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武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2010年第3期34卷 510-512,516页

作者：胡富平王殊华中科技大学电子与信息工程系武汉430074

针对传感器节点易失效和恶意节点易伪装成合法节点的特点,提出了一种鲁棒性协作频谱检测方法.实验仿真结果表明,该方法在对抗节点失效和恶意节点导致的错误检测结果时具有很高的鲁棒性,同时在失效或恶意节点达到20%时仍具有很好的检测性能.

关键词：无线传感器网络认知无线电频谱检测

基于HackRF的室内无线电频谱检测仪的设计与实现

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基于HackRF的室内无线电频谱检测仪的设计与实现

作者：樊雨沛海南大学

学位级别：硕士

在20世纪70年代到20世纪80年代,人们对无线网络产生了浓厚的兴趣,并开始了研究。1980年-1989年,无线网络因其不需架线和超强的灵活性赢得了市场和大众的认可,那段时期也是局域网发展最快速的一个时期。从2G到3G,到早已普及的4G,再到如... 详细信息

在20世纪70年代到20世纪80年代,人们对无线网络产生了浓厚的兴趣,并开始了研究。1980年-1989年,无线网络因其不需架线和超强的灵活性赢得了市场和大众的认可,那段时期也是局域网发展最快速的一个时期。从2G到3G,到早已普及的4G,再到如今打得热火朝天的5G争夺战,甚至6G也在徐徐酝酿中,无线电通信技术以人们无法想象的速度飞速发展着。伴随着通信技术的不断发展和人类社会的不断进步,人们对于无线电通信越来越离不开,越来越依赖,但在一些特定场所,比如民航飞机、考场、需要关闭手机或防止窃听的会场会议室等场所,对无线电的使用有着十分严格的限制,目前市面上的现有无线电频谱检测设备价格昂贵,且太过庞大,不方便携带,不利于广泛使用,因此设计一套轻巧便携、成本低且方便升级维护的无线电频谱检测仪,以满足特定场所中对无线电频谱进行快速检测的需求就很有必要了。本文利用HackRF和GNU Radio设计了一套轻巧便携的无线电频谱检测仪。本文首先介绍了软件无线电和频谱检测仪的国内外研究现状;研究了频谱分析仪的工作原理和相关的软件无线电理论,并对频谱检测的一些方法进行了分析;之后对系统的软硬件进行了详细分析;第三章详细介绍了无线电频谱检测仪的设计方案,软件设计中着重于信号的检测和信号处理的设计,运用能量检测的方法对某一频段进行扫描,检测出是否有信号存在,并对检测到信号的通信制式判断进行了研究。基于GNU Radio开源软件和HackRF搭建了软件无线电平台,使用Python脚本语言进行开发,并且通过wx Python描绘出图形界面,显示信号检测结果。为测试设计的合理和正确性,采用了对比测试方法,使用高精度的频谱分析仪,与其的测试结果进行比较,验证了系统设计的可靠性。

关键词：软件无线电频谱检测 GNURadio 能量检测法 HackRF

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基于多天线空间相关性的序贯频谱检测算法

基于多天线空间相关性的序贯频谱检测算法

作者：张凤娟华南理工大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术的发展，无线业务和用户需求也随之日益增长，它们固定的占用大量不同的无线频段资源，从而导致无线频谱资源逐渐匮乏。此外静态的频谱分配策略导致大量被分配的频段没有得到有效的利用也是导致频谱匮乏的主要原因之一... 详细信息

