认知无线电与频谱管理

当前的频谱管理采用固定频谱分配策略,频谱资源被分配给固定的授权用户,从而造成了频谱资源的浪费。认知无线电技术是一种智能无线电通信技术,它能够大幅度提高系统的频谱利用率,有效解决目前的频谱资源匮乏问题。因此,认知无线电技术的出现必将对现有的频谱管理策略产生一定的影响。文中主要介绍了认知无线电的基本概念和频谱管理技术,并对认知无线电下的频谱管理提出了一些看法和建议。     

频谱感知技术在认知无线电中的应用

频谱感知是认知无线电的关键技术,能量检测广泛应用于频谱感知。针对认知无线电频谱感知技术较少运用于实践的不足,提出了基于0FDM传输系统的频谱感知。在0FDM系统中利用能量检测的判决结果控制子载波的开关,实现感知结果对数据传输的控制,最后利用认知无线电平台进行实时数据的传输。实验结果表明,系统能够在认知无线电平台上成功进行无线通信的数据发送与接收,频谱感知结果能够有效控制数据传输,为认知无线电由理论研究步向实际应用奠定了基础,具有一定的实用价值。     

基于分布式天线的认知无线电系统感知算法和信道容量分析

认知无线电概念的提出为频谱的共享提供了可能。文中提出一种基于分布式天线的认知无线电系统实现方法,该方法便于频谱的感知,能降低对首要用户的干扰,并且相对于中心式天线能为次要认知无线电用户的下行链路提供较大的信道容量增益。     

浅析军用认知无线电的优势

认知无线电作为一种智能无线电技术,可赋予军用无线通信系统以电磁环境感知能力,有效解决战场频谱利用率和管理的问题,对军事通信产生了深远的影响.介绍了军用认知无线电的现状,分析了军用认知无线电的特性,重点讨论了军用认知无线电在军事通信中的优势.     

基于D-S证据理论的协作式频谱感知方法

频谱感知是认知无线电的关键技术,感知精度和速度直接影响到认知无线电网络的整体性能。由于单台感知的性能受环境影响严重,协作式频谱感知被广泛使用。为提高协作式频谱感知性能,采用可变策略的Dempster-Shafer证据理论对两种感知方法产生的信息进行融合:一种是能量检测法,该方法速度快但准确度不高;另一种是周期平稳信号检测法,准确度高但周期长。通过融合实验结果表明,同单独一种检测方法相比,基于Dempster-Shafer证据理论的认知网络,其感知能力明显提高,系统的容错性和敏捷度也有增强。     

一种可靠的协作式频谱感知方案

高可靠性的频谱感知是认知无线电实现的基础.在认知无线电网络环境下,提出了一种可靠的合作频谱感知方案.认知网络中的独立节点分别计算频谱感知结果的可信任程度,融合中心预分选各节点的感知结果,剔除终端的错误感知数据,利用D-S证据融合方法得到最终感知结果.该方式能够克服阴影效应、衰落信道以及自私设备所造成的感知信息失真问题....     

基于最大比合并的循环平稳频谱协作检测

多天线空间分集和多用户协作检测是提高认知无线电频谱检测性能的2种关键技术,由此提出了基于循环平稳特征的多天线多用户频谱协作检测方法.首先接收器在频域按照最大比合并的方法合并各天线接收信号,对合并信号进行初步频谱判决.然后在多用户中按照K/N融合准则进一步做频谱协作检测.仿真分析表明,综合利用信号循环平稳特征和协作检测技术可有效改善认知无线电系统检测性能.     

第3讲 认知对抗中的频谱切换时间估计研究

认知无线电信号由于具有感知和重构能力,在信息战中的地位越来越重要。要对认知无线电信号进行高效灵巧地干扰,需要得到的关键参数之一是频谱切换时间。当主用户回归或者认知信号遭受较强干扰时,认知用户则需要切换到其他空闲信道上以便继续进行通信。文中首先提出认知用户频谱切换时间估计的基本方案,分为粗检测(宽带频谱侦测)和细检测(针对指定信道的时频分析)两大步骤;然后针对各个步骤分别提出相应的检测算法。仿真结果表明,该方法能较准确地估计出频谱切换时间,而且参数可控性强,便于集成和实现。     

认知无线网络中不同场景的动态频谱聚合算法

在认知无线电网络中,不连续的频谱片段可以通过频谱聚合来满足认知用户的用频需求。常用的频谱聚合算法有具有聚合能力的频谱分配算法、最大满足算法和最小切换算法等。文章在这几种算法的基础上提出了一种能够预测高级用户出现概率的方法,从而减少网络开销;对于用频需求较大的情况,提出了折中算法和片段最大化算法,增加了可支持的用户数量,并减少了网络开销。仿真结果表明,上述算法具有较好的效果。     

基于认知无线电的无线传感网系统设计与实现

为了提高认知无线电传感器网络(CRSN)中的能量使用效率和性能指标,提出了一种新的基于认知无线电的无线传感网系统,该系统中的传感器节点均使用改进的机会频谱接入路由协议,提出的协议能够更好地增加网络的可扩展性和提高网络性能。构建了精确的信道模型以便评估复杂的室内环境不同区域的信号强度,通过实验模拟对提出系统的性能进行评估。模拟结果显示,相比其他两种路由协议,提出的协议在吞吐量、包延迟及总能量消耗方面表现更佳。     

