认知无线电的合作频谱检测分析

认知用户需要持续快速地检测主用户的出现,对基于认知无线电的合作频谱检测机制进行了分析。在理想的两用户网络中,认知用户采用合作机制可以提高系统的平均侦测时间。在多认知用户网络中,参与合作的用户越多,单个认知用户对主用户的侦测概率越高。对于多用户网络,还考虑了整体的实现。     

基于SNR比较的认知无线电协作频谱检测

协作频谱检测是认知无线电中的一项关键技术,其检测性能取决于感知节点的本地频谱检测结果的可靠性,而目前已有的方案中对此却很少考虑.对此,认为不同的认知节点信噪比(SNR)导致了各节点本地检测结果的可靠性不同,故在此基础上提出了一种基于融合中心进行SNR比较的认知无线电协作频谱检测算法.在该算法中各认知节点将本地的判决结果和估计的SNR同时发送到融合中心,然后在融合中心对SNR进行比较,按照文中设计的规则来选取有较好SNR的认知节点参与判决融合.数值分析和计算机仿真表明,该方法能有效提高检测概率,并减少参与判决融合的节点数量.     

认知网络中的能量回收技术：性能分析及优化设计

通信网络中有限的能源和频带资源限制了网络容量的进一步提升。对能量回收技术在认知网络中的应用进行研究,量化评估用户可回收的能量以及可达吞吐率,并进行优化设计很有必要。在所分析的系统中,当授权用户进行通信时,非授权用户可回收无线信号中所带有的能量,并利用回收的能量进行频谱检测;当检测到授权用户空闲时,非授权用户将接入频谱,利用回收到的能量进行数据传输。采用马尔科夫链模型对通信场景进行描述分析,发现授权用户的活跃程度对非授权用户可回收的能量、获得的传输机会带来影响,进而决定了非授权用户的可达吞吐量。在此基础上,提出一种通过控制授权用户业务量,以最大化网络能量效用和频谱效用的优化方案,并通过仿真证实了理论分析的正确性。     

恒虚警处理中基于噪声采样的检测门限设定

恒虚警（CFAR）检测是雷达信号处理的重要组成部分。介绍了某型雷达的目标检测 原理,分析了噪声恒虚警处理中门限系数对目标检测的影响,提出了一种基于噪声采样的门 限系数确定方法,最后在仿真计算的基础上验证了该方法的可行性。     

基于噪声分布特性的脉冲信号自适应门限检测

通过分析数字脉冲信号幅度差分的概率分布模型,得到噪声的分布特性,并推导出用于脉冲信号检测的时域自适应门限。该门限可通过计算信号幅度差分绝对值的均值直接得到。该门限算法的第一个优点是门限值仅与噪声统计特性相关,与信号无关,可避免传统自适应算法中检测门限被强信号拉高,造成强信号附近的弱信号漏检问题;第二个优点是计算复杂度低,非常适合于实时性要求高而资源不足的现场可编程逻辑门阵列（FPGA）等硬件平台实现,为脉冲信号的实时捕获和后续的侦察处理提供支撑。     

认知无线电频谱合作检测技术

认知无线电通过灵活地感知环境的变化,探测暂时末被使用的频谱孔,为未授权用户提供接入机会,大大地提高了频谱利用率,被认为是当前解决频带使用拥挤的最佳方案。频谱检测是认知无线电中极其重要的环节,目前频谱检测技术的研究主要包括两方面:非合作检测和合作检测。本文重点介绍认知无线电频谱检测的合作检测方式、系统模型、监测协议、检测机理及常用的检测算法等,并总结了目前频谱检测技术中有待解决的一些关键问题和技术。     

基于δ匹配滤波器的扩频码同步门限检测方案

新近提出的δ相关检测/解扩方案,较经典相关检测/解扩方法在同步条件下其计算量减少了99.61%,抗干扰能力提高了2～3个数量级。然而,广泛应用的经典匹配滤波扩频码同步门限检测方法的计算量太大,抗干扰能力不足,当干扰较强时,难以提供有效同步扩频码序列。为了发挥δ相关检测/解扩方案的潜在抗干扰能力,提出了δ匹配滤波扩频码同步门限检测方案。仿真分析表明,所提方案较经典匹配滤波扩频码同步门限检测方法,计算量减小了99.61%,在输入SNR（－0～－20dB）＋sf256条件下,平均误同步率降低了1～2个数量级。     

频谱检测门限与n-out-of-K融合规则的联合优化

为了减少计算复杂度,提出联合优化检测门限λ和n-out-of-K融合规则的 算法。以λ和n为参数建立目标函数,并将参数以二进制形式表示,从而把算法转化为 组合优化问题。接着,采用基于样值修改的互熵优化方法渐次逼近最优的参数。仿真表明, 该算法在获得与已有算法几乎相当的总错误率情况下,可有效降低平均搜索次数,且随着K 的增加搜索次数增加更平缓。     