随着无线通信技术的发展，无线业务和用户需求也随之日益增长，它们固定的占用大量不同的无线频段资源，从而导致无线频谱资源逐渐匮乏。此外静态的频谱分配策略导致大量被分配的频段没有得到有效的利用也是导致频谱匮乏的主要原因之一。因此，基于动态自适应频谱分配的认知无线电系统应运而生。频谱检测作为认知无线电系统的第一步，需要快速准确地检测频段的使用情况，以便快速接入空闲频段或在授权用户接入时退出频段。因此，频谱检测技术成为认知无线电系统研究的重点和难点。目前存在的频谱检测技术可分为单点频谱检测和合作频谱检测两大类。其中单点频谱检测有匹配滤波法、能量检测、循环平稳检测等，而合作检测是在单点检测的基础上通过某些准则进行结果融合再做判决的。近年来，国外学者提出了空间相关性频谱检测算法，该方法基于噪声信号空间不相关而授权用户信号空间相关的假设，与经典的能量检测算法相比在低信噪比下具有更好的检测性能。以上频谱检测算法都是固定时间检测算法，这种方法预先设定观察取样数，即使认知用户很早就可以做出准确判决，也不能提前结束采样。本文针对固定时间检测方法的不足，提出基于多天线空间相关性的序贯频谱检测算法，该方法的观察取样数随观察情况随机变化。仿真表明在相同的检测性能要求下，序贯检测的平均取样数比固定时间检测取样数更少，检测效率更高。因此次用户可以更快的接入空闲频段或避让授权用户，从而提高了频谱资源的利用率，减少了对授权用户的干扰。

关键词：频谱检测多天线空间相关性序贯检测

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认知无线电中的K秩协作频谱检测研究

认知无线电中的K秩协作频谱检测研究

作者：冯通海南大学

学位级别：硕士

认知无线电是一种解决频谱稀缺的有效途径,作为下一代网络发展中的关键技术正受到越来越多的关注,而频谱感知作为认知无线电网络中的重要技术近几年来也成为了研究的热点。频谱感知是带有认知功能的终端用户通过各种检测技术对频带内的... 详细信息

认知无线电是一种解决频谱稀缺的有效途径,作为下一代网络发展中的关键技术正受到越来越多的关注,而频谱感知作为认知无线电网络中的重要技术近几年来也成为了研究的热点。频谱感知是带有认知功能的终端用户通过各种检测技术对频带内的主用户信号进行检测的过程,一旦发现所检测的频带内不存在主用户,则接入该频带;同时,当发现主用户信号出现在某个频带时,则必须立刻退出该频带。而协作频谱感知是在单用户频谱感知技术上发展起来的,通过利用认知无线电用户的空间分集提高感知的准确度和灵敏度。本文在开头部分首先比较全面的介绍了认知无线电技术的相关的知识点,同时介绍了几大类认知无线电的基本模型与当前这个领域的研究现状。总结前人所研究的科研情况,系统的分析了几大类算法。在总结传统的算法的基础上创新性的结合信誉机制和分集技术提出了两个基于K秩的协作频谱检测算法。主要内容如下：(1)提出了基于信誉机制的K秩协同频谱检测算法。在传统K秩协同算法的基础上,创新性的引入了信誉机制,把信誉机制转换成各个节点的权值,使各个参与协同检测的节点起到它应该具有的作用,对这个算法进行仿真实验,仿真结果表明这个算法效果很理想。(2)提出了基于分集技术的K秩协同检测算法。在综合传统算法优点的同时,创新性的引入了分集机制,把参与协同检测的所有节点进行分类,把距离相近的节点规划为一类,在每个集合内再选出一个中心节点充当伪融合中心的作用,最后各个伪融合中心把判决结果传送到整个网络的融合中心。对这个算法进行了仿真实验,同时进行了对比操作。仿真结论表明算法具有很好的性能。

关键词：认知无线电频谱检测信誉机制分集技术

基于信号循环平稳特性的频谱检测与分配方案研究

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基于信号循环平稳特性的频谱检测与分配方案研究

作者：史莉薇南京大学

学位级别：硕士

在现代的高速发展的信息时代,无线技术的发展十分迅速,无线业务也越来越丰富。但是日益增加的无线电用户使得现有的频谱资源越来越紧张。当前的无线网络通常采用静态的频谱分配策略,这一分配方案使得某些频段超负荷利用,如移动手机网络... 详细信息