在线学习的主用户仿冒攻击策略

在认知无线网络中,次用户通过频谱感知来学习频谱环境,从而接入那些没有被主用户占用的频谱空隙。事实上,多种恶意攻击的存在会影响次用户频谱感知的可靠性。只有深入研究恶意攻击策略,才能确保认知无线网络的安全。基于此,研究了一种认知无线网络中的欺骗性干扰策略,即主用户仿冒攻击策略,该攻击策略通过在信道上传输伪造的主用户信号来降低次用户频谱感知的性能。具体来说,将攻击策略问题建模为在线学习问题,并提出基于汤普森采样的攻击策略以实现在探索不确定信道和利用高性能信道间的权衡。仿真结果表明,与现有的攻击策略相比,提出的攻击策略能更好地通过在线学习优化攻击决策以适应非平稳的认知无线网络。     

基于Sub-Nyquist采样的单通道频谱感知技术

宽带频谱感知技术在认知无线电中具有广泛的应用。基于时分的思想,将信号采集时间以固定长度的时间片进行划分,分别与不同的伪随机码信号相乘,经过低通滤波和sub-Nyquist采样,利用采样数据求出信号的频率支集。与已有的多通道频谱感知结构相比,本文用相对简单的单通道结构实现,同样能够利用低速率的采样点完成频谱感知。仿真实验结果表明,在信号的频率支集未知的情况下,该算法能够有效利用sub-Nyquist采样的数据实现频谱感知。     

基于CAM的认知超宽带频谱感知方法

频谱感知是认知超宽带系统的核心部分,针对超宽带频带内授权信号类型确定的特点,为了弥补自相关检测不能够识别信号类型的缺点,提出利用信号的循环谱特征和自相关矩阵差异性来检测授权信号,该方法融合了自相关检测和循环谱检测的优点进行合作判决。仿真表明该方法在高低信噪比环境下均能比循环谱检测和能量检测得到更好地检测效果,因此适合于认知超宽带系统。     

认知Ad Hoc网络的MAC层研究综述

MAC层是认知Ad Hoc网络一个很重要的研究领域。它决定频谱的感知策略和接入策略,在保证主用户不受影响的前提下,实现与主用户及其它认知用户的共存。文中综述了认知Ad Hoc网络MAC协议的设计要求以及当前面临的问题和挑战。然后对认知Ad Hoc网络进行了分类。对几种典型的MAC协议进行了分析和对比。最后展望了未来的研究方向。     

跳频电台抗跟踪式干扰性能

军事上为了正确应用跳频电台,必须对影响跳频电台正常通信的因素进行研究.对影响军事跳频电台抗干扰性能关键因素-跟踪式干扰进行分析,并且根据跟踪式干扰的特点寻求跳频电台有效对抗跟踪式干扰的策略,为正确应用跳频电台奠定坚实的基础.对于发挥军事跳频电台的战斗效能、提高其战斗力具有重要意义.     

基于规则的动态频谱接入研究

动态频谱接入面临的关键技术之一是对接入时机和方式进行有效地管控,防止由于频谱的接入使用过于灵活造成用频的干扰和混乱。将频谱接入的时间和方式给予规则上的约束和指导,基于规则构建动态频谱管理框架可以有效实现频谱的实时管控。对动态频谱接入的规则及表述方式进行了讨论,分析了基于规则的动态频谱接入过程,最后结合美军XG项目的试验结果分析了基于规则的动态频谱接入的应用前景。     

频谱感知次序的在线最优选择

动态频谱接入是解决无线电频谱资源短缺和频谱使用效率低下问题的有效方法,它允许次级用户在授权频谱空闲时动态地接入,以进行数据传输。而频谱感知是实现动态频谱接入的关键挑战之一。由于次级用户的感知能力有限,为了获得更多的频谱接入机会,需要尽快找到频谱空闲概率最大的频段,并研究频谱感知次序问题。考虑到频谱空闲概率对次级用户是不可知的,并且会随时间变化,提出了在线学习框架,把频谱感知次序问题归纳成经典多摇臂赌博机问题,并利用在线学习方法——满意折现汤普森抽样算法处理优化问题。仿真结果表明,和其他算法相比,所提算法可以获得更多的频谱接入机会并且能够跟踪频谱空闲概率的变化。     

基于在线学习的频谱感知次序策略*

认知无线电允许次级用户在频谱没有被主用户使用时动态地接入频谱进行数据传输。动态频谱接入是解决无线电频谱资源短缺和使用效率低下问题的有效方案,而频谱感知是实现动态频谱接入的关键挑战之一。次级用户的感知能力有限,为了快速找到频谱空闲概率最大的频段从而获得更多的频谱接入机会,研究了频谱感知次序问题。考虑到频谱空闲概率会随时间变化且对次级用户不可知,提出了一个在线学习框架,把频谱感知次序问题规约成经典多摇臂赌博机问题,并利用在线学习方法——满意折现汤普森抽样算法(satisficing discounted Thompson sampling)处理优化问题。仿真结果表明,和其他算法相比,所提算法可获得更多的频谱接入机会并且能够跟踪频谱空闲概率的变化。