联合小波-频域变换的自适应能量检测

针对传统能量检测方法在频谱感知领域中极易受低信噪比环境干扰,忽视可用频谱的定位亦会影响频谱状态的判别结果,提出了一种联合小波-频域变换的自适应能量检测方法,旨在提高能量检测的噪声灵敏度和判别精确度。通过离散小波包变换对信号进行分解并计算子带能量;结合能量范数降低自适应阈值的计算复杂度,以便与子带能量比较;采用快速傅里叶变换定位可用频谱范围。对该方法进行模拟仿真,探究自适应阈值与不同性能参数之间的变化关系。仿真结果表明,该方法具有良好的环境适配性与系统稳定性,且在不同信噪比环境下的检测误差更小。此外,对子带信号进行频域分析以实现归一化频率范围的重新排序,进一步提高了频谱感知的准确度。

基于能量检测的自适应通信频谱感知算法

在传统的能量检测算法的基础上,对于无法准确测量噪声功率的信号,提出了一种基于能量检测的自适应通信频谱感知算法。该算法考虑了在噪声功率估计值不准确时利用噪声功率计算能量检测判决门限的问题,能够对先验信息较少和噪声功率无法准确估计的信号进行自适应通信频谱感知。仿真结果表明,基于能量检测的自适应通信频谱感知算法可以有效提高对于信号的频谱感知性能,在合理设置判决系数的条件下,算法可以对信号进行有效检测和感知。

反卷积峰值能量检测算法

在被动声纳对宽带接收信号的处理过程中,常规波束形成器存在波束较宽,方向分辨率低,输出信噪比低等问题,进而导致信号源的方向估计不准确。论文针对常规波束形成器的上述问题,提出了反卷积峰值能量检测算法(Deconvolved Peak Energy Detection Method,DPED)。该算法通过对常规波束形成器的输出进行反卷积计算,提高了输出信噪比,优化了常规波束形成器的空间谱显示。文章讨论了反卷积波束形成的基本方法,给出了反卷积峰值能量检测算法的基本实现流程。通过仿真验证了该算法的有效性。

基于双门限能量检测的协作频谱感知算法

为了克服传统能量检测算法的不足,提出了一种基于双门限能量检测的协作频谱感知算法(cooperative spectrum sensing algorithm based on double-threshold energy detection,CSBDE)。该算法采用噪声不确定条件下的双门限值作为判决条件,将本地能量检测结果划分为硬判决和软判决。认知基站采用优化的融合准则,首先对所有本地硬判决进行融合,根据需要再进一步对本地软判决进行融合,最终给出全局判决结果。蒙特卡罗仿真结果表明,该算法能够克服噪声不确定性对能量检测的影响,提高了系统的检测性能。

基于马尔科夫模型的认知无线电动态双门限能量检测策略

该文针对低信噪比条件下频谱感知精度低的问题,提出一种基于马尔科夫模型的动态双门限能量检测算法。该算法根据信道时变特性建立基于马尔科夫的频谱占用模型,利用信道历史状态信息实现模型参数的修正。然后采用"先听后说"的机制对处于双门限之间的"困惑"信道状态进行判决,并详细分析了噪声不确定性对频谱感知性能的影响。在此基础上,为了克服噪声不确定性的影响,以频谱检测概率最大为优化目标,对双门限进行实时更新。仿真结果表明,所提频谱感知算法在减小噪声不确定性影响的同时增加了频谱感知精度,降低了认知用户的感知时间。

IR-UWB能量检测接收机中基于门限的TOA估计

为提高能量检测模式下脉冲超宽带(IR-UWB)测距的精度和可行性,该文提出基于最优门限和次优门限的两种到达时间(TOA)估计算法。最优门限算法以接收机信号统计特性与UWB小尺度衰减特性关系式为基础推导出门限选择的闭合表达式,并在最小均方误差(MMSE)指标下求解TOA估计值;次优门限算法以最优门限分析为基础,在虚警概率约束下使用牛顿迭代给出求解门限的递推算法。仿真表明,与同类算法相比,最优门限算法测距精度有较大提升;次优门限算法易于实现,且性能无明显下降。

认知无线电系统中协同能量检测算法的性能研究

该文首先研究了单认知用户能量检测算法的检测性能和检测灵敏度与检测时长和噪声短时间内平均功率波动性之间的关系,得出检测性能和检测灵敏度随噪声短时间内平均功率波动性的增大而急剧下降的结论,在低信噪比时尤为明显;针对检测性能和检测灵敏度随噪声短时间内平均功率波动性的增大而急剧下降,提出了基于多用户协同能量检测算法。仿真表明,在低信噪比环境下,即使噪声短时间内的平均功率存在较大的波动性,只要适当地增加协同检测的用户数,仍可获得较为准确的检测性能。

