认知车载网的频谱感知性能分析

认知车载网中不同的衰落传播信道会影响频谱感知的性能。为了描述不同信道下的频谱感知性能，分析了加性高斯白噪声信道、瑞利衰落信道和Nakagami-m衰落信道条件下的频谱感知单用户能量检测概率和协作能量检测概率，重点是Nakagami-m衰落信道、检测衰落因子、次用户的数量和信噪比这几个参数对协作频谱感知性能的影响。仿真结果表明，通过对不同信道特性的准确了解能够帮助车辆在不同衰落信道环境下提高频谱的检测概率。     

利用自相关矩阵的量化合作频谱感知方法

为了改善认知无线电的频谱感知性能,提出一种基于自相关矩阵的量化合作频谱感 知方法,对各认知用户的本地检测结果采用多个判决门限进行有限位的量化,在融合中心采 用加权投票准则对该量化信息综合处理,得出最终判决。该方法是一种盲感知方法,不需要 知道主用户信号的先验知识和噪声方差信息。具体讨论了一种2 bit量化合作频谱感知 方案 ,并将其与传统的基于能量检测的合作频谱感知方案作比较。理论分析和仿真结果表明,该 方案可以有效提高频谱感知能力。     

基于统计可信度的压缩感知协作频谱检测算法

压缩感知为认知无线电的宽频谱感知提供了一种新的方法和思路。基于压缩感知的原理,提出了一种多认知用户协作场景下基于用户统计可信度的协作频谱检测算法。该算法使用正交匹配协作追踪算法获得认知区域内的频谱占用情况,根据不同认知用户频谱检测的历史准确度综合判定用户感知结果的统计可信度。仿真结果表明,该算法在不同用户数、不同采样值、不同信噪比变化范围下其检测性能均优于传统算术平均方法,有效改善了检测性能。     

一种基于中继转发的认知无线电合作频谱感知技术

传统的基于中继的合作频谱感知方法只能实现"一对一"的合作,合作效率较低,合作的检测性能稳定性较差。为此,提出了一种新的方法。该方法通过中继用户转发授权用户的信号,实现网络中一个认知用户与多个认知用户之间的合作。然后采用Dempster-Shafer综合判决理论来综合多个判决信息。仿真结果表明,通过该方法能够改善网络中认知用户的检测性能,并且具有更好的可靠性。     

协作频谱感知中数据融合与决策算法比较

协作频谱感知中融合多个认知用户的本地检测结果并准确判决至关重要.研究了基于大数合并的硬判决和基于置信(最大似然)合并的软判决,对不同算法的检测性能和复杂度进行了定性和定量的分析和比较.指出未来协作频谱感知中应结合协作用户数的优化和控制信道条件进行数据融合和决策算法设计.     

基于DOA估计的认知无线网络频谱感知

认知无线电技术中频谱感知性能的优劣直接影响认知通信系统的性能。针对该特点提出了认知无线电网络中基于波达方向（DOA）估计的主用户频谱感知模型,即单主用户多次用户和多主用户多次用户的系统模型,选取基于特征分解的多重信号分类（MUSIC）算法分析两种模型的感知性能,包括虚警概率、漏检概率、最小总错误概率、算法复杂度等,获得了闭值表达式,最后在两种模型下对算法进行了仿真。仿真结果表明：各参数主要影响虚警概率,而漏检概率几乎不受影响,验证了方法的有效性。     

认知无线电差分协作压缩频谱估计算法

在分布式认知无线网络场景下,针对传统协作压缩频谱估计收敛速度慢、计算复杂 度高的问题,提出了一种差分协作压缩频谱估计算法用于宽带频谱感知。算法通过利用不同 认知用户感知的宽带信号所满足的相同频谱支撑集特征,实现了在邻居节点感知先验信息条 件下,本地认知用户基于压缩测量向量差值的宽带频谱迭代估计。仿真分析结果表明,所提 算法在频谱估计精度、检测性能与计算复杂度方面均获得了明显改善。     

接收功率受限下的信道容量研究

基于频谱共享模型,应用拉格朗日极值定理和注水算法,得出在频谱共享中接收功率 受限的情况下对称信道感知和非对称信道感知下认知用户信道容量的关系式,并分析了主 用户个数对认知用户信道容量的影响。仿真结果表明在相同平均信噪比下,瑞利衰落信道的 信道容量最大,而信噪比越小差别越明显。     

周期性协作频谱感知机制的优化

为了提高检测性能和频谱资源利用率,对认知无线电网络中的周期性协作频谱感知 机制进行了研究。针对不同的衰落信道环境,通过引入有效传输时长比例和干扰时长比例作 为次用户服务质量的衡量标准,给出了集中式协作感知下的检测时长、数据传输时长以及协 作用户数量等参数的最优选取方法,从而获得最高的信道效率。仿真结果表明,通过选取最 佳的协作感知机制参数,可在保证系统检测性能和干扰容限要求的同时,显著提高次用户在 空闲信道的有效传输时长比例,实现了频谱利用效率的最大化。     

