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。     

基于PN序列自相关的双门限自适应DTMB频谱感知

对于地面电视的模数转换产生宝贵的广播电视“白频谱”资源,频谱感知与检测技术是高效有序地利用频谱资源的基础。在数字电视地面多媒体广播（DTMB）传输系统中,针对传统的基于信号特征的感知算法在检测性能、计算复杂度与灵活性上的不足,提出了一种自适应的DTMB频谱感知算法。该算法以双门限感知检测为基础,在双门限之外采用基于伪随机（PN）序列自相关的算法,在双门限之内采用不等间隔PN序列累积自相关的算法,同时自适应地调整双门限的取值,平衡算法复杂度、感知性能与信道环境的需求。仿真结果表明,该算法在不同的信道条件下能自适应且快速地调整参数,有效提高频谱检测性能,降低算法复杂度。     

基于最小生成树的分簇协作频谱感知改进算法

为减少分簇过程中的时延,基于最小生成树的单向比较优势提出簇首快速推举方法,并提出改进的分簇协作频谱感知算法,分析了算法的时间复杂度。算法首先基于最小划分对所有次用户节点进行分簇,簇内节点根据设置的评价条件进行性能比较,推举簇首。由簇首进行本地簇内频谱检测,并上传检测结果,最后融合中心在簇首间实现协作的频谱检测。在瑞利信道条件下,仿真显示在大信噪比时,融合中心应用AND规则,系统具有较小的虚警率,所提算法检测性能优;小信噪比时,应用OR规则能扩展系统的有效检测区间,所提算法在满足系统要求的前提下检测性能较差,但簇内信道效率提高了n-1倍。     

频率选择信道下的空时分组码盲识别

在单接收天线下,针对频率选择性衰落信道下空时分组码（STBC）的盲识别问题,提出了一种基于Kolmogorov-Smirnov(K-S)检测的有效算法。该算法以经验累积分布函数作为特征函数,通过K-S检测经验累积分布函数之间的距离,达到识别空时分组码的目的。在不同调制方式、采样因子和置信区间的条件下分别对算法进行仿真并讨论其性能,结果表明,该算法性能较好,在信噪比大于6 dB时可达到90%以上的正确识别概率,在非合作通信方面具有一定的实用价值。     

卫星稀疏信道中频谱空穴的新型检测算法

面对宽带移动卫星通信中信道占用呈现的稀疏状态和时而存在的稀疏干扰,以低速率 采样和运算是简化设备的必要途径。针对宽带频谱范围内稀疏信道信号和干扰信号的检测, 提出了一种用于直接估计频谱空穴的压缩采样算法,以低速率对信号进行采样,通过相 关向量机进行迭代优化,给出检测估计值。该算法基于最大似然贝叶斯估计,具有良好的抗 噪性能,同时能够降低设备复杂度。仿真结果表明,其抗噪性能明显好于CVX方法而略逊于理 想情况,而前端随机序列的相关性是影响检测性能的重要因素。     

利用秩和检验的多天线协作频谱感知

高效稳定的频谱感知是认知无线电系统的关键环节。传统的能量检测算法受噪声不确定性影响，而协方差矩阵类算法在天线相关性低时性能较差。针对上述缺陷，利用秩来衡量由信道衰落导致的同一感知时刻不同天线上的信号功率差异，提出通过构建秩和统计量来实现频谱感知的算法。另外，推导了所提算法判决门限的理论表达式，结果显示其不受采样点数影响，因此当采样点数变化时无需重新设置门限。理论分析和仿真表明所提算法不受噪声不确定度的影响，并且在低天线相关性时可以保持良好的性能。     

比特交织IRA码编码调制

提出了不规则重复累积（IRA）码实现比特交织编码调制（BIRACM）的设计方案，并在AWGN和Rayleigh平衰落信道下进行了仿真。仿真结果表明：BIRACM的性能优于传统的网格编码调制和比特交织编码调制。     

ACM技术在卫星通信IP网互联中的应用

自适应编码调制(ACM)技术根据信噪比自适应改变编码和调制方式,可将链路余量自动转换为链路传输能力,从而提高无线信道的频谱利用率。为解决卫星通信中IP化传输对电路带宽需求增加的问题,提出了应用自适应编码调制技术进行IP网互联的方案,通过对DVB-S2_ACM与VersaFEC_ACM两种不同技术的性能比较,分析了VersaFEC_ACM技术在岸船卫星通信IP网互联中应用的可行性及工作过程。链路计算与性能比较结果表明,该技术的应用可使岸船间原有的1 024 kb/s电路带宽利用率提高95%,同时抗信道衰落的余量提高6 dB,能够提高卫星通信资源利用率和系统可用度。研究结果可为后续工程应用提供参考。     

Nakagami-m衰落信道下差分跳频接收机性能分析

目前差分跳频系统的性能研究主要集中在无衰落信道和Rayleigh衰落信道,但短波信 道是一种典型的多径衰落信道,采用Nakagami-m信道衰落模型能够更好地描述短波信道 的特 性。研究了Nakagami-m衰落信道下序列检测线性合并差分跳频接收机的误符号性能,给 出了 误符号率的闭式表达式,并证明了在m=1时所得结果与已有的瑞利衰落信道下接收机性 能研 究结果的一致性。仿真结果表明：当信道衰落程度逐渐降低时,差分跳频接收机误符号性能 逐渐提高,并最终达到无衰落AWGN信道下的误符号性能。     

