一种认知无线网络中的协作用户快速频谱感知优化算法

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认知无线电网络中的分布式协作感知算法

其中： x（ t1 ）和 s（ t1 ）分别表示主用户发射的信号和 S1 发射的
基金项目：国家自然科学基金资助项目（ 60975041 ）
作者简介：张鲁华（ 1978-），男，山东德州人，实验师，主要研究方向为通信与接口及嵌入式系统的教学与开发（ lhzhang1381 @ 126． com ）；陈忠（ 1986-）， OFDM、 MIMO 等．男，博士，主要研究方向为通信中的认知无线电、
Abstract ： This paper discussed optimal distributed cooperative spectrum sensing in cognitive radio networks． It first introduced DF and SR protocols including the system model， detection probability and probability of false alarm． And the conventional AF， proposed a novel optimal distributed cooperative spectrum sensing （ ODCSS ） algorithm which was based on the observation energy and the signal to noise ratio （ SNR）． It analyzed all the protocols． The extensive simulations show that the ODCSS algorithm outperforms the other protocols and can be utilized by the practical system． Key words： cognitive radio networks； distributed detection； spectrum sensing； amplify and forward （ AF ）； decoding and forward（ DF）； select relaying（ SR）

认知无线电安全关键技术研究

认知无线电安全关键技术研究一、综述随着无线通信技术的快速发展，认知无线电技术应运而生。

认知无线电是一种能够在动态环境中感知并利用空闲频谱的智能无线通信技术，它能够提高频谱利用率，减少干扰和节约成本。

认知无线电技术在提高频谱利用率的也带来了许多安全问题。

本文将对认知无线电安全的关键技术进行综述，包括频谱感知、频谱分配、接入控制、隐私保护等方面。

在频谱感知方面，认知无线电需要能够准确地检测和识别主用户信号和其他非授权用户的信号。

常用的频谱感知方法有匹配滤波器、循环平稳特征分析、小波变换等。

这些方法在复杂多变的无线环境中，往往会出现误判或漏检的情况，影响认知无线电的安全性能。

频谱分配是认知无线电系统的核心任务之一，其目标是在保证主用户服务质量的前提下，最大化非授权用户的收益。

频谱分配策略的选择直接影响到认知无线电系统的性能。

常见的频谱分配方法有固定频率分配、动态频率分配、比例公平分配等。

这些方法在面对快速变化的网络环境和用户需求时，往往难以实现最优的频谱分配。

接入控制是认知无线电系统中保证主用户权益的重要手段。

接入控制策略的选择直接影响到认知无线电系统的稳定性和可靠性。

常见的接入控制方法有基于规则的方法、基于博弈论的方法、基于机器学习的方法等。

这些方法在面对复杂的无线环境和用户行为时，往往难以实现有效的接入控制。

隐私保护是认知无线电技术中亟待解决的问题之一。

由于认知无线电系统需要收集和处理大量的用户信息，因此存在泄漏用户隐私的风险。

常用的隐私保护方法有匿名化技术、加密技术、差分隐私等。

这些方法在面对复杂多变的无线环境和用户需求时，往往难以实现完全的隐私保护。

认知无线电安全关键技术的研究仍然面临着许多挑战。

未来的研究需要综合考虑频谱感知、频谱分配、接入控制、隐私保护等多个方面，以实现更高性能、更可靠、更安全的认知无线电系统。

1. 认知无线电技术的快速发展及其在军事和民用领域的广泛应用随着无线通信技术的不断进步，认知无线电技术（Cognitive Radio Technology）应运而生。

