基于二阶循环统计量的频谱感知方法

认知无线电可以自动感知周围环境并能调整系统参数,以适应环境的变化,是一种新的智能无线通信技术,而有效可靠的频谱感知技术是认知无线电得以发展的关键和前提。该文通过对基于二阶循环统计量检测方法的综合分析和研究,将该方法应用到认知无线电频谱空洞的检测当中,给出了利用二阶循环统计量实现对授权用户检测的具体实施方案。仿真试验结果表明,基于二阶循环统计量的频谱感知方法具有良好的检测性能,能够有效地完成对授权用户的检测。     

认知无线电中的频谱感知技术

随着无线通信技术的飞速发展,无线资源频谱日趋紧张。而另一方面固定频谱分配政策导致频谱使用率低下,为克服这一缺点,人们提出使用认知无线电技术实现动态频谱接入,从而有效利用频谱空穴。频谱感知是认知无线电的关键技术。论文中主要介绍了三种频谱检测方法:匹配滤波器检测、能量检测和循环平稳检测,分析比较了它们的优缺点。     

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.     

感知无线电改进WiMAX性能研究

为提高WiMAX系统频谱利用率,减小与其他系统之间的干扰,实现共存,利用感知无线电的周期图频谱检测和频谱池技术,对WiMAX性能加以改进。采用WiMAX系统802.16e基带链路,信道模型选用M.1225中规定的VA车载信道。在频谱感知模块中,频谱模型在由频点相互独立的256个瑞利衰落正弦信号叠加构成。每帧数据传输开始时,二级用户利用周期图频谱检测技术对信道频段进行检测,获得频谱空洞,然后采用频谱池技术在频谱空洞上传输数据。仿真结果表明,WiMAX系统中采用感知无线电技术,可在减小对二级用户干扰的同时,避免对一级用户的影响,从而提高了频谱利用率,使系统性能得到很大提高。     

一种多信道突发信号联合检测方法

针对突发信号检测中能量检测方法检测概率低、循环平稳检测方法计算复杂等问题,为提高检测性能和处理实时性,提出了一种适用于多信道突发信号的低复杂度联合检测方法.该方法依据初始能量检测的判决结果,对可能存在突发信号的频谱集合采用了一种频域简化的循环平稳检测方法,并依据判决流程给出了与传统方法在检测正确率和运算量上的对比函数.理论分析和仿真结果表明,该联合检测方法可有效提高突发信号的检测概率并降低计算复杂度.     

基于MDFT滤波器组的两步检测算法

认知无线电(Cognitive Radio, CR)在解决频谱资源匮乏问题和提高频谱资源利用率方面被寄予厚望。频谱感知的循环特征检测算法复杂度较高,而能量检测算法在信噪比比较低的情况下检测性能不理想,针对这种情况,在改进离散傅里叶变换(MDFT)滤波器组结构的多载波调制系统中,提出一种基于MDFT滤波器组调制的两步检测算法。该算法结合了循环特征检测较强的抗噪声干扰特性以及能量检测算法复杂度低的优势。仿真结果表明：所给出的两步检测算法在较低信噪比时相对于MDFT能量检测、OFDM循环特征检测等其他算法,其检测性能有明显改善,同时较MDFT循环特征检测算法可有效降低算法复杂度。     

利用iTECS检测桥梁混凝土结构的内部缺陷

通过iTECS(Integrity Test Equipment for Concrete Structures)检测三小营南桥T梁混凝土厚度,利用最大熵频谱分析和傅里叶频谱分析结果误差很小,最大熵谱分析更精确.通过多次试验,得出根据测试厚度判断混凝土结构内部离析、不密实与空洞的不同方法:当测试的厚度明显小于实际厚度时表明该混凝土构件内部存在孔洞;当测试的厚度远大于实际厚度时表明该混凝土构件内部存在不密实、离析等缺陷.通过对室内大厚度混凝土结构的厚度探测,发现当混凝土结构内部缺陷深度超过一定范围时,利用iTECS只能测试混凝土结构内部缺陷的位置,而不能精确的探测出缺陷的深度.同时对正对空洞处及空洞边缘处测试到的明显不同厚度进行了探究.     

