认知无线电集中式联合频谱感知算法研究
认知无线电频谱感知算法研究
基 金 项 目 ：０ ７年 度 国 家 高技 术 研 究 发 展 计 划 （６ 计 划 ） 索性 课 题 （ 目编 号 ：０ ７ Ａ １２ ７ ． ２ｏ ８３ 探 项 ２ ０Ａ ０ Ｚ ６ ） 作者简介 ： 管少 华 （９ ５ ）男 ， 徽 巢 湖 人 。 解 放 军 理 工 大 学通 信 工 程 学 院 博 士 生 ， 究 方 向 ： １７ 一 ， 安 研 军事 通 信 学 。
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利用 率 。当 Ｓ Ｕ通 信 时 ， 突然 感 知 到 Ｐ Ｕ信 号 ， 则
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收 稿 日期 ： ０ ８ ０ — ８ ２ ０ — ３ ２
关键 技 术 主要有 频 谱感 知 技 术 、 频谱 管 理 和频 谱 共 享技 术 、 无线 资 源 重 配置 技术 。频谱 感 知技 术 是 认 知 无 线 电 的基 础 ．Ｕ 通 过 频 谱 感 知 发 现 频 Ｓ 谱空 穴 ， 而使 Ｓ 从 Ｕ能 利用 其 进行 通信 ， 提高频 谱
（Ｒ 技术 。认 知无线 电技术 提 出开放频 谱接 人机 Ｃ） 制 ， 授权用户 （ 在 主用 户 ，ｒ ａｙ Ｕ ｅ， Ｕ） 使 Ｐｉ ｒ ｓｒ Ｐ 未 ｍ 用 该 频 谱 资 源 时 ，允 许 未 授 权 用 户 （ 用 户 ， 次
基于认知无线电的频谱分配算法研究
基于认知无线电的频谱分配算法研究频谱是无线通信中宝贵的资源，为了更高效地利用频谱资源，科学家们开发了一种新型的无线通信技术——认知无线电。
基于认知无线电的频谱分配算法研究就是针对认知无线电技术的特点和需求，进行频谱分配的算法研究，以提高频谱资源的利用效率。
认知无线电（Cognitive Radio，CR）是指具备智能感知和自主决策能力的无线通信系统。
与传统无线通信系统相比，认知无线电系统能够感知周围的频谱环境，根据感知结果进行自主切换和频谱分配，从而更好地适应不同的通信需求，在提高频谱利用率的同时减少干扰，提高通信质量。
基于认知无线电的频谱分配算法研究旨在根据信道状态和用户需求，实现根据需求时分配频谱资源的智能化。
其关键技术包括频谱感知、信道状态评估、频谱分配决策等。
下面将分别对这些关键技术进行详细介绍。
首先，频谱感知是认知无线电中的核心技术之一。
感知技术主要通过收集和分析周围频谱环境的信息，包括未使用的频谱资源、已使用频谱的占用情况以及其他无线设备的活动情况等。
通过感知技术，认知无线电可以准确了解当前的频谱状态，为后续的频谱分配决策提供参考。
其次，信道状态评估是根据感知结果对频谱通道的可用性进行评估的过程。
通过对信道的传输质量、干扰以及其他无线设备的活动情况等进行分析，认知无线电可以判断频谱通道的可行性和可靠性。
这些评估结果将作为频谱分配决策的依据，以确保分配的频谱能够满足用户的通信需求。
最后，频谱分配决策是通过基于感知结果和信道状态评估结果，智能地分配频谱资源给用户的过程。
在决策过程中，认知无线电可以考虑用户的通信需求、优先级以及频谱资源的利用程度等因素，以达到公平、高效的频谱分配。
通过智能化的频谱分配决策，认知无线电可以实时地对频谱资源进行优化配置，从而满足不同用户的通信需求。
基于认知无线电的频谱分配算法研究在无线通信领域有着广泛的应用前景。
它不仅可以提高频谱资源的利用效率，还可以提升通信系统的可靠性和效果。
认知无线电中基于多址接入信道的多用户联合频谱感知算法