能量检测中的BPSK信号最优检测门限

在认知无线电中,授权用户对主用户进行频谱感知时,会存在使得虚警与漏检概率之和最小的最优检测门限。以研究高斯白噪声环境下BPSK信号的有效检测问题为目的。通过对能量检测统计量的数学分布进行理论推导,将最优检测门限问题转化为和值最小的求解问题,给出了由采样点数、噪声方差、信噪比所决定的最优检测门限计算公式,并给出证明。在不同信噪比下对和值曲线变化规律的仿真说明了最优检测门限的存在性。通过对文中门限和恒虚警概率门限下的检测概率性能分析、文中门限和恒检测概率门限下的虚警概率性能分析、以及不同指标变化时其他2种门限向文中门限收敛的性能分析,说明了最优检测门限下的检测性能较优。此外,蒙特卡洛实验验证了理论分析的正确性。

基于差分能量检测的双门限协作频谱感知算法

在传统双门限能量检测的基础上,对处于双门限之间的认知用户采用差分能量检测方法,提出了一种基于差分能量检测的双门限协作频谱感知(简称差分双门限能量检测)算法。该算法不仅考虑了噪声的不确定性对系统性能的影响,而且有效克服了传统双门限检测算法中的感知失败问题。仿真结果表明,差分双门限能量检测可以有效提高系统的频谱感知性能。另外仿真实验分析了判决系数和信道信噪比对系统性能的影响,结果显示,信噪比越高,判决系统对系数性能影响越显著,且在合理的取值范围内,系统性能随着判决系数取值的减小而提高。

认知无线电网络中基于噪声功率估计的能量检测性能

该文分析了利用噪声功率估计值进行能量检测时判决门限的计算问题,推导出检测性能的Q函数表达式。为达到期望的检测性能,判决门限不能直接由噪声功率估计值替换已知的噪声功率得到,必须进行修正。文中给出了修正判决门限的闭合表达式,极大地简化了检测性能分析和判决门限计算。仿真结果表明,在估计样点数为20时,对比原判决门限,基于修正判决门限的误警概率减少了15%,有效地提高了认知无线电网络的吞吐量。

基于能量检测的频谱感知方法

认知无线电是一种用于提高无线电通信频谱利用率的新的智能技术.首先简述认知无线电的背景和概念,针对认知无线电的频谱感知功能,详细地分析基于能量检测的频谱检测方法,在此基础上研究了噪声方差的不确定性对检测性能的影响.针对无线信号检测具有本地局域性和能量检测存在信噪比极限的特点,提出一种分布式有限合作检测机制,推导出基于"OR"规则的有限合作机制的检测概率,并进行Monte Carlo仿真.理论计算和仿真结果都表明,该方法在虚警性能略有下降的基础上,能较大程度改善低信噪比情况下的检测性能.

宽离子能量检测范围垂直引入反射式飞行时间质谱仪的研制

本实验室研制了国内首台宽离子能量检测范围飞行时间质谱仪。仪器采用紧凑式电子轰击源设计，配合离子透镜系统有效的调制离子流，飞行时间质量分析器采用了离子垂直引入式，双场加速和双场反射以及大尺寸MCP检测装置设计。仪器单离子信号半峰宽约2ns，仪器分辨率优于1600FWHM，检测实际样品质量范围为1～127amu（仪器理论质量检测上限优于800ainu），可检测离子能量范围优于2个数量级（3～140eV）。若该TOF质量分析器与短瞬高压脉冲放电离子源耦合联用，可广泛应用于高能离子束的快速检测，如真空阴极放电对制备薄膜、离子注入材料的表征，导电材料的离子电荷态分布以及离子扩散速度的测定等。

基于双门限能量检测的认知无线电协作频谱感知

频谱检测过程中的授权用户识别是目前认知无线电技术研究的主要问题之一,为了提高认知无线电中感知用户对授权用户的检测性能,研究了基于双门限能量检测的协作频谱感知算法,提出了一种新的双门限检测法来避免传统方法中的检测失败问题.同时,为了节省感知网络带宽,进一步提出仅在检测失败时传送原始能量值来减少传输数据量.仿真结果表明:在满足上述要求的前提下,新方法还能大幅提升系统的检测性能.