认知无线电协作频谱感知机制的优化

ｍａｙｕｅ，ａｎｖｌｃｏｅａｉｅｓｅｔｕｓｎｉｇｓｈｍｅｉｒｐｓｄｂｏｎｌｐｉｚｎｈｒｓｒｏｅｏｐｒｔｐｃｒｍｅｓｎｃｅｓｐｏｏｅｙｊｉｔｙｏｔｖｍｉｉｇｔｅ
于单用户频谱检测算法的局限性，作频谱感知被提了出来。满足对主用户干扰限度的条件下，了使单个授协在为权信道的频谱感知效率达到最大，引入一种新的协作频谱感知机制，合优化包括感知时间、输时间、与协联传参作的感知用户数目在内的感知参数，通过穷尽搜索算法得到最优解。在此基础上研究了多个授权信遭情况下并的频谱感知效率问题，出了一种授权信道选择分配方案。仿真结果验证了所提方法的有效性。提
＝ｌ～（）１
有了一些研究。文献［— ］过对参与协作的感知３４通用户数进行优化，从而使错误概率达到最小或使检测概率达到最大。文献Ｅ— ］５６则是在满足系统检测性能的条件下对包括感知时间和参与协作的感知用户数在内的一组参数进行优化，而使感知用户从
ＨｕＸｉｏｉｇ，ｕＨａｙｎＷｕＧｏｅｇａｎｎＨｎｉｇ，ｕｆｎ
（ｎｔｕｅｏｎｏｍａｉｎＥｎｉｅｒｎＩｓｉｔｆＩｆｒｔｏｇｎｅｉｇ，ＴｈＬＡｎｏｍａｉｎＥｇｎｅｉｇＵｎｖｒｉｔｅＰＩｆｒｔｎｉｅｒｎｉｅｓｔｏｙ，Ｚｅｇｈｕ，４００，ｉａｈｎｚｏ５０２Ｃｈｎ）

一种认知无线电系统频谱分配和频谱感知联合设计

ｉｐｏｏｅｏｊｉｔｌｃｔｅｓｎｈｅｈｌｓａｄｓｂａｒｒａｄｐｗｅｔｔｅＣＲｔｎｍｉｅｓＳｓｒｐｓｄｔｏｎｌａｌａｅｓｎｉｇｔｒｓｏｄｎｕｃｒｉｎｏｒａｒｓｔｒＯｙｏｅｈａｔ
ｔｔｔｅｔｒｕｈｐｔｏｈｅｈａｈｈｏｇｕｆｔＣＲｓｓｅｙｔｍｉａｉｚｄ．Ｔｈａｇｒｔｍｉｔｏｕｃｓｃｎｆｄｎｅｆｎｃｉｎｓｍｘｍｉｅｅｌｏｉｈｎｒｄｅｏｉｅｃｕｔｏ
应的影响以及ＣＲ接收机灵敏度的限制，谱感知很难获取完全理想的频谱可用性信息。非理想频谱感频
知分为两种，种是认知无线电网络可能将主用户正在占用的频谱判决为空闲频谱，一即所谓的漏检。漏检会对主用户造成很大的干扰，须保证这种干扰小于一定的门限值；必另一种是认知无线电网络可能将目前
表示加性高斯白噪声，．示不存在主用户信号的假设检验，表
那么可以得到每个子信道的检测概率和虚警概率分别为表示存在主用户信号的假设检验。
ｇ＝ｒＮ（（Ｉ＋ｒ，２ｈＩ＋ｒ）Ａ）ＱＰ（１ｏ）２ｏ）＞＝ｈＭ（ｌ
空闲的频谱判定为主用户正在占用，即所谓的虚警。虚警使得认知无线电网络损失部分频谱接人的机会，使得系统和容量降低。漏检概率和虚警概率依赖于检测门限的设定，因此每个子载波上的检测门限的设定在系统和容量和对主用户的干扰之间做出折衷。近两年来，者们开始关注非理想频谱感知条件下的学

认知网络中的多用户MIMO线性协作频谱感知问题研究

ｓｉｈｗａ，ｅｒｌａｉｔｆｓｅｔｕｓｎｉｇｉｏｐｒｔｅｓｅｔｕｓｎｉｇｓｓｅＣｅｅｃｅｔｎａｃｄｕｔｓｏｔｔｔｅｉｂｌｙｏｐｃｒｍｅｓｎｃｏｅａｉｐｃｒｍｅｓｎｙｔｍａｂｆｉｎｌｅｈｎｅｓｈｈｉｎｖｎｉｙ
第３卷第２期３
２１年２月０２
通
信
学
报
、０．３，１ＮＯ２３．Ｆｂｕｒ０１ｅｒａｙ２２
ＪｕａｎＣｏｏｍｌｏｍｍｕｉａｉｎｎｃｔｓｏ
认知网络中的多用户ＭＩＭＯ线性协作频谱感知问题研究
黑永强，李晓辉，李文涛
及时变特性的影响，一般单个认知用户很难获得可
２系统模型
考虑一个主用户（Ｒｐｍａｙｒｄｏ，Ｍ个认知Ｐ，ｒｒｉ）ｉａ用户（Ｒ，ｏｎｔｅｒｄｏ的协作频谱感知系统，如Ｃｃｇｉｖａｉ）ｉ图１所示，主用户收发各配置．根天线，对于第ｉ，个认知用户，假定收发各配置厶根天线，为了简化分析，假定所有的认知用户配置相同数目的天线，即厶＝＝… ＝＝Ｌ。
ｗｉｕｔｌｔｎａ．ｓｄｓｔｅｐｏｏｅｈｔｍｌｐｅａｅｎｓＢｅｉｅ，ｈｒｐｓｄＧＡｔｏｓｅｃｅｔａｄｓａｌ，ｄａｈｅｅｅｔｒｄｔｃｏｅｆｒｉｎｍｅｈｄｉｆｉｎｔｂｅａｃｉｖｓｂｔｅｅｅｔｎｐｒｏｍ－ｉｎｎｉａｉｅｗｈｎｃｍｐｒｄｗｉｅｅｉｔｇｍｅｈｄ．ｌｅｏａｅｔｔｘｓｉｔｏｓｃｈｈｎＫｅｒｓＭＩＯ；ｏｎｔｅｒｄｏｃｏｅａｏ；ｐｃｒｍｅｓｎｙｗｏｄ：Ｍｃｇｉｖｉ；ｏｐｒｔｎｓｅｔｉａｉｕｓｎｉｇ