直升机卫星通信系统信道模拟与通信实现

针对直升机卫星通信系统中直升机旋翼对通信信道造成的周期性衰落问题,采用射频收发器AD9361模拟了信道周期性衰落模型,基于此模型在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上优化并实现了缝隙检测算法。根据信道衰落模型和缝隙检测算法及数据链路速率和带宽的要求,提出了一套直升机卫星通信系统可靠通信方案,即前向链路采用重发和分集接收及短码LDPC编码技术,返向链路根据前向链路缝隙检测的结果在无遮挡缝隙采用突发通信和长码低密度奇偶校验(Low Density Parity Check,LDPC)编码技术,实现可靠通信。系统测试结果表明,该方案不受直升机机型限制,系统可在40%遮挡率下实现前向链路25.6 kb/s和返向链路4 Mb/s速率下的可靠通信。     

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。     

基于累积和的改进超宽带循环平稳检测算法

针对超宽带循环平稳检测存在的门限难以设定、低信噪比下检测延迟较大的问题，提出了基于累积和的改进超宽带循环平稳检测算法。首先将信号整个三维循环谱归一化为二维灰度图，与噪声对应的灰度图比较差异，再将两类图像放入卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）自行训练提取特征，解决门限难以确定的问题。若分析三维循环谱的时间块长过短，将导致信号灰度图特征在有无噪声情况下区别不大；若块长过长会导致检测延迟较大。为此，采用累积和算法提取网络全连接层输出的信号概率作为累积和的观测统计量，自适应检测所需采样时间长度。将所提算法与传统循环平稳检测以及结合了CNN的循环平稳检测进行对比，仿真表明所提算法在低信噪比下性能最优。     

一种适用于超宽带脉冲信号检测的改进CUSUM算法

将最快检测技术应用于超宽带脉冲信号检测中,具体采用改进的CUSUM(Cumulative Sum )算法来检测 超宽带脉冲信号。首先分析了经过多径信道衰减后的超宽带脉冲信号概率分布特性,进一步 提出了适用于超宽带脉冲信号检测的改进CUSUM算法。理论分析和仿真证明了所提改进 算法性能优越且实现复杂度低。该算法克服了块检测算法的信噪比门限效应,且具有最优的 检测延迟性能,相同虚警限制下其检测性能明显优于能量检测算法。     

认知无线电线性自信号消除带内频谱感知方法

利用无线衰落信道AR模型,提出了一种不需要静默期的基于线性自信号消除的认知无 线电主用户信号检测方法。该方法无需为避免静默期而频繁地中断通信,提高了通信效率和 服务质量。仿真结果表明,该算法在多普勒频移较大时优于已有的无静默期带内频谱感知方 法,在满足IEEE 802.22无线区域网主用户信号检测需求的同时,增强了系统频谱感知的性 能。     

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。     

无线mesh网的跨层设计及其应用

根据无线mesh网跨层设计的基本原理,分析了跨层设计系统中各模块的功能和各种需要考虑的因素。提出一种综合了无线mesh网高效的状态信息交换方法和先进路由算法的跨层设计实现方案,可根据网络当前链路状态、拥塞情况和能量等因素,合理选择传输路径。同时还给出了该方法在电网高压输电监控系统中的应用实例。仿真和实验表明所提方案在实际应用时在强壮性、吞吐量和时延等方面都有良好的性能。     

多径衰落信道MPSK信号超指数迭代盲解调算法

为了提高多径衰落信道下的盲解调性能,提出了一种结构简单的MPSK信号盲解调算法。首先利用超指数迭代分数间隔盲均衡器实现联合定时同步与均衡,然后对均衡器输出信号进行非线性变换实现载波频偏的估计,最后利用二阶数字判决锁相环跟踪相位变化纠正剩余频偏和相偏。仿真结果表明,在多径衰落信道条件下,与现有算法相比,基于超指数迭代分数间隔盲均衡器的盲解调算法实现简单,误码率低,而且具有收敛速度快、性能稳定等优点。     

上行SCMA系统的动态子图检测算法

面对未来网络需求量的爆炸性增长，稀疏码多址接入（Sparse Code Multiple Access，SCMA）作为一种基于码本的非正交多址技术，在用户连接数、频谱效率和低时延都有很大的提升。由于码字的稀疏性，SCMA采用消息传递算法（Message Passing Algorithm，MPA）实现多用户检测，但是复杂度还是相对较高，以至于很难应用于实际系统。为了解决上述问题，提出了一种动态子图消息传递算法（Dynamic Sub-graph Message Passing Algorithm，DS-MPA）进行信号检测。DS-MPA利用剩余值来确定下一次迭代的子图，减少了资源节点的更新用户数量，达到了降低复杂度的目的。仿真结果显示算法性能几乎无损并且降低了1/3左右的复杂度。     

重叠滤波多音系统的频偏性能分析及优化

重叠滤波多音(O-FMT)是针对滤波多音(FMT)系统频谱利用率低的缺点而根据超奈奎斯特(FTN)概念引入子载波重叠得到的方案。鉴于O-FMT系统在频偏环境下的性能缺陷，理论分析了频偏对系统信号各部分的影响，比较了O-FMT与正交频分复用（OFDM）系统的抗频偏性能。针对频偏性能优化问题，提出了基于最佳线性无偏估计（BLUE）的改进盲估计算法，设计了基于频域滤波器系数的内嵌结构进行频偏补偿。仿真实验表明，O-FMT相比OFDM具有更好的抗频偏能力，改进的盲估计算法估计值精度更高，抗干扰、抗衰落能力更强，设计的频偏补偿结构可以使系统获得更好的性能。     

无人机测控信道衰落特性及其抑制方式

分析了无人机测控信道模型以及由小规模衰落带来的非频率选择性衰落、频率选择性 衰落与时间选择性衰落的产生机理及特性,并针对这3种衰落进行了抑制方法分析,指出O FDM、交织与编码以及空间分集是无人机测控中值得重点研究的抗衰落技术。