一种分布式协作频谱感知技术
基于一致优化的分布式宽带合作频谱感知算法
ｗｅ ｇ ｔｄ ｃ ｎ ｅ ｓ ｓａ ｅ ａ ｉ ｇ ｃ ｎ ｔａｎ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｕ ｅ ｔ ｕ ｅ ｆ ｅ ｃ ｎ ｅ ｓ ｓｃ ｎ ｔ ｉ ｔ， ｉ ｈ ｌ ｗｅ ｓ ｉ ｈ ｅ ｏ ｓ ｎ ｕ － ｖ ｒ ｇ ｎ ｏ ｓｒ ｉ ｔ ｓｉ ｔｏ ｕ ｅ ｒ ｄ ｃ ｉ ｏ ｈｅ ｎ ｍｂ ｒｏ ｏ ｓ ｎ ｕ ｏ ｓ ａ ｎ ｓ ｗｈ ｃ ｏ ｒ ｈ ｔ ｒ
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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
第 ４１ 卷 第 ２ 期
系统工程与电子技术
Vol．４１ No．２
２０１９ 年 ２ 月
SystemsEngineeringandElectronics
February２０１９
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ZHANG Mengbo,WANG Lunwen,FENG Yanqing
一种鲁棒的协作式认知无线电频谱感知方案
一种鲁棒的协作式认知无线电频谱感知方案无线电频谱感知是当前无线通信领域的热门话题，其中协作式的频谱感知方案受到越来越多的关注。
在现实应用场景中，多个通讯设备可能需要同时占用同一频段，因此频谱感知技术的准确性和可靠性就显得尤为重要。
本文将介绍一种鲁棒的协作式认知无线电频谱感知方案。
在该方案中，采用了分布式信道探测和频率估计技术，通过协作的方式进行数据处理和分析。
首先，通信设备会周期性地对自己所占用的频谱进行感知，以确保自己可以正常工作。
同时，设备也会监听周围环境中的信号，并将收到的信息汇总到中央节点进行分析处理。
在该方案中，采用了分布式估计算法进行数据分析处理。
中央节点将接收到的多个设备 sensing 数据进行加权合并，利用最大似然估计方法对频道质量进行判定，识别信号是否为噪声或者是有效信号。
同时，还利用卡尔曼滤波器对信号频率进行估计，提高了感知的准确性。
该方案的优点在于，它可以适用于不同的无线环境和通信协议，具有良好的鲁棒性和可扩展性，能够帮助设备有效地利用频谱资源，提高整个无线通信系统的性能。
同时，采用协作式感知方式，可以提高系统的覆盖范围和可靠性，让多个设备协作起来感知环境中的信号，共同来保障频谱的有效利用。
然而，该方案也存在一些挑战与局限性。
例如，中央节点需要对所有的 sensing 数据进行处理和分析，会受到通信时延、数据质量和计算资源等因素的影响。
同时，由于设备间的距离和传输环境的影响，数据的可靠性有限，可能会导致误判和错误估计。
因此，在实际应用中需要进行针对性地优化和改进，以提高方案的性能和可靠性。
综上所述，鲁棒的协作式认知无线电频谱感知方案是一种具有很高实用价值的技术，它将有助于提高无线通信系统的性能和效率，为未来的网络通信提供更好的支持。
随着技术的不断进步和应用场景的拓展，我们有理由相信，该方案将逐渐成为无线通信领域的主流方案之一。
基于梯度的CRAHN分布式协作频谱感知方案
基于梯度的CRAHN分布式协作频谱感知方案秦晓慧【摘要】针对认知无线电自组网络中传统的频谱感知方案需要网络拓扑先验知识导致能量消耗过多的问题,提出一种基于梯度的分布式协作频谱感知方案.首先,通过基于共识的算法处理带有固定图的网络模型,无需任何网络拓扑的先验知识,减少了获得认知需要的消息交换次数;然后,利用基于组件的方式计算梯度,梯度场随着认知无线电感知的能量一起变化,实现完全分布式且具有很强的可扩展性.最后,仿真实验从可靠感知、收敛次数和能量消耗三个角度验证了所提出方案的有效性.结果表明,相比现有感知方案,明显降低了能耗.【期刊名称】《计算机应用与软件》【年(卷),期】2014(031)007【总页数】7页(P121-126,172)【关键词】认知无线电;分布式协作;自组网络;频谱感知;梯度算法【作者】秦晓慧【作者单位】四川工程职业技术学院计算机科学技术系四川德阳618000【正文语种】中文【中图分类】TP3960 引言无线网络的最新进展要求高效利用无线电频谱。
随着当前智能手机的技术创新，无线网络接入数据流量的爆炸式增长造成了频谱稀缺。
2008年，美国联邦通讯委员会(FCC)允许固定式和便携式设备在城市和农村地区接入未持牌的电视空白频谱。
认知无线电CR(Cognitive Radio)是一种有利的技术，允许认知无线电用户CRUs(Cognitive Radio Users)操作持牌频段，CRUs可依据无线电环境的变化修改它们自己的操作参数［1］。
CR最重要的任务是检测初级用户PUs(Primary Users)是否存在，如果PU不存在，则CRU可利用这个频谱(即次级用户SU(Secondary User)，频谱空穴(即空白频谱)也可用。
通过感知无线电环境得到PU检测过程，即频谱感知［2］，频谱感知涉及两个主要方面:主系统不能受CRU通信干扰;高效的检测频谱空穴，满足吞吐量和服务质量Qos(Quality of Service)的需求。