认知无线电网络中基于信任度的频谱感知技术

１中师范大学电子信息工程系，，华武汉４０７３０９
２．黄石理工学院电子信息工程系，湖北黄石４５０３００
１ＤｅｔｆＥｅｔｏｉｓａｄＩｆｒｔｎＥｎｉｅｒｇ，ａｈｎｒｌＵｎｖｒｉＷｕａ３０９，ｈｎ．ｐ．ｏｌｃｒｎｃｎｎｏｍａｉｇｎｅｉＨｕｚｏｇＮｏｍａｉｅｓｔｏｎｙ，ｈｎ４０７Ｃｉａ
算法能够在控制信道带宽受限条件下，以较少的网络开销获得更好的频谱感知性能。
ＣｍｕｅＥｇｎｅｉｇ日ｄｏｐｔｎｉｅｒｒｎｎ仰ｆ口ｉ邶计算机工程与应用ｆｆｃＤ
２１，６２）００４（７
１３０
认知无线电网络中基于信任度的频谱感知技术
章磊－，－段莉莉 ‘黄光明，
ＺＨＡＮＧＬｅ，ｉＤＵＡＮＬｉｌ， —ｉＨＵＡＮＧＧｕｎｇｍｉｇａ－ｎ
ｗｒ．ｍｐｔｒＥｇｎｅｉｇａｄＡｐｌａｏｓ２１，６２）１３１５ｏｋＣｏｕｅｎｉｅｒｎｎｐｉｔｎ，００４（７：０－０．ｃｉ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｅｎｗｃｏｅａｉｅｓｅｔｕｏｐｒｔｐｃｒｍｓｎｉｇｖｅｓｍｅｈｄｂｓｄｏｅｕａｉｎｆｒｃｇｉｖｒｄｏｎｅａｄｄｏｓａｎｓｎｔｏａｅｎｒｐｔｔｏｏｎｔｅａｉｓｕｄｒｂｎｗｉｔｃｎｔｉｔｏｉｈｒｉｐｏｏｅ．ｅｙｏｎｔｅｓｒｉｓｌｏｔｉｓｎｂｅｖｔｎｎｄｐｎｅｔａｄｎｙｈｕｅｓｓｒｐｓｄＥｖｒｃｇｉｖｕｅｆｔｉｒｙｂａｎａｏｓｒａｉｉｅｅｄｎｌｎｏｌｔｅｓｒｗｉｒｌｂｅｎｆｒａｉｎｏｙｈｔｅｉｌｉｏｍｔｏａｓｎｔｅｒ１ｃｌｅｉｉｎｔｈｃｍｍｏｅｅｖｒｂｓｄｎｄｕｌｔｒｓｏｄ．ｏｕｅｉｅｉｂｅ，ｎｙｈｃｇｉｖｓｒｅｄｈｉｏａｄｃｓｏｓｏｔｅｏｎｒｃｉｅａｅｏｏｂｅｈｅｈｌｓＩｎｓｒＳｌｌｏｌｔｅｏｔｅｕｅｆｒａｎｉｗｉｅｈｇｅｔｅｕａｉｎｓｅｅｔｄｔｓｎｅｈｓｅｔｍ．ｉｌｔｎｅｕｔｓｏｔａｈｓｅｔｕｔｔｉｈｓｈｈｒｐｔｔｉｏｓｌｃｅｏｅｓｔｅｐｃｒｕＳｍｕａｉｒｓｌｏｓｈＷｈｔｔｅｐｃｒｍｅｓｇｐｒｏｍａｃｓｎｉｅｆｒｎｅｎｕｄｒＡＷＧＮｈｎｅｓｉｉｒｖｄａｄｔｅｃｍｍｕｉａｉｎｔａｃｉｌＯｒｄｃｄａｐｏｅｏｔｅｃｎｅｔｎ１ｍｅｈｄｎｅｃａｎｌＳｍｐｏｅｎｏｈｎｃｔｒｍＳａＳｅｕｅｓｏｐｓｄｔｈｏｖｎｉａｔｏ．ｏｏＫｅｒｓｃｇｉｖａｉ；ｐｃｒｍｅｓｇ；ｅｕａｉｎ；ｏｂｅｔｒｓｏｄｙｗｏｄ：ｏｎｔｅｒｄｏｓｅｔｉｕｓｎｉｒｐｔｔｏｄｕｌｈｅｈｌｎ

