关键字 |
| 方方面面、认知无线电、信噪比、合作频谱感知优化算法 |
介绍 |
| 认知无线电(CR)可以被定义为一种实践领域的无线互动广播明智地检测使用的沟通渠道,从而分配空站信号而不中断不可用的。能源成本的不断增加,无线网络的能量消耗是一个重要的部分(20到30%[1])总运营商的支出(站点租赁、许可等)。因此,需要消耗能量有效的具有成本效益的系统。无线技术已经从过去的十年中迅速发展,越来越需要更多的频谱的财产承担无限数量的新兴无线服务。所有的频段是完全分配给特定的服务在当前频谱监管框架,没有侵犯允许未经授权的用户。频谱稀缺问题,麻烦无线系统设计师和电信政策制定者。在联邦通信委员会(FCC)调查中,实际的授权频带利用率低下主要是在巨大的时间和地理维度[11]。认知无线电(CR)技术最近提出解决频谱稀缺和频谱利用不足之间的方差。认知无线电是一种智能设备,意识到射频环境。频谱感知是认知无线电技术的重要组成部分。 By sensing and transforming to the environment, a cognitive radio can fill in spectrum holes and provide to the desired users without cause deleterious interference to the licensed user. Executing spectrum sensing is the hidden terminal problem, which occurs when the cognitive radio is path in severe multipath fading or inside buildings with high saturation loss, while a primary user (PU) is operating in the environs [3] is one of the greatest challenges. Due to the hidden incurable problem, a cognitive radio may fall short to notice the existence of the PU and then will contact the licensed channel and source intrusion to the licensed system. In array to compact with the hidden terminal problem in cognitive radio networks, numerous cognitive user can help to carry out spectrum sensing. Spectrum sensing performance can be greatly enhanced with an increase of the number of cooperative followers [12]–[16]. Reducing energy consumption and energy-efficient operation are thereby at the interest of the operators. Characterized by large-scale and overlaid deployments, the emerging Cognitive Radio Sensor Networks (CRSN) [2] has attracted global attention recently. On the one hand, CRSN is required to aggregate application-specific data with limited energy. On the other hand, CRSN nodes should restrict the interference to Primary User (PU) systems with their intrinsic spectrum sensing capability. As a smart combination of Cognitive Radio Networks (CRNs) and WSNs, CRSN has yielded many open research issues which are distinct from existing ones. On the positive side, however, the CR technique could also reduce the energy consumed for communication by finding spectrum that is less congested. This would enable communication with less contention for the medium, another major factor of energy consumption in wireless devices. Higher contention for the medium typically results in more packet collisions, more time spent backing off when using CSMA protocols, and more overheard packets from other nodes. Thus, the CR technique’s positive impact on energy consumption needs to be studied and quantified as well to understand how energy-constrained devices would fare in terms of operating lifetime. |
频谱感知 |
| CR网络收集的K CRs(授权用户)和常见的接受者是consideedr。之后每个CR分别进行频谱感知和当地的结果发送到频繁接收机可以融合所有现有结果为了收集缺乏或授权用户的出现。频谱感知的真正意义是一个二元假设检验的问题。 |