卫星认知无线通信中频谱感知算法比较

以实现卫星认知无线通信中频谱空穴探测为目的,列举并比较了目前用于频谱感知的 六种算法。根据各个算法的自身特点指出其应用场合,分别分析了它们的优缺点,通过计算 机仿真给出了能量检测、匹配滤波和压缩感知的检测性能,并指出压缩感知对硬件复杂度的 要求最小,适合卫星认知无线通信。     

认知无线电中基于循环统计量的频谱空穴检测方法

频谱空穴检测是认知无线电研究的关键技术.针对授权用户信号的循环平稳特性以及它和干扰信号、噪声的循环独立特性,提出了一种基于循环统计量的频谱空穴检测方案.构造了频谱空穴检测的二元假设检验模型,推导了相应的检验统计量.仿真结果表明,在低信噪比情况下,相比传统的能量检测法,该方法具有较优的检测性能,同时能有效地区分授权用户信号与同频干扰信号.     

基于压缩感知的分步合作频谱感知方法

在研究自相关矩阵检测理论的基础上,提出一种采用压缩感知的分步合作频谱感知方 法。通过压缩感知将海量采样数据量减小,提取能够有效代表原信号的采样点;通过随机选 择参与运算的认知用户及其数量进行合作检测,并反馈有益信息,减少了传统合作检测所有 认知用户参与检测带来的运算复杂度。仿真表明该方法提高了频谱检测率,缩短了频谱检测 时长,减轻了控制中心负荷,提高了在宽频段进行频谱检测的可行性。     

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。     

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。     

一种基于无线电环境地图的路由优化机制

设计认知无线网络路由算法时,需要兼顾主用户保护与路由性能两个方面。为了提高认知无线网络中次用户之间路由的端到端性能,提出了基于无线电环境地图的路由优化机制,该机制中无线电环境地图能够为次用户提供主用户保护有关的无线电环境数据。首先,无线电环境地图根据次用户的数据请求将各授权频段的可用概率与功率控制相关信息反馈到该次用户;其次,次用户可以计算出与上一跳次用户之间的链路稳定性以及传输时延;最后,目的次用户通过计算每条路由的端到端吞吐量的期望值,然后选取期望值最大的一条路由。仿真结果表明,该路由机制在平均分组投递率、平均端到端吞吐量、平均端到端时延方面均优于对比路由算法。     

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。     

认知无线网络中基于Stackelberg博弈的功率控制新算法

针对认知无线网络中存在的干扰问题和功率消耗过大问题,提出了一种新的基于斯坦克尔伯格(Stackelberg)博弈的功率控制算法。建立了主次用户双层网络模型,将主用户设置为领导者,次用户设置为追随者,并对次用户产生的总干扰进行定量分析。在次用户多次博弈的过程中,动态地调整主用户单位干扰价格,在保证主用户自身正常通信前提下,尽量使得收益最大化,提高主用户的参与积极性。仿真实验表明,该算法在保证主次用户的服务质量（QoS）前提下,有效地减小了次用户的发射功率,而且能获得更高的系统容量。     

基于L频段数字航空通信系统1的F-OFDM波形设计

随着航空飞行器种类和数量的激增以及第五代（5G）移动通信系统和物联网（IoT）时代的到来,下一代航空无线通信系统面临着高安全性、大传输容量、低延时、强鲁棒性、高灵活性和综合业务提供等新的挑战。为此,提出了一种基于L频段数字航空通信系统1（L-DACS1）的滤波正交频分复用（F-OFDM）波形设计方法并探讨了可能的技术演进路径。首先引入了认知无线电、非连续载波干涉码OFDM和滤波器的思想,然后针对不同航空飞行器用户动态自适应配置波形参数。仿真结果表明,该方法得到的系统波形具有较低的带外辐射功率、优良的块误码率性能和较高的吞吐量增益。     

一种基于导频插值原理的干扰温度估计方法

根据信道估计中二维矩形导频图案的设置原理和IEEE 802.22系统工作部署示意图,部署一 定数目的传感器探测主用户的功率谱,并结合多窗口谱估计联合奇异值分解来估计干扰温度 值;针对用户分布的随机性,对于没有部署探测点的区域,则利用插值的方法来估计该区域 的干扰温度值。理论分析及仿真表明,该方法能有效探测出一定区域中的干扰温度值,插值 方法的运用使得估计精度得到了很大的提高。     

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。     

微弱LFM信号的FrFT检测能力分析

基于分数阶傅里叶变换（FrFT）检测线性调频（LFM）信号广泛应用于雷达、通信、声呐和电子战领域,但缺乏对检测灵敏度的定量分析。为此,研究了FrFT对微弱LFM信号的检测能力。根据FrFT思想和二元假设检验理论,推导了检测概率和虚警概率的数学表达式。由于表达式是关于LFM信号频谱的函数,因此区分快变信号和慢变信号对LFM的频谱进行了合理近似。基于接收机工作特性曲线分析了FrFT检测LFM信号的灵敏度。仿真比较了FrFT与传统傅里叶变换（FT）对微弱LFM信号的检测能力,结果表明FrFT对LFM信号的检测灵敏度和信号累积能力均优于FT。