（ ＭＡ Ｃ ） 的联合频谱感 知算法。在 系统结构和数 学建模基础 上 ， 分析 了传统 ＭＡ Ｃ算法渐近 性 、 中断概 率等性能 。在 次 用户平均发射 功率约束下 ， 以最大化检 测概 率 为 目标 ， 对基 于 ＭＡ Ｃ算法 中的发射 增益进行 优化 ； 并考 虑 了一 定服 务 质量情 况下最小化次用户数 目的问题 。仿真 结果表明 ， ＭＡ Ｃ算 法能够保证 良好 的检测性 能 ， 以决 策 中心错误 概 率为 例， 提 出的优化算 法取得 了指数级 的性能提升 。
Ｃ ０ＤＥ Ｎ ｊ ＹＩ Ｉ ＤＵ
ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｗ ｗ ｗ ． ｊ ｏ ｃ ａ ． ｃ ｎ
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ １ ７ ７ ２ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ９ ０ ８ １ ． ２ ０ １ ７ ． ４． ０ Ｏ ９ ６ ｏ
认 知 无 线 电 中基 于 多址 接 入 信 道 的 多 用户 联 合 频 谱 感 知 算 法
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｘ ｉ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｆ ｏ Ｆ ｉ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍ ｉ ｃ ｓ ，Ｕ ｒ ｕ ｍ ｑ ｉ Ｘ ｉ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ８ ３ ０ ０ １ ２ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
基于认知无线电的频谱感知与分配优化
基于认知无线电的频谱感知与分配优化概述近年来，随着无线通信领域的快速发展，频谱资源日益紧张。
为了有效利用有限的频谱资源，并满足不断增长的无线通信需求，认知无线电技术应运而生。
基于认知无线电的频谱感知与分配优化，成为了解决频谱利用效率问题的关键研究方向。
本文将深入探讨基于认知无线电的频谱感知与分配优化的相关内容。
1. 认知无线电的概念及原理认知无线电是一种具有智能化感知和机动性的无线通信技术，它通过感知和分析当前的频谱使用情况，实现对频谱资源的动态分配和优化。
其核心原理是通过信号感知、信号识别和频谱分配等技术手段，使终端设备能够实时地感知和判断频谱资源的利用情况，并根据需求进行智能化的调度与分配。
2. 认知无线电的频谱感知技术频谱感知是认知无线电的关键技术之一，它能够使设备能够感知到当前周围的频谱环境，并对频谱进行实时监测和评估。
目前，常用的频谱感知技术包括能量检测、周期检测、协方差检测等方法。
这些方法通过对接收信号的功率、周期和相关性进行检测和分析，得出频谱使用情况的信息。
3. 认知无线电的频谱分配优化技术频谱分配优化是认知无线电的核心任务之一，它是为了实现频谱资源的更加合理、高效地利用而进行的。
在频谱分配优化中，需要考虑到设备之间的协调与共享，以及用户的优先级和服务质量需求。
常用的频谱分配优化方法包括基于博弈论的频谱分配模型、基于机器学习的频谱分配算法等。
这些方法能够根据不同的需求和约束条件，实现对频谱资源的智能化分配和优化。
4. 认知无线电在相关领域的应用认知无线电技术在无线通信领域具有广泛的应用前景。
它可以用于提高无线通信系统的频谱利用效率，提升网络的整体性能。
同时，认知无线电也可以应用于无线电频谱管理、无线电频谱监测等领域。
此外，认知无线电技术还可以为智能交通、军事通信等领域带来新的解决方案和创新。
5. 认知无线电面临的挑战与展望虽然认知无线电技术的发展前景非常广阔，但仍然面临一些挑战。
认知无线电频谱感知技术研究
认知无线电频谱感知技术研究摘要：随着无线通信技术的迅猛发展，频谱资源短缺的问题越来越严重，甚至可能成为未来制约无线通信技术发展的瓶颈。
