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。     

认知无线电专题讲座(四) 第7讲 协同频谱检测技术

认知无线电能够智能地感知频谱并在授权用户没有使用的时候伺机(opportunistic)利用其频段,从而提高频谱的利用率。频谱检测是认知无线电系统需要首先解决的问题。协同检测可以更有效地利用整个网络的资源,获得高的分集增益,使网络性能更稳定。文中简述了协同检测的基本原理,并对协同频谱检测技术进行了讨论。仿真结果表明协同可以提高检测概率、提供捷变增益(agility gain),对频谱利用率的提高有很大的贡献。     

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。     

基于马尔科夫过程的频谱接入建模与分析

为了解决军事应急网络作为认知用户接入战术通信骨干网的频谱接入问题,将多优先级认知用户的频谱接入行为建模为连续马尔科夫链模型,并以此模型为基础设置阻塞概率、切换概率和中断概率3个参数,分析授权用户、高优先级认知用户和低优先级认知用户相应的到达、退出频谱行为对通信系统的影响。理论分析与仿真结果表明:该模型能够比较不同用户的频谱接入行为对通信系统的影响,定量分析通信系统的频谱接入性能。     

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。     

基于分形相关盒维数的分步合作频谱感知方法

提出一种基于分形相关盒维数的分步合作频谱感知方法,通过对信号进行自相关运算,然后求取其盒维数值,利用恒虚警检测得到判决门限进行判决,在所有认知用户中随机选择参与运算的认知用户,并反馈有益信息。仿真结果表明,该方法在保证检测准确率的同时,降低了认知系统合作频谱感知所带来的额外开销和频谱检测时长,减轻合作控制中心的负荷,整体上提高了认知系统的检测性能。     

频谱用户行为特征建模与分析

针对频谱用户行为特征建模问题,在测量0～400 MHz、750～1050 MHz和2.3～2.5 GHz三个代表性频段的基础上,计算各频段的频谱图和频谱占用情况,指导认知无线电寻找合适的频谱以使用。通过拟合频谱测算数据可知:用户到达信道速率服从泊松分布,用户到达间隔概率服从负指数分布。研究结果可为认知无线电的频谱接入等算法提供理论支撑。     

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4讲 认知无线电中基于频谱数据库的共存技术研究

动态频谱接入技术能够有效缓解日益突出的频谱资源紧缺问题,然而随着认知无线电技术的发展,多个次级网络接入授权频段面临的共存问题也变得更加严峻。近年来的研究表明,传统的频谱感知结果可靠性不足,无法充分保证异构网络间的共存。基于地理频谱数据库的共存技术,能够为网络提供可用频谱信息以及共存信息,从而使得异构网络的共存成为可能。文章首先阐述了地理频谱数据库的发展趋势和技术挑战,接着分析了异构网络共存面临的挑战和研究现状,然后提出了一个基于地理频谱数据库接入授权频谱的系统架构,最后介绍了异构网络共存的关键技术和主要的共存机制,进一步地,为指导共存机制和算法的设计将共存问题公式化地描述成具有一般性的优化问题。     

基于遗传算法的认知网络调度算法设计

在网络可用频谱资源动态变化条件下,为了实现认知系统频谱利用率的提升和对用户公平性的保证,文章首先建立了无限队列缓存的OFDMA认知系统调度优化模型。在此基础上,结合简单遗传算法SGA(SimpleGenetic Algorithm)和优化约束条件,提出了基于遗传算法的认知调度策略CRSGA(Cognitive Radio SchedulerBased on Genetic Algorithm)实现了优化问题的求解。仿真结果表明,通过调整适应度函数中的比例因子,CRSGA算法能够在有效保证用户公平性的同时逼近系统频谱利用率上限。     

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。     

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。     

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。     

一种改进的分数低阶矩协作频谱感知算法

为了提高脉冲噪声下基于分数低阶矩频谱感知算法性能,提出了一种改进算法。针对中值滤波能有效抑制脉冲噪声的特点,该方法先对接收信号进行中值滤波,再进行分数低阶矩频谱感知。仿真分析了在不同广义信噪比、特征指数以及协作用户对感知性能的影响,并与能量检测和分数低阶矩频谱感知方法对比。仿真结果表明,改进的分数低阶矩方法在脉冲噪声下感知性能明显优于能量检测和分数低阶矩检测。并且对不同调制信号均具有良好的适用性。     

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。     

基于迭代检测的宽带频谱自适应感知算法

针对多授权信号共存的宽带频谱,文章提出了一种基于迭代检测的自适应能量感知方法。通过迭代检测方式实时估计接收信号中的噪声功率和各频点的信噪比,并依据给定感知性能要求,自适应设置能量感知方法中的平均次数,提高了感知的效率。计算机仿真结果验证了所提算法的有效性。     

基于瞬态冲击法的方钢管混凝土柱脱空检测试验

通过对有脱空缺陷的方钢管混凝土柱试件进行瞬态冲击作用下的检测试验,提出了根据振动信号频率变化、频谱峰值和WVD时频分布中频率的时间连续性等特征来进行脱空检测的新方法。基于WVD时频分布特性,提出了使用平均频率作为脱空判别指标。结果表明：当方钢管混凝土柱存在脱空,振动信号的平均频率发生明显降低,频谱图中频率成分简单,归一化频谱峰值高,在WVD时频分布三维图上呈现沿时间轴连续的偏平峰。说明该方法对检测方钢管混凝土柱脱空具有一定的有效性。