在现代的高速发展的信息时代,无线技术的发展十分迅速,无线业务也越来越丰富。但是日益增加的无线电用户使得现有的频谱资源越来越紧张。当前的无线网络通常采用静态的频谱分配策略,这一分配方案使得某些频段超负荷利用,如移动手机网络的频段。而相当多的频段并没有得到充分地利用,如业余无线电等频段。认知无线电被认为是针对当前频谱资源利用率低的一种潜在的解决方案。认知无线电可以理解为一种智能无线通信系统,它的最终目标是通过认知和重新配置获得最好的可用频谱。频谱检测、频谱分析和频谱判决是认知无线电系统的三个主要步骤,频谱检测是其第一项重要步骤,现有的运用广泛的检测技术是基于发射端的检测,这种检测技术又包括匹配滤波器检测、能量检测和循环平稳特性检测。因为噪声不具有循环平稳特性,所以循环特性检测技术与其他检测技术相比能够更准确的分辨出噪声信号。同时,每个调制信号都有自己特有的循环平稳性,所以循环特征检测能够比其他方法更准确地区分出不同的调制用户。本文在认知无线电系统的频谱检测模块中,在原有的基于信号的循环平稳特性的频谱分配方案的基础上,提出一种新的频谱分配方案。并且以现实生活中应用广泛的三种数字信号为例,分别仿真分析了其循环平稳特性及噪声影响下的循环平稳特性。证明了新的频谱分配方案的可行性及正确性,说明了此方案不会对主用户的传输产生干扰,并能进一步提高频谱的利用率。

关键词：认知无线电频谱检测循环平稳特性循环谱相关函数

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认知无线电的频谱检测与分配

认知无线电的频谱检测与分配

作者：宋志远西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着无线通信不断向着宽带化、无缝化、智能化方向发展,可用的频谱资源越来越少,而目前为特定通信业务固定分配专用频谱的方式,常常会出现频谱资源分配不均,甚至浪费的情形。认知无线电(Cognitive Radio,CR)技术作为一种智能频谱共享技... 详细信息

随着无线通信不断向着宽带化、无缝化、智能化方向发展,可用的频谱资源越来越少,而目前为特定通信业务固定分配专用频谱的方式,常常会出现频谱资源分配不均,甚至浪费的情形。认知无线电(Cognitive Radio,CR)技术作为一种智能频谱共享技术可有效地缓解上述矛盾。频谱检测技术和频谱分配技术是决定认知无线电能否实现的两个关键技术。本文首先回顾了认知无线电的由来和相关概念,通过对国内外认知无线电技术发展现状的调查,确立了本文的研究方向。在频谱检测技术方面,本文首先从原理上对现有算法进行了详细说明和分析。针对现有的一位信息硬合并算法忽视各检测节点所处环境差异导致的各节点检测可靠性不同这一问题,利用奈曼-皮尔逊准则推导出一个软合并方案,在给定误警概率的情况下,最大化了检测概率。在频谱分配技术方面,本文首先分析和总结现有的频谱分配模型的。考虑到博弈论常常用来分析分布式的决策过程,本文使用博弈论对非协作认知无线网络的认知用户节点对进行建模。针对博弈结果的帕累托无效性,本文引入定价函数,使博弈结果有了明显的帕累托改进。

关键词：认知无线电频谱检测软合并频谱分配博弈论定价

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认知无线电系统中的频谱检测技术研究

认知无线电系统中的频谱检测技术研究

作者：马菊红苏州大学

学位级别：硕士

无线频谱是一种珍贵的自然资源,它的分配利用通常是由无线电法规部门规定的。目前世界各国采用的是基于静态(固定)频带分配的原则与方案,这限制了频谱的使用效率,不能满足日益增长的无线通信服务要求。认知无线电能够通过对它所工作的... 详细信息