认知无线电MAC层多用户协同感知机制优化

摘要：为了有效快速的寻找到频谱空洞并不对主用户造成干扰，频谱感知是认知无线电系统中具有重要意义的一环。
而多用户协作感知可以进一步提高系统性能。本文关注认知无线电ＭＡＣ层两种频谱感知机制主动感知和被动感知机制。在多用户协作的场景下，分析主用户活跃度对感知性能造成的影响。并提出了一种低复杂度的折衷接入延时和功率消耗的优化策略。通过理论分析和仿真结果可以看出，主动和被动感知机制下多用户协作感知可以有效的减小信道搜索时间，优化算法帮助动态地选取感知机制减小系统开销。关键词：认知无线电；感知机制；协同感知；信道搜索；信道监测
１引言
Ａｂｔｃ：ｓｒｔａ
Ａｉｄａｆｃｅｔｎａｔｓａｃｉｇｏｐｃｒｍｐｏｔｎｔｓｍｅｔｆｉｎｄｆｓｅｒｈｎｆｓｅｔｅｉａｕｏｐｒｉｅ，ｗｈｌｖｉｉｇｉｔｒｅｅｃｏｐｉｒｓｒ，ｓｅ — ｕｉｉａｏｄｎｎｅｒｎｅｔｒｅｆｍａｙｕｅｓｐｃ
ＫｙｗｏｄＣｇｉｖａｉ；ｓｎｉｇｍｅｈｎｓ；ｃｏｅａｉｅｓｎｉｇｈｎｅｅｒｈｎｅｒｓ：ｏｎｔｅｒｄｏｅｓｎｃａｉｉｍｏｐｒｔｅｓｎ；ｃａｎｌｓａｃｉｇ；ｃａｎｌｍｏｉｒｖｈｎｅｎｔｏ
ｔｍｅｉｌｙａｓｇｆｃｎｏｅｉｏｎｉｖａｏｓｓｅｍ．Ｇｅｅａｌｕｒｓｎｓｎｇｐａｉｎｉａｔｒｌｎｃｇｔｅｒｄｉｙｔｉｉｎｒｌｙ，ｍｕｔ— ｓｒｃｏｒｔｖｅｓｎａｎａｅｔｅｐｒｏｍａｃｆｌｉｕｅｏｐｅａｉｅｓｎｉｇｃｎｅｈｎｃｈｅｒｎｅｏｆｓｓｅ．Ｈｅｃｙｔｍｎｅ，ｔｉｐｅｓｆｃｎｈｈｒｃｅｓｉｓｏｗｏｋｎｄｆｓｎｉｇｍｅｈｎｓｓｃｓｐｏｃｉｅａｅｃｉｅｓｎｉｇｐｌ— ｈｓｐａｒｉｏｕｓｏｔｅｃａａｔｒｔｆｔｉｓｏｅｓｎｃａｉｍｕｈａｒａｔｖｎｄｒａｔｖｅｓｎｏｉｉｃｃｎａｍｕｔ— ｅｏｐｅａｉｎｓｔａｉｎ，ａｎｌｚｓｔｅｓｎｓｎｇｐｒｏａｃｖｒｔｅａｔｖｔｅｅｆｐｒｍａｅ．Ｗｅｐｏｏｅｙｉｌｉｕｓｒｃｏｒｔｉｕｔｏｏｎｄａａｙｅｈｅｉｅｒｎｅｏｅｈｃｉｉｙｌｖｌｏｉｒｕｓｒｆｍｙｓｒｐｓｄａｏｔｍｉａｉｎｓｒｔｇｆｍａｉｇａｔａｅｆｔｅｃｅｓｄｌｙａｄｓｎｓｎｇｏｅｈａ．Ｔｈｏｇｈｈｏｎａｙｉｎｄｓｍｕａｉｎ，ｍｕｔ・ｐｉｚｔｏｔａｅｙｏｋｎｒｄｏｂｅｗｅｎａｃｓｅａｎｅｉｖｒｅｄｒｕｈｔｅｔｅｒａｌｓｓａｉｌｔｏｙｌｉｕｅｏｐｒｔｖｅｓｎｎｐｏｃｉｅａｅｃｉｅｍｅｈｉｍｓａｓｅｕｅｔｈｎｌｓａｃｉｇｉｔｒａ．ｓｒｃｏｅａｉｅｓｎｉｇｉｒａｔｖｎｄｒａｔｖｃａｎｓｌｏｒｄｃｈｅｃａｎｅｅｒｈｎｎ理