认知无线电技术通过对频谱资源的“二次利用”，为缓解频谱资源紧缺开辟了一条新的路径。
在认知无线电网络中，当认知用户感知到目标频段处于空闲状态时，可以接入该频段进行通信，一旦检测到主用户重新出现时，要及时做出避让，以免影响主用户的正常工作。
由此可知，频谱感知技术是保证认知无线电技术得以实现的关键和前提。
关键词：认知无线电；主用户；认知用户；频谱感知中图分类号：tn925 文献标识码：a 文章编号：1007-9599 （2013） 01-0000-021 引言随着无线通信技术的快速发展，可用的无线频谱资源越来越少。
但是由于目前的固定式频谱分配体制，许多国家已经将本国可用的频谱资源发配殆尽了，然而在这些已经分配的频谱中，频谱利用率较低。
可以预见，频谱资源甚至会成为未来制约无线通信技术发展的瓶颈。
正是为了解决上述问题，认知无线电技术应用而生了。
随着认知无线电的不断发展，对认知无线电的定义也不断发展，其中最具代表性的是fcc从频谱管理角度给出的定义[1]：”cr是指能够通过与工作的环境交互，改变发射机参数的无线电设备。
cr的主体可能是sdr，但对cr设备而言，不一定必须具有软件或者现场可编程的要求。
”2 频谱感知技术2.1 概述频谱感知技术是认知无线电技术得以实现的关键和前提。
频谱感知是指认知用户在时域、空域、频域等多个维度对目标频段进行检测发现频谱空洞的过程，其目标是在保证主用户不受到认知用户干扰的前提下，实现对目标频谱的快速、准确的检测[1]。
2.2 频谱感知技术的分类根据感知技术的不同，频谱感知可以分为单用户本地感知和协同感知，其中单用户本地感知又可以进一步划分为主用户发射机检测和主用户接收机检测。
协同感知是在单用户本地感知的基础上提出的，可用使用的融合方式的不同将其划分为硬融合和软融合两种。
基于能量检测的认知无线电频谱感知算法研究
基于能量检测的认知无线电频谱感知算法研究作者：***来源：《物联网技术》2019年第05期摘要：认知无线电意在使非授权用户机会式地使用已分配给授权用户的频带，为此，需要运用频谱感知技术寻找空闲频带。
能量检测是一种使用最广泛的检测方法，这种方法复杂度低且不需要知道检测信号的任何信息，但却容易受到噪声不确定性的影响。
为此，文章分别针对噪声功率已知的情形和噪声不确定的情形详细研究了基于能量检测的频谱感知算法。
理论分析与仿真结果表明：当信噪比较低时，噪声不确定性会降低系统性能。
同时，通过仿真研究了在噪声不确定情形下检测所需的样本数量和信噪比墙，以确保实现给定的检测概率和虚警概率。
关键词：认知无线电;频谱感知;能量检测;噪声不确定性;信噪比墙;频带中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2019）05-00-030 引言当前，稀缺的电磁频谱通过授权分配给电信服务提供商使用，但这些授权用户并非一直在使用分配给他们的频谱[1]。
1999年，Mitola提出了认知无线电的概念[2]，在认知无线电中，基于软件无线电（SDR）的收发器可以智能、自动地改变其参数，达到利用授权用户暂时不使用频段的目的。
在认知无线电（CR）技术中，定义了两种类型的频谱用户：主用户（PU）和次用户（SU）。
主用户是授权用户，其工作频段是固定分配的。
次用户能够重新配置其传输参数，以便在授权用户空闲时机会式地使用分配给授权用户的频带。
认知无线电中次用户对频谱的不当使用会导致对主用户的干扰，从而影响主用户的通信質量[3-4]。
因此，次用户必须能够有效确定频带是否可用或者是否正在被主用户占用，这种行为称为频谱感知，是认知无线电的基本特征之一。
频谱感知应当确保次用户不会对主用户产生干扰。
1 基于能量检测的频谱感知频谱感知一般来说是动态、连续地探查频谱的过程，旨在寻找可由次用户使用的频带。
认知无线电的研究热点之一是基于能量检测的频谱感知，该算法具有简单易用、计算成本低和易于实现等优点。