认知无线电网络子空间映射频谱共享

针对集中式多用户多天线认知无线电网络,分析了子空间映射能够为认知系统提供的通信机会以及理想信道条件下的空间子信道分配方案。在此基础上,提出了一种基于子空间映射的频谱共享策略。根据认知系统的感知结果,计算可以利用的空间子信道数,通过认知用户接入控制和子空间映射避免或抑制系统间干扰,从而在保证授权用户通信质量的前提下,为认知用户提供通信机会。仿真结果表明,与已有的子空间映射频谱共享方法相比,该策略不仅具有更高的认知系统可达和速率,而且能够为认知系统提供更多通信机会。     

基于Stackelberg博弈的动态频谱接入控制

为了解决多主用户和多次级用户共存网络的频谱资源分配问题,提出了一种基于斯塔科尔伯格（Stackelberg）博弈的动态频谱接入控制算法。该算法通过三阶段Stackelberg博弈模拟主用户频谱竞价,博弈过程中次级用户以最大化传输速率为目的接入主用户频谱,同时设计了一种迭代过程来求解纳什均衡。实验计算与结果分析证明了纳什均衡唯一存在性的充要条件,并说明了迭代过程的收敛性以及主用户最佳效用的影响因素。     

一种并行传输的时频域扩频多载波DS-CDMA系统性能分析

提出了一种并行传输的时频域扩频多载波DS-CDMA系统,它先将传输数据进行串并转 换而后经过时域和频域两次扩频。在不改变传输数据速率和扩频增益的情况下,并行传输可 以增大符号时间和降低码片速率,从而提高信号的抗频率选择性衰落的能力和实现低速率信 号处理。采用码片匹配滤波的方式对信号进行接收,分析了高斯信道下的单用户检测性能并 推导了误比特率表达式。研究表明,在此系统中串并转换比与码片速率的降低和子载波个 数成正比,而与误比特率无关;不存在比特间干扰;多用户干扰只存在于同一子载波传输的 不同用户的数据比特之间,且可通过采用正交时域扩频码来消除;误比特率随用户数量的增 加而增加,而随每比特信噪比和扩频增益的增加而降低;在带宽受限的情况下,可通过合理 设置串并装换比、时域和频域扩频增益参数来简化系统实现,满足误比特率的性能需求。     

基于分形盒维数的双门限合作频谱感知方法

在信号分形盒维数特征的基础上,提出利用噪声与授权信号分形盒维数的差异对授权 用户是否存在进行检测。为了使合作感知性能趋于更优,多用户采用双门限策略进行分步合 作。该方法运算复杂度低,对噪声不敏感。仿真结果表明,双门限合作相比单门限分形盒维 数检测 和能量检测,系统检测率更高,所需频谱感知时长较短, 同时减轻了融合控制中心以及传输 信道的负荷。     

基于非参量累积和的合作频谱感知

针对认知无线电网络中频谱感知的检测时延降低问题，提出了基于非参量累积和的合作频谱感知算法。本地认知用户预处理频谱观测数据，获得观测数据相对于信念值的正向漂移和负向漂移。为了缩短检测延迟，认知用户只将数据的正向漂移同步传输至融合中心。融合中心融合正向漂移得到判决信息，采用非参量累积和算法依时间序列顺序累加判决信息，判断主用户是否正在使用授权频段。为了解决不传输负向漂移引起的虚警问题，改进算法提出融合中心可以保留首次判决，经过等待时间间隔后再作出最终判决。相对于传统的软融合算法，改进融合规则的合作频谱感知算法具有较低的检测延迟。     

抗SSDF攻击的EWSPRT协作频谱感知方案

比较了认知无线电网络中几种典型的协作感知方案在篡改感知数据(SSDF)攻击条件下的感知 性能,并提出了一种增强型加权序贯检 测（EWSPRT）协作方案。在该方案中,各次用户首先通过能量检测得到2 bit本地决策 ,然后 收集其它协作用户的感知结果进行决策融合和最终判决,并依据历史观测信息动态更新各协 作用户的融合权重;利用改进的信任度更新算法能使恶意用户的融合权重更快地降低,从而 有效地减少SSDF攻击对协作过程的影响。Monte-Carlo仿真结果表明,与传统方案相比,EWS PRT方案能够更有效地抵抗SSDF攻击。     

家庭基站中基于随机矩阵的能量动态检测频谱分配机制

针对家庭基站和宏基站并存的情况下会导致相互干扰以及协调使用频谱需要信令开销问题,提出了一种基于随机矩阵的频谱分配机制。该机制将动态的检测空闲频谱点的频谱感知技术应用于家庭基站和宏基站共存网络中,家庭基站在一个时间段内接收各个频点上的信号,利用随机矩阵能量动态检测频谱可用性,实时感知网络中的频谱空洞,生成可借用频谱点集合,选择业务请求用户服务质量高的家庭用户借用该集合。该方法以复杂度为代价,避免使用信令交互找到可用频谱,从而减少了网络信令开销。仿真结果表明所提机制能够提高网络容量和公平性以及网络链路效率。