认知无线电网络的设计与实现

认知无线电网络的设计与实现近年来，随着无线电技术的不断发展和物联网的兴起，无线电网络越来越成为人们关注的焦点。

那么，在认知无线电网络的设计与实现中，我们面临着哪些挑战和机遇呢？一、认知无线电网络的概念和特点认知无线电网络（Cognitive Radio Networks，CRN）是指一种基于无线电频谱共享的技术，通过智能频谱感知、频谱管理和协作传输等技术手段，实现频谱有效利用和网络性能优化。

与传统的固定频段分配方式相比，CRN具有以下特点：1. 频谱高效利用：CRN可以对未被使用的频谱进行有效利用，提高频谱的利用率和占用率，降低对频谱资源的浪费。

2. 灵活自适应：CRN可以根据网络需求和环境变化，动态地选择最佳频段和信道，实现网络资源的高效分配和优化。

3. 高可靠性：由于CRN可以通过智能感知和管理网络，对干扰源的检测和排除，提高网络的通信质量和可靠性。

二、认知无线电网络的设计在CRN的设计中，主要考量以下几个方面：1. 智能频谱感知技术：CRN需要通过先进的频谱感知技术，对周围环境的频谱使用情况进行检测和分析，以便合理选择频段和信道，避免干扰和共享频谱。

2. 分布式频谱管理技术：CRN需要实现分布式的频谱管理，通过在线检测和实时控制，维护网络中各个设备的频谱使用情况，保证网络效率和服务质量的稳定性。

3. 动态频段选择技术：CRN需要根据网络需求和环境变化，动态地选择最佳频段和信道，实现网络资源的高效分配和优化，提高网络的传输速率和数据吞吐量。

4. 智能干扰排除技术：CRN需要通过智能感知和管理网络，对干扰源的检测和排除，提高网络的通信质量和可靠性，保障网络的服务质量和用户体验。

5. 安全与隐私保护技术：CRN需要采用合适的安全与隐私保护技术，保障网络信息的安全性和用户个人隐私的保护，避免网络受到恶意攻击和信息泄露等问题。

三、认知无线电网络的实现在CRN的实现中，需要一个全面的系统架构，包括以下几个模块：1. 智能感知模块：通过高科技技术手段实现对周围环境中频谱的实时感知和监控，以便选择最佳频段和信道资源，提高网络的效率和质量。

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一种认知无线网络中的协作用户快速频谱感知优化算法
范波勇;张敏;周井泉
【期刊名称】《计算机应用与软件》
【年(卷),期】2022(39)7
【摘要】认知无线电是一种智能技术,它可以根据周围无线环境的改变而自动快速调整频谱参数。

在认知无线电中需要采用频谱感知技术来快速探测频谱空穴。

分析了一种基于能量检测法进行频谱感知的优化算法,该算法起到了优化代价函数的目的。

在此基础上提出一种复杂网络结构下快速频谱感知的方法,该算法在满足给定临界代价函数的情况下,减少了所需的协作认知用户数,改善了漏检率性能。

【总页数】4页(P117-120)
【作者】范波勇;张敏;周井泉
【作者单位】长沙民政职业技术学院软件学院;湖南邮电职业技术学院;南京邮电大学电子与光学工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP3;TN92
【相关文献】
1.异构无线网络中基于多用户分集的协作频谱感知算法
2.认知无线网络多用户协同频谱感知协作机制研究
3.认知无线网络中基于联盟博弈的分布式协作频谱感知方法
4.认知无线网络中多信道频谱感知周期优化算法
5.基于压缩感知的认知无线网络协作频谱感知技术
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