认知无线电中的一种分散协作频谱感知技术
一
。
协 作 频 谱 感知 正 是 解 决
，
户使 用
，
随 着 通 信 的 不 断发 展
频 谱 资 源 变得 越 来 越 缺 乏
。
，
，
通 过 文 献 [4 ] 和 [5 ] 的 分 析 可 知
，
通过
传 统 管 理 方式 也 受到 了 极 大 的 挑 战 频段 中
题
，
，
大 量 研 究表 明
；
然而
，
通 过 文 献 [3 ] 的 分 析 可 知
在 整个 系 统
，
可 选 择 协 作 是 指 用 户 可 以 自动 选
。
中
，
认 知 用 户 与 首 要 用 户 之 间 的信 道 状 况 有 好 有 坏
当 多径
择采用协作方式或者不 采 用协 作方式
为 了 提 高 认 知 用 户 的侦 测 概 率
，
…
。
改善 系统灵 敏 度
本 文 讨 论 的是 两 个 用 户 的 系 统
了 潜 在 的 频 谱使 用 者 获 得 进 入 频 谱 的 能 力
因此
，
认知无
线 电技 术 越 来 越 受 到 关 注 P 】
。
2
，
协作策略
通 过 参 考 文献 可 知
，
认 知 无 线 电 通 过 对 频 谱进 行 不 断监 测 来 发 现 频 谱 空 穴
＝
０ｈ
Ｐ＋（２ ０√ ２ ｐ）ｌ＋ｗ １ ＋ 卢 ２ ｈ２ ３
ｙ ｔ ｗ ２ ＝ｅ ｈＰ
Ｐ首 要用 户 ： ｕ ： 知用户 １ １认 Ｕ ： 知用户２ ２认 Ｒ ： 要 用户接收 机 ｒ 首 Ｒ ： 知用 户接收 机 ｃ认
基于分布式宽带调制转换器的协作频谱感知
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－３１０６．２０２３．０９．０１６引用格式：刘春玲，许军，范传良．基于分布式宽带调制转换器的协作频谱感知［Ｊ］．无线电工程，２０２３，５３（９）：２１１１－２１１７．［ＬＩＵＣｈｕｎｌｉｎｇ，ＸＵＪｕｎ，ＦＡＮＣｈｕａｎｌｉａｎｇ．ＣｏｏｐｅｒａｔｉｖｅＳｐｅｃｔｒｕｍＳｅｎｓｉｎｇＢａｓｅｄｏｎＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＷｉｄｅｂａｎｄＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＣｏｎｖｅｒｔｅｒｓ［Ｊ］．ＲａｄｉｏＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２３，５３（９）：２１１１－２１１７．］基于分布式宽带调制转换器的协作频谱感知刘春玲，许 军，范传良（大连大学信息工程学院，辽宁大连１１６６２２）摘 要：针对分布式宽带调制转换器在感知节点数满足信号稀疏后检测成功概率趋于平稳，而通过增加感知节点数并不能有效提升检测成功概率且复杂度更高的问题，提出了一种基于分布式宽带调制转换器的协作频谱感知方案。
该方案采用一种基于认知用户组检测的协作频谱感知结构，根据信号占用子信道数Ｋ计算组内感知节点数并进行分组，组内感知节点采用分布式调制宽带转换器方案感知宽带频谱信号的支撑集；组间采用区域映射融合模型的硬判决方案将不同认知用户组支撑集进行融合，区域映射融合模型根据贪婪算法中内积选择原子的顺序将子信道进行区域映射。
仿真结果表明，与基于分布式调制转换器频谱感知算法相比，该算法有效提高了频谱检测成功概率并降低了算法复杂度。
关键词：分布式宽带调制转换器；压缩感知；协作频谱感知；硬判决中图分类号：ＴＮ９２文献标志码：Ａ开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：文章编号：１００３－３１０６（２０２３）０９－２１１１－０７ＣｏｏｐｅｒａｔｉｖｅＳｐｅｃｔｒｕｍＳｅｎｓｉｎｇＢａｓｅｄｏｎＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＷｉｄｅｂａｎｄＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＣｏｎｖｅｒｔｅｒｓＬＩＵＣｈｕｎｌｉｎｇ，ＸＵＪｕｎ，ＦＡＮＣｈｕａｎｌｉａｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６６２２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｕｃｃｅｓｓｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｗｉｄｅｂａｎｄｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｔｅｎｄｓｔｏｂｅｓｔａｂｌｅａｆｔｅｒｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓｅｎｓｉｎｇｎｏｄｅｓｓａｔｉｓｆｉｅｓｔｈｅｓｉｇｎａｌｓｐａｒｓｅｎｅｓｓ，ａｎｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓｅｎｓｉｎｇｎｏｄｅｓｃａｎｎｏｔｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｕｃｃｅｓｓｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｉｓｈｉｇｈｅｒ．Ｔｏａｄｄｒｅｓｓｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ａｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｓｐｅｃｔｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｓｃｈｅｍｅｂａｓｅｄｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｗｉｄｅｂａｎｄｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｓｃｈｅｍｅａｄｏｐｔｓａｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｓｐｅｃｔｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂａｓｅｄｏｎｃｏｇｎｉｔｉｖｅｕｓｅｒｇｒｏｕｐｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓｅｎｓｉｎｇｎｏｄｅｓｉｎｔｈｅｇｒｏｕｐｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄｇｒｏｕｐｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓｕｂ ｃｈａｎｎｅｌｓｏｃｃｕｐｉｅｄｂｙｔｈｅｓｉｇｎａｌ．Ｔｈｅｓｅｎｓｉｎｇｎｏｄｅｓｉｎｔｈｅｇｒｏｕｐｕｓｅｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｗｉｄｅｂａｎｄｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｃｈｅｍｅｔｏｓｅｎｓｅｓｕｐｐｏｒｔｓｅｔｏｆｔｈｅｗｉｄｅｂａｎｄｓｐｅｃｔｒｕｍｓｉｇｎａｌ．Ｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｓｅｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｇｎｉｔｉｖｅｕｓｅｒｇｒｏｕｐｓａｒｅｆｕｓｅｄｂｅｔｗｅｅｎｇｒｏｕｐｓｕｓｉｎｇｔｈｅｈａｒｄ ｄｅｃｉｓｉｏｎｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｅｒｅｇｉｏｎａｌｍａｐｐｉｎｇｆｕｓｉｏｎｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｒｅｇｉｏｎａｌｍａｐｐｉｎｇｆｕｓｉｏｎｍｏｄｅｌｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅｒｅｇｉｏｎａｌｍａｐｐｉｎｇｏｆｔｈｅｓｕｂ ｃｈａｎｎｅｌｓａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆｔｈｅａｔｏｍｓｓｅｌｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｉｎｎｅｒｐｒｏｄｕｃｔｉｎｔｈｅｇｒｅｅｄｙａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｐｅｃｔｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ，ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｕｃｃｅｓｓｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｐｅｃｔｒｕｍｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｗｉｄｅｂａｎｄｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄｓｅｎｓｉｎｇ；ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｓｐｅｃｔｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇ；ｈａｒｄｄｅｃｉｓｉｏｎ收稿日期：２０２３－０６－１３基金项目：辽宁省教育厅面上基金项目（ＬＪＫＺ１１８４）ＦｏｕｎｄａｔｉｏｎＩｔｅｍ：ＧｅｎｅｒａｌＦｕｎｄＰｒｏｇｒａｍｏｆＬｉａｏｎｉｎｇＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ（ＬＪＫＺ１１８４）０ 引言由于无线通信发展迅速，频谱资源变得很稀缺。
基于CDS的分布式协作共识频谱感知方法