基于粒子群算法认知无线电联合频谱检测研究的开题报告
基于粒子群算法认知无线电联合频谱检测研究的开题报告一、研究背景及意义随着无线通信技术的快速发展，无线电频谱资源的利用越来越紧张，如何高效利用频谱资源成为一个重要的研究领域。
目前已有很多频谱感知方法被提出，其中联合频谱检测方法是一种较为常见的方法。
然而，联合频谱检测涉及到参数估计、信号检测等复杂问题，传统的优化算法往往存在着局限性，粒子群算法作为一种新兴的智能优化算法，具有全局搜索能力和适应度自适应性等优势，可以更好的解决联合频谱检测问题。
粒子群算法是模拟群体行为的自适应随机优化算法，其基于个体间的信息交流和合作，通过不断更新群体中个体的位置和速度，来逐步逼近最优解。
由于粒子群算法具有快速收敛、避免陷入局部最优等优势，已被广泛应用于无线网络中的资源优化、路径规划、功率控制等问题中。
本研究将采用粒子群算法对联合频谱检测进行优化，以提高频谱感知的精度和可靠性，为今后频谱资源优化利用提供技术支持。
二、研究内容和思路本研究将采用粒子群算法来优化联合频谱检测中所涉及到的参数估计和信号检测问题。
具体的研究思路和内容如下：1. 建立联合频谱检测模型：首先根据频谱感知的原理和技术特点，建立联合频谱检测模型，该模型将包括信道估计、信号检测等多个子模块。
2. 粒子群算法设计：本研究将采用标准粒子群算法作为优化算法，并对其进行相应的改进，如增加约束条件、调整参数等。
3. 实现联合频谱检测算法并验证：通过编程实现粒子群算法和联合频谱检测算法，将其应用于实际数据集中，验证其检测精度和可靠性。
4. 性能分析和优化：对所实现的算法进行性能分析，探究其在不同参数和环境条件下的最优表现，并对其进行优化。
三、研究预期结果预计本研究的主要结果将包括：1. 建立联合频谱检测模型，为联合频谱检测问题的深入研究提供理论支持。
2. 设计并实现粒子群算法来优化联合频谱检测问题。
3. 在数据集上验证算法的检测精度和可靠性，并进行相应的性能分析和优化。
基于能量检测的认知无线电频谱感知算法研究
H1，否则判定为 H0。 能量检测算法是将接收信号的能量 T 与预先设定的门限
值 γ 进行比较，即 ：
T < γ , T > γ ,
H0 H1
（3）
T = ∑ y(n) 2 N
（4）
在假设 H0 下，即主用户信号不存在时，T 服从自由度为 N 的中心卡方分布 ；在假设 H1 下，即主用户信号存在时，T 服从自由度为 N 的非中心卡方分布。
在寻找可由次用户使用的频带。认知无线电的研究热点之一 是基于能量检测的频谱感知，该算法具有简单易用、计算成 本低和易于实现等优点。
当主用户的传输参数未知时，可以选用能量检测方法 。 [5-6] 在能量检测过程中，将某一频带中的接收信号与设定好的 门限值进行比较，以确定主用户是否存在。这其实是一个 二元决策问题。如果检测到的信号能量高于门限值，则判
定频带中正在进行传输，即信道繁忙 ；如果信号能量低于
门 限 值， 则 认 为 该 频 带 是 空 闲 的， 次 用 户 可 以 用 其 进 行
传输。 该问题可表述为 ：令 y 作为由信号和噪声之和得到的长
度为 N 的矢量。
y(n) = x(n)+ w(n)
（1）
式中：x（n）表示主用户信号；y（n）表示次用户接收到的信号； w（n）表示噪声信号，噪声假定为加性高斯白噪声且其均值 为 0，方差为 σw2；N 表示感知期间内的样本数；n 表示样本 序列号。
仿真研究了在噪声不确定情形下检测所需的样本数量和信噪比墙，以确保实现给定的检测概率和虚警概率。
关键词 ：认知无线电 ；频谱感知 ；能量检测 ；噪声不确定性 ；信噪比墙 ；频带
中图分类号 ：TP393
认知无线电宽带频谱感知技术研究
认知无线电宽带频谱感知技术研究认知无线电宽带频谱感知技术研究引言：随着信息技术的发展，无线通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