认知无线电中衰落环境下的能量检测性能分析

鉴于能量检测对信道环境的敏感性,采用理论推导加数值实验的方法,研究认知无线电中衰落环境下的能量检测性能。首先,在等效低通数字域上通过严格的数学推导,给出能量检测的虚警和漏检概率解析式,然后在统计意义上给出了能量检测在瑞利衰落和阴影衰落环境下的检测性能表达式。此外,还在统计意义上,在大信噪比和小信噪比两种条件下对能量检测器的检测概率与观测点数或检测器抽样速率之间的关系进行了分析。最后,在Matlab环境下进行了数值实验,结果表明:在瑞利衰落环境下能量检测器的检测性能明显下降;在阴影衰落环境下能量检测器的检测性能进一步恶化;能量检测器可以通过适当增加观测点数或提高抽样频率来补偿信噪比的下降。

基于双门限能量检测的选择式协作频谱感知

关于无线通信业务的增长导致无线频谱资源紧缺问题,传统的频谱感知技术需要专有控制信道来进行数据传输,浪费了稀缺的频谱资源。针对上述情况,提出了一种无需专有控制信道的协作频谱感知的方法。同时,以双门限能量检测为基础,各认知用户采用选择式策略向融合中心报告各自的初始检测结果,分析了在瑞利衰落信道下协作频谱感知的性能。仿真结果表明,协作频谱感知方案可以在不损失ROC性能的前提下,有效地节省专有报告资源;同时,合理地增加主用户信号的检测时间可以降低虚警概率;且在相同的信噪比条件下,与传统的双门限能量检测方法相比,具有更高的检测概率。

基于能量检测的脉冲超宽带接收机

在实现一种基于能量检测的脉冲超宽带(IR-UWB)通信系统的基础上对其相应的同步过程进行了深入分析。论证了在一定环境条件下上述系统的最佳传输模式,包括传输速率和数据帧结构,并得出在此模式下系统的有效性和可靠性可达到最优折中。通过实际测量对系统性能进行了测试,验证了最佳传输模式的实用性。结果表明,最佳传输模式的引入可以作为系统设计的重要参考。

基于多参数法电厂烟气余热回收节能量检测方法

为准确地确定低压省煤器的节能效果,使能源管理双方能更好地分配节能效益,对火电厂烟气余热回收项目节能量检测方法进行研究。以某电厂N330-16.7/538/538型机组为例,利用能效分布矩阵方程,基于多参数法,建立了低压省煤器回收利用余热系统节能量模型并进行了计算。计算结果与试验数据基本相符,表明多参数法能够满足工程实际需要。通过与已有的几种节能量检测方法及试验法进行比较,证明多参数法有助于对节能量进行准确计算和合理评价。

噪声功率不确定性区间估计和降低SNR WALL恶化的能量检测算法

能量检测是认知无线电系统中广泛采用的空闲频谱检测方案,但其性能受到噪声功率不确定性(NPU)的严重影响。该文提出一种新颖的复杂度较低的NPU区间估计算法,并且从理论上分析了估计的噪声功率对能量检测信噪比墙(SNR WALL)恶化的影响,得出了SNR WALL恶化性定理。进一步基于门限修正提出一种改进的能量检测算法以消除SNR WALL恶化。仿真结果表明,该算法能较为精确地估计NPU区间,并且验证了SNR WALL恶化性定理的正确性;同时,改进的能量检测算法性能要优于稳健的统计方案(RSA)能量检测的结果,并且改进后降低了SNR WALL恶化,提高了检测的鲁棒性。

基于能量检测的用户选择协作频谱感知

协作频谱感知(collaborative spectrum sensing,CSS)检测结果的上报尽管能够改善检测性能,但是也可能导致认知用户(secondary users,SU)产生较高的开销,同时引起对授权用户(primary users,PU)的干扰。基于双门限能量检测的用户选择CSS策略,称为双门限最佳选择上报(double threshold best selection reporting,DTBSR)策略,意在减少SU的平均检测时间和提高频谱感知的性能。单门限能量检测在受到噪声干扰后性能会严重下降,采用了基于最大比合并(maximum ratio combining,MRC)的双门限能量检测算法,通过考虑信息上报过程对PU产生的干扰,设计了在瑞利衰落信道下DTBSR策略与传统策略的虚警概率和检测概率表达式。仿真结果表明,与传统策略和最优选择上报策略相比,改进的策略能够提高检测性能并减少平均检测时间,并且还可以通过调节感知时间获得最小化漏检概率。

基于能量检测的频谱感知技术研究与仿真

认知无线电是提高频谱资源利用率的有效手段,检测频谱空穴是否存在是实现认知无线电的前提和关键技术之一.对高斯白噪声信道下的单用户的能量检测和合作检测进行了理论和仿真研究.研究结果表明:单用户检测容易检测出信噪比较高的信号,随着信噪比的下降,单用户检测的检测性能急剧下降;在信噪比较低时,认知无线电用户之间进行联合检测可使检测系统的性能得到明显的改善.