无线频谱是一种珍贵的自然资源,它的分配利用通常是由无线电法规部门规定的。目前世界各国采用的是基于静态(固定)频带分配的原则与方案,这限制了频谱的使用效率,不能满足日益增长的无线通信服务要求。认知无线电能够通过对它所工作的无线通信环境的交互感知而自动改变自身的发送和接收参数,从而动态地重复使用可用频谱,这样就可以有效的利用空闲频谱,同时避免对授权用户的干扰。本论文主要研究了以下一些内容:首先简要介绍了IEEE 802.22网络、认知无线电的产生背景、研究模型以及认知无线电技术在国内外的研究状况,最后简要介绍认知无线系统的应用趋势。第二章简单介绍认知无线电系统中的频谱感知技术,并总结了各种检测方法的优缺点。第三章首先介绍了循环平稳特性的基本理论和循环特征量(循环谱和循环自相关函数)的估计算法,并通过平均的方法改进了谱估计算法的复杂度和性能。接着推导了常见信号的循环功率谱,从理论上分析了衰落信号的循环平稳特性,研究了信道衰落和循环特征频率之间的关系,并通过计算仿真实现。第四章主要研究循环平稳特征检测在频谱检测技术中的应用,基于二阶循环统计量的CFAR(恒虚警概率)的检测方式被用于认知无线电频谱检测技术中。针对此方法不能充分利用已知信息的不足,本文提出了基于多循环频率的频谱检测方法,这种方法在可以得到待检测信号循环频率的前提下,充分利用信号内所隐藏的循环特征信息,提高了检测性能。此外,考虑到当单个认知设备处于阴影或深度衰落等极端恶劣的无线环境时,不能可靠检测的弊端,提出了基于循环平稳特性的多点协作的检测方式,并利用分析和仿真证明了所提算法的有效性。

关键词：认知无线系统循环频率循环平稳特性频谱检测协作检测

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基于自适应Q-学习的宽带频谱检测

基于自适应Q-学习的宽带频谱检测

作者：谢碧锋中南民族大学

学位级别：硕士

认知无线电是一种能自动感知周围环境并检测到空闲频谱的新技术，快速和准确的检测到频谱空穴技术是目前研究的一个热点。由于实际环境是动态变化的，所以自适应动态环境变化的频谱检测是目前研究的难点之一。本文围绕怎么自适应快速准... 详细信息

认知无线电是一种能自动感知周围环境并检测到空闲频谱的新技术，快速和准确的检测到频谱空穴技术是目前研究的一个热点。由于实际环境是动态变化的，所以自适应动态环境变化的频谱检测是目前研究的难点之一。本文围绕怎么自适应快速准确的检测频谱空穴展开研究。针对大规模认知无线电网络中协同频谱感知存在的感知时间长、能量消耗过多，缺乏自适应能力等问题，提出了一种基于分簇协同的Q-学习频谱感知算法。该算法首先利用分簇机制，把大规模的认知无线电环境变成小规模的簇内环境，分簇后簇内采用协同Q-学习，通过代理在与环境交互过程中不断试错来确定频谱检测的最佳门限值，使系统具有自主学习的能力。实验结果表明：大规模环境下系统的检测性能有显著提高。传统的压缩采样方式中，假设被检测信号是稀疏的。然而，实际的认知无线电网络中，环境是动态变化的，稀疏性也是动态变化的。本文提出了基于Q-学习的自适应压缩采样（QACS）算法。该算法并不需要信号的稀疏度作为先验条件，它可以根据稀疏性的变化，自适应的改变采样率，通过对不同采样率下信号重构结果的比较，得出当前最佳的采样率。当相邻的两个采样率重构的信号相同时，得到当前环境条件下最佳的采样率和最佳的重构信号。实验结果表明，基于Q-学习的自适应压缩采样算法，能显著的提高系统的检测性能。

关键词：认知无线电频谱检测自适应协同Q-学习分簇

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认知无线电网络中频谱检测算法的研究

认知无线电网络中频谱检测算法的研究

作者：刘子琦北京邮电大学

学位级别：硕士

本研究课题受到了国家自然科学基金《基于时域频谱利用概率分布曲线拟合的频谱检测研究》(编号:60772110),华为科技基金《基于授权用户频谱利用统计规律的认知MAC机制与算法研究》的资助。认知无线电CR(Cognitive Radio)作为一种革命性... 详细信息