然而，随着无线设备数量的不断增加，频谱资源变得日益紧缺。
频谱作为无线通信的基础资源，其利用率的提高对于满足人们对无线通信的需求至关重要。
因此，研究认知无线电宽带频谱感知技术具有重要的现实意义。
一、认知无线电的概念及特点认知无线电是一种通过感知周围环境并根据环境变化调整无线通信系统参数的技术。
它可以通过感知周围的频谱使用情况，发现可用的空闲频谱资源并进行利用，从而提高频谱的利用效率。
与传统的固定频谱分配方法相比，认知无线电具有灵活性高、频谱利用率高等特点。
二、宽带频谱感知技术的研究进展1.频谱感知的定义和原理频谱感知是认知无线电中的关键技术之一。
通过感知无线电环境中各频段的信号强度、噪声水平以及已占用的频谱资源等信息，系统能够准确判断不同频段的可用性，从而实现对频谱的有效利用。
2.频谱感知技术的关键问题频谱感知技术的研究面临着一些关键问题。
首先，感知技术需要高精度的频谱测量和准确的频谱分析算法，以确保对频谱的准确感知。
其次，需要解决频谱感知过程中可能出现的干扰和误判问题，以提高频谱的可靠性。
此外，频谱感知技术还需要解决感知速度和功耗等方面的挑战。
三、宽带频谱感知技术的应用1.频谱资源分配与共享宽带频谱感知技术可以帮助系统实时感知空闲的频谱资源，并进行动态分配，从而提高频谱的利用率和系统的吞吐量。
此外，频谱感知技术还可以实现不同用户之间的频谱共享，提高频谱资源的共享效率。
2.动态频谱访问宽带频谱感知技术可以根据实时的频谱感知结果，动态调整设备的工作频段和功率，从而实现对频谱的智能访问。
这种动态频谱访问方式能够最大限度地减少频谱的浪费，提高频谱的利用效率。
3.干扰监测与自适应调整宽带频谱感知技术可以实时监测周围的干扰情况，并根据感知结果进行自适应调整。
通过准确感知干扰信号的特征，系统可以采取相应的干扰抑制措施，保证通信质量的可靠性。
无线电频谱感知与认知无线电技术研究
无线电频谱感知与认知无线电技术研究无线电频谱是无线通信的基础资源，而频谱资源的有效管理和利用对于提升无线通信系统的性能至关重要。
在过去的几十年中，无线电频谱被广泛地使用，导致频谱资源日益紧张。
传统的固定频谱分配方式存在频谱利用率低、频段冲突以及频谱依赖性强等问题。
为了最大化地利用频谱资源，无线电频谱感知与认知无线电技术被提出并得到了广泛的研究和应用。
无线电频谱感知是一种能够通过物理层技术对当前频谱利用状况进行实时监测和感知的技术。
它能够帮助无线设备感知到周围频谱环境中的占用情况，并将这些信息反馈给认知无线电系统，从而实现动态频谱分配和自适应调制等功能。
频谱感知的关键是通过感知结果识别和识别信号的类型，以及信号的参数属性。
感知技术可以利用无线设备或者网络中的其他传感器来获取环境中的信号信息，然后通过算法处理和分析，得到频谱感知结果。
在频谱感知的基础上，认知无线电技术进一步实现了对频谱资源的动态分配。
认知无线电通过对当前频谱利用状况的感知，并结合系统自身的能力和需求，动态选择空闲频谱资源进行使用。
这种动态的频谱分配方式，能够提高频谱利用效率，并满足不同通信系统之间的共存和互操作性要求。
认知无线电技术的核心是通过无线电的智能控制实现频谱资源的动态管理，以提高网络容量、增强通信质量和扩大通信覆盖范围。
无线电频谱感知与认知无线电技术的研究主要包括以下几个方面：首先，感知算法的研究是频谱感知技术研究的核心之一。
感知算法需要能够有效地对环境中的信号进行检测、识别和参数估计。
感知算法的设计需要考虑信号的低信噪比检测、多信号的并行处理以及信号参数的准确估计等问题。
目前，常用的感知算法包括能量检测、协方差匹配算法、瞬态检测算法等。
其次，认知无线电系统中的频谱分配算法是研究的重点。
频谱分配算法需要根据当前感知到的频谱情况进行决策，以确定最优的频谱分配方案。
常用的频谱分配算法包括最大增益算法、最小干扰算法和遗传算法等。