基于能量-循环平稳特征的联合频谱检测方法

根据能量检测与循环平稳特征检测的特点,提出了基于双门限的能量-循环平稳特征的联合频谱检测方法.该方法利用双门限的能量检测法进行粗检,若能量落在两门限的两端,则直接进行判断;若能量落在两门限之间,则利用循环平稳特征进行检测.仿真结果表明,无论是在噪声确定或不确定的情况下,与循环平稳特征检测方法相比,该方法在保证检测性能下降不多的情况下,大大降低了计算复杂度;与能量检测方法相比,该方法在复杂度增加不多的情况下,有效提高了检测性能.     

认知无线电频谱检测机制研究

为了提高认知用户检测效率、改善认知用户检测性能以及提高频谱资源利用率,从检测模式、检测周期、检测时长和检测信道等多个角度,对认知无线电频谱检测机制中检测参数和检测策略的选取及优化方法进行了理论推导和定量分析.研究结果表明,通过对检测机制中参数和策略的优化,可解决认知无线电中仅凭借单纯物理层检测算法在检测效率和检测性能方面的局限性,在保护授权用户免受干扰的同时增加了认知用户的频谱接入机会.在此基础上进一步提出了认知无线电频谱检测机制中几个下一步研究方向及其难点问题和相关的解决方案.     

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.     

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.     

一种新的循环谱统计量频谱感知算法

为了提高认知无线电中感知用户对授权用户(主用户)的检测概率,提出一种新的基于循环谱统计量的主用户信号检测算法.该算法利用循环谱离散频域平滑方法,对信号的循环谱在循环频率处建立合理的检测统计量,然后求解得到对应不同虚警概率的判决门限,以使感知用户能检测信噪比更低的授权用户信号.该算法具有检测结构简单,易实现的特点.仿真结果表明,在高斯白噪声信道中,虚警概率为0.1,频域平滑累积次数为255,在信噪比为-16 dB的条件下,与Dandawate-Giannakis(DG)方法相比,本文算法的检测概率提高23%.     

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。     

分布式非负矩阵分解的认知无线网络感知能力研究

针对传统的认知无线网络的频谱感知能力差、频谱感知的检测率低、频谱检测误差大的问题,提出一种分布式非负矩阵分解的认知无线网络频谱感知能力研究方法。该方法采用基于感知性能的非负矩阵分解进行频谱数据降维,降低数据处理的复杂度,提高运算速度和频谱感知准确率。采用频谱能量检测模型,通过采集到的信号能量来确定共同决策是否存在空闲频谱。通过对频谱感知误差分析,减少出错率,提高分布式频谱的感知能力。实验结果表明,该算法能提高频谱检测的准确率,降低频谱感知的能量消耗,具有较好的实用性。     

基于频谱池边界检测的宽带压缩频谱感知方法

频谱感知是认知无线电的一项重要内容,引入频谱池策略能够有效降低其复杂度,由于频谱池具有内在稀疏性,利用压缩感知技术能够进一步减少频谱感知的实现开支。提出一种基于频谱池边界检测的宽带压缩频谱感知方法,该方法能够利用较少的采样数据恢复出频谱池子带功率在边界发生跳变的程度并据此完成频谱感知。分析了压缩采样信号和频谱池边界的数学联系,并在此基础上建立了基于频谱池边界检测的宽带频谱感知的压缩感知模型。分析和仿真表明,该方法在不同虚警概率和压缩比下,相对基于边界检测的压缩频谱感知方法具有更优的检测性能和更低的计算复杂度。     

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。     

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.     

双门限频谱感知中自适应烟花算法的应用研究

为了解决静态频谱分配仅将频谱分配给授权用户导致频谱资源紧缺的问题，对认知无线电中频谱感知部分进行优化。由于能量检测方法中选取固定门限值对不同信噪比信号检测误差较大，采用一种优化的双门限协作的感知方法。对于非授权用户接收信号时可能会受到干扰的情况，选取了联合频谱感知的方式。通过对爆炸半径进行自适应处理后的烟花算法来确定最小检测误差，利用其结果求得最优的门限值，得到最优的双门限值将接收到的能量区域分为3个区域，对于不能确定的区域将能量值发送到融合中心进行进一步判决，将所有判决结果用或(OR)准则融合得出频段是否有主用户占用。仿真结果表明了该方法与其他较新提出的双门限优化方法相比，具有一定优势。