本研究课题受到了国家自然科学基金《基于时域频谱利用概率分布曲线拟合的频谱检测研究》(编号:60772110),华为科技基金《基于授权用户频谱利用统计规律的认知MAC机制与算法研究》的资助。认知无线电CR(Cognitive Radio)作为一种革命性智能频谱共享技术,可显著提高频谱的使用率。认知网络中的用户通过感知所处的频谱环境,实现对已分配给授权用户但未被占用频谱空穴的接入。建立认知无线电网络CRN(Cognitive Radio Networks)首要解决的核心问题是如何采用频谱检测技术准确地识别频谱空穴、检测授权用户出现。本文主要研究认知无线电中的频谱检测这项关键技术。本文首先分析了课题的研究背景,简要介绍认知无线电技术,然后分别从频谱检测模型,本地频谱检测算法,合作频谱检测算法几个方面详细阐述频谱检测技术,并进行分析对比。其次总结分析现有频谱机制。在分析总结频谱检测技术之后,本文提出了基于线性优化理论的频谱检测策略选择算法,充分利用认知用户检测到的授权用户信号存在的差异,引入线性优化理论,在已有频谱检测硬件的基础上,实现了系统频谱检测性能的改善,从而达到更好的保护授权用户,充分发掘频谱资源的目的。

关键词：认知无线电频谱检测检测机制检测策略线性优化理论

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认知无线电中的频谱检测技术

认知无线电中的频谱检测技术

作者：贾红江中国科学技术大学

学位级别：硕士

在当今的无线环境中,传统的固定无线频谱分配政策因日益剧增的频谱接入业务需求而显得不堪重负,这种压力主要是由现有的频谱分配政策使无线频谱利用率低造成的。提高频谱利用率需要引入一种新的频谱分配机制,而认知无线电(CR:Cognitive ... 详细信息

在当今的无线环境中,传统的固定无线频谱分配政策因日益剧增的频谱接入业务需求而显得不堪重负,这种压力主要是由现有的频谱分配政策使无线频谱利用率低造成的。提高频谱利用率需要引入一种新的频谱分配机制,而认知无线电(CR:Cognitive Radio)正是这样一种灵活的动态频谱接入策略。认知无线电可以使认知用户工作在最适宜的信道,并有效地提高频谱的使用效率。为了避免对授权用户(Licensed User)的干扰,认知用户(Cognitive User)必需能够及时准确地检测出授权用户的存在,因此频谱检测技术是其可以正常工作的前提和保证,并成为认知无线电中的关键技术之一。本文针对认知无线电频谱检测技术做了如下工作:1.针对现有的判决规则无法反映认知用户所处环境对判决影响的问题,对影响检测性能的主要因素进行分析和研究,提出一种基于能量检测的双用户合作的频谱检测算法。接收信号信噪比低的用户寻找满足一定条件的用户进行合作,在联合虚警概率固定的条件下,根据接收信号的信噪比对各个用户的判决门限进行调整,增大高信噪比用户对正确检测的影响,同时减小低信噪比用户的影响,来提高联合检测性能。2.提出一种基于似然比检验统计量的融合规则,从本地检测和节点融合两个方面提高频谱检测性能。首先,对采样数据线性加权来提高各个合作用户的本地检测性能;然后根据中心极限定理,在合作用户数比较多的情况下,利用似然比准则来提高认知用户输出的判决结果的融合性能。3.为使频谱检测在检测性能和节点复杂度之间有很好的折衷,在分析多门限联合频谱检测算法的基础上,提出一种基于优化权值的多门限联合频谱检测算法。用不同的权值来衡量判决输出的可信度,并给出确定优化权值的算法。

关键词：认知无线电频谱检测能量检测联合频谱检测信息融合