基于CDS的分布式协作共识频谱感知方法黄庆东;孙晴;闫乔乔【摘要】Aiming at the problems of large amount of information exchange, slow convergence and unstable convergence result of the original whole-network distributed cooperative consensus method, a distributed consensus cooperative spectrum sensing method based on connected-dominating-set is proposed. In this paper, the connected-dominating-set method collects information of network spectrum sensing and does consensus calculation through the network connected dominating subset, which gets a stable consensus result. Then, the consensus results are shared to other non-dominated nodes in the network, so rapid convergence is achieved. There are two advantages of the proposed method compared with the original network distributed cooperative consensus method. One is that the amount of information exchanged among network nodes reduces, the other is that the network can quickly converge to a stable and accurate consensus result. The proof of convergence theorem of distribution consensus is given in this paper. Lastly, the simulation results show the excellent characteristics of this new algorithm.%针对原有全网络分布式协作共识方法信息交互量大、收敛速度慢、共识收敛结果不稳定的问题,本文在分布式协作共识频谱感知方法的基础上,提出了基于连通支配集的分布式协作共识频谱感知方法.该方法通过网络连通支配子集进行网络频谱感知信息的收集和共识计算,获得稳定的共识结果,再将共识结果分享给网络其他非支配集节点,实现全网络快速共识收敛.与原有分布式协作共识方法相比,降低了网络节点间的信息交互量,并且能快速收敛到稳定、精确的共识结果,仿真结果验证了算法的优良特性.【期刊名称】《电子科技大学学报》【年(卷),期】2017(046)005【总页数】6页(P660-665)【关键词】认知无线电;连通支配集;协作频谱感知;共识【作者】黄庆东;孙晴;闫乔乔【作者单位】西安邮电大学通信与信息工程学院,信息与通信技术国家级实验教学中心西安 710121;西安邮电大学通信与信息工程学院,信息与通信技术国家级实验教学中心西安 710121;西安邮电大学通信与信息工程学院,信息与通信技术国家级实验教学中心西安 710121【正文语种】中文【中图分类】TN911.23认知无线电(cognitive radios, CRs)主要用于克服无线通信频谱资源的短缺问题，使次用户在不干扰主用户的情况下获得对空闲频谱资源的使用。
基于强化学习和共识融合的分布式协作频谱感知方法
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｃｏｇｎｉｔｉｖｅｒａｄｉｏ （ＣＲ）；ｓｐｅｃｔｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇ；ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｌｅａｒｎｉｎｇ；ｃｏｎｓｅｎｓｕｓｆｕｓｉｏｎ
０ 引 言
认知无线电（ｃｏｇｎｉｔｉｖｅｒａｄｉｏ，ＣＲ）技 术 在 时 域、频 域 和 空域上采用机会式频 谱 接 入，可 以 有 效 地 提 高 频 谱 利 用 效 率、缓解频谱 资 源 紧 张 。 ［１］ 频 谱 感 知 是 认 知 无 线 电 的 关 键 技术之一，在 通 信 中 授 权 用 户 （ｐｒｉｍａｒｙｕｓｅｒｓ，ＰＵ）对 授 权 频段往往具有优先使用 权，感 知 用 户（ｓｅｎｓｉｎｇｕｓｅｒ，ＳＵ）必 须通过频谱感知实时 检 测 授 权 频 段 的 具 体 使 用 情 况，防 止 对 ＰＵ 通信产生 干 扰［２］，因 此 对 频 谱 感 知 算 法 的 研 究 具 有 重要的实际意义。