提取方案

针对无线通信系统中利用信道特征提取密钥效率较低的问题,提出了一种利用正交频分复用(OFDM)系统无线信道相位响应的密钥提取方案,该方案首先利用相位随机化的信号对信道相位响应进行探测,并且随机选择一个合法节点通过对探测得到的信道相位进行量化生成初始密钥;其次,将初始密钥进行映射和预均衡处理后发送给对方节点,实现初始密钥的安全分发;最后,合法双方通过信息协商和保密增强获得安全密钥。该方案充分利用了无线信道相位响应的随机性和互易性,只需要一个合法节点来量化产生初始密钥,减少了量化处理,提升了密钥提取性能,同时由于信道相位响应对于收发端之间的距离十分敏感,而保证了该方案的安全性。仿真结果表明,当信噪比为10dB时,与已有的基于信道相位和信道幅度的密钥提取方案相比,所提方案的密钥容量分别增加34%和70%,密钥不一致率分别降低37%和63%,密钥产生速率分别提高了6.6%和17%,同时所提方案生成的密钥通过了NIST随机性测试。     

基于局部软决策的分布式检测算法

为在保证一定检测性能的前提下有效地降低所需传输的数据量,文中提出了一种基于局部软决策的分布式检测算法,推导并构造了基于局部软决策分布式检测的优化问题,求解得到使系统检测性能达到最优的局部软决策方案;将文中方案与均匀量化方案、未量化方案进行对比,分析了在理想/非理想信道条件下检测性能的优劣.实验结果表明:文中提出的算法性能优于基于均匀量化的分布式检测算法;当量化深度为3时,系统的检测性能十分接近未量化方案的检测性能.     

基于SNR比较的2次协作的感知无线电频谱检测

在感知无线电系统中多径、阴影和隐藏终端等问题不可避免,协作频谱检测是解决这些问题的有效手段。针对目前协作频谱检测算法的不足,提出一种基于SNR判决的2次协作频谱检测算法,分析了非理想报告信道对性能的影响。数值分析和仿真结果表明,该方法能有效地提高检测概率,减少判决融合决策节点数量,以及减少传给最终融合中心的数据量。     

基于多门限机制对无线传感网络中数据判决的优化

为了优化主流分布式检测系统判决性能,提高节点能量利用率,提出了节点多门限机制.通过在常规的并行分布式检测中加入节点多门限机制,在每一个传感器节点都设置有2个门限值,当本地传感器采集的信息量在2个门限值中间时,该节点将处于休眠状态,不发送判决;反之就会有高信息量的传感器节点传输它们的判决到融合中心.实验结果表明:基于节点多门限机制的传感网络,与传统机制相比具有较高的差错指数,实现了降低融合中心的差错概率,从而提高系统的判决性能.     

一种基于LT码的不等错误保护方法

针对在各种恶劣的信道环境中优先保证码流中相对重要数据的正确传输问题,提出了一种改进的基于LT码的不等错误保护(UEP)方案.首先在分析了目前基于LT码的UEP方案中因数据简单舍入操作可能带来性能恶化问题的基础上,提出了将度分布修正系数修改为优先级和输出节点度数的函数并且在计算重要数据节点的度数时采用按概率上下取整操作的改进方案,克服了目前方案中存在的性能恶化问题;然后推导了其在BEC信道中采用最大似然概率(ML)译码时UEP性能的理论上下界;最后对其在多进制删除信道中采用置信传播(BP)算法译码时的UEP性能进行了仿真实验.理论分析和仿真实验的结果都显示,与目前方案相比,该改进方案具有较好的UEP性能,同时增强了设计的灵活性.     

一种抗信道相关性的高效MIMO检测算法

多输入多输出(MIMO)技术作为新一代移动宽带通信的核心技术,面临着天线数目增大带来的系统增益和高信道相关性导致的检测误码之间的矛盾.对此提出一种新的格基规约(LR)辅助的K-Best算法,由于经LR处理后K-Best算法中每一个父节点的子节点不确定,本文采用基于需求的扩展方案扩展子节点,并基于候选最小堆的排序算法降低排序复杂度,平均时间复杂度从O(KN log2(KN))降低至O(K log2K),空间复杂度从O(KN)降低至O(K).并且针对经LR处理后,星座图不再是有限的所带来的检测误码,提出了一种越界控制方案提高检测的准确率.仿真结果表明,越界控制方案使得算法在高信道相关性下其误码率(BER)性能得到了3 d B的增益.并且本算法与最大自然ML算法仅有1 d B的差距,算法复杂度远小于ML算法,仅仅随着天线数呈线性增长,是一种适用于大规模天线系统的高效的MIMO检测算法.     

基于联合稀疏图的CDMA系统建模与分析

针对传统码分多址(CDMA)在接入用户数量过载传输时性能低下的问题,构造了联合稀疏图模型,该联合稀疏图以变量节点为桥梁,通过低密度的边同时连接码片节点和校验节点而将CDMA的低密度扩频矩阵和LDPC码的低密度校验矩阵相结合;然后在联合稀疏图上采用消息传递方式进行多用户检测和信道译码,完成联合检测译码方案.仿真测试表明:联合稀疏图具有抗多址干扰和信道干扰等特点,基于联合稀疏图的接收机能够获得比Turbo接收机更优的传输性能;在过载情况下,基于联合稀疏图的CDMA系统的误比特性、平均迭代次数、消息收敛特性和远近效应优于基于单一稀疏图的CDMA系统,即使严重过载,文中系统也能获得理想的通信性能.