| H0:主要用户不存在; |
| H1:初级用户。 |
| 在接下来我们在CR频谱感知? ?被认为是。传感方法是选择以下两个假设: |
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| 其中ξ(t)是接收信号在第i个CR槽t, s (t)是聚氨酯信号,Wi (t)是防腐剂高斯白噪声(AWGN),嗨(t)表示意义的复合渠道获得指导授权和第i个CR。感应之间的时间比信道的相干时间较小。然后,传感通道嗨(t)可以认为在传感过程中定常。不失一般性,嗨嗨(t)是表示。聚氨酯的位置仍然是频谱感知过程中不受影响。如果授权信号的先验信息是未知的,能量检测方法检测为星座最有建设性的信号[17]。第i个CR的能量检测器,平均假警报的可能性,平均检测的可能性,并平均漏检的可能性在AWGN信道,分别 |
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| 在上面的方程中,λi意味着能源识别阈值和直接的信噪比(信噪比)在第i个CR,分别γi时间带宽创造的能量检测器,Γ(a, x)的不完整的γ函数 |
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| 瞿Γaisγ函数,(a, b)是由通用Marcum Q函数 |
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| withIu-1(.)改编的第一类贝塞尔函数和秩序u - 1。在合作频谱感知中,每个合作伙伴是一个二元选择基于其不完整的研究,然后提前一点的decisionDi(1站存在的PU, 0的缺乏PU)共同接收机通过一个错误通道。在普通的接收机,一起出的决策是多部分根据逻辑规则 |
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| 位置和表示的推理的一般接收机PU信号不是传播。阈值n是一个整数,代表“n K”的投票规则。可以看出或规则对应于n = 1的情况下,和规则对应的n = K。在AWGN信道的情况下,免费在瑞利衰落信道的情况下,让被平均的数据。对于这两种渠道,= 1−。因此,假警报概率的合作频谱感知 |
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| 错过的探测概率的合作频谱感知 |
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系统模型 |
| 本节介绍了合作的细节考虑认知无线电网络模型,主要系统参数 |
| 答:MAC层 |
| 如图1所示,有两种类型的网络,轨道的主要网络和特别的二级网络,配置在同一地区。在主网络,脓与基站(BS)通信时分多址(TDMA)模式。时间段持续时间为每个PU的传播是t在二级网络,苏传送数据对应的接收机。苏聚氨酯可以选择一个合作和Amplify-and-Forward (AF)合作模式被认为是。聚氨酯拨款的使用带宽的苏合作,提高能源效率的沟通BS。 |
| b .物理层 |
| 节点之间的通道可以建模为独立的适当的复高斯随机变量,常量在每个槽中,但通常不同插槽。我们使用以下符号来表示每个槽瞬时渠道。 |
| c .安全威胁 |
| 聚氨酯选择合作的苏从多个候选人根据效用。苏,与聚氨酯可以通过合作获得最高的效用,将选择。如果所有的猜测都是彬彬有礼的,PU和苏都能从合作中受益。然而,当存在一些不诚实的或恶意的猜测,CCRN不会保证的正常运行。具体来说,以下可能出现的安全问题需要解决CCRN。CCRN, PU的数据传输可以窃听邻近SUs这样保密不能得到保证。 |
PSO算法 |
| 粒子群优化(PSO)[3],[4]是一个数学技术,增加逾期多次试图修补竞争者澄清在考虑预定配给的隆起。算法提高分担很多竞争者说明的问题,作为命名为斑点,和影响这些单位在searchspace协议简单的科学公式高于粒子的位置和速度。每个粒子的协会是由当地优质固执己见的网站也是指南的溢价searchspace已知位置,恢复职位开始重组的其他粒子。 |
| 这是预计将群向最好的选择。粒子群优化算法最初认为肯尼迪Eberhart和史[3]。首次提出了模拟社会行动,一致表示生物的运动在一群鸟或鱼的学校。该算法是简化和实用的评估优化。进行肯尼迪和埃伯哈特的书描述了许多有思想的粒子群优化和群体智慧。PSO应用程序的一个广泛的调查是由波里和使这个想法为不同的应用程序使用PSO在不同领域的工程。该算法是元启发式因此很少或根本没有假设的困难被优化,可以搜索非常大的空间的解决方案。然而,元启发式算法等不发现协议最优结果。特别是,算法不使用提升问题的优化,这意味着算法不需要优化困难可微是必要的,经典优化方法如梯度下降和拟牛顿方法。这些是PSO算法相比其他的一些缺点。 But there are some special features that are PSO can also be used on optimization problems that are incompletely irregular, noisy, change over time, etc. |
误比特率(BER) |
| 在通信系统误比特率的定义是错误比特数的比例和总传输的比特数在一个精确的时间。数字传输和数字通信系统,一些错误的数量是公认的数据比特流的数量改变了沟通渠道,由于噪声、阻塞、扭曲或位同步系统中的错误。比特误码率和误比特率(BER)是位错误的数量除以总数量的比特在考虑时间的转变。误码率是单位衡量工作表现的却越来越少;通常表示为一个百分比(%)。虽然误码率测量的基本概念是简单的通过系统发送数据流和比较输出输入其执行不是微不足道的。 |
| 在通信系统误比特率的定义是错误比特数的比例和总传输的比特数在一个精确的时间。数字传输和数字通信系统,一些错误的数量是公认的数据比特流的数量改变了沟通渠道,由于噪声、阻塞、扭曲或位同步系统中的错误。比特误码率和误比特率(BER)是位错误的数量除以总数量的比特在考虑时间的转变。误码率是单位衡量工作表现的却越来越少;通常表示为一个百分比(%)。虽然误码率测量的基本概念是简单的通过系统发送数据流和比较输出输入其执行不是微不足道的。 |
信号噪声比 |
| 信号噪声比(通常缩写为信噪比或S / N)是一种用于测量学科和工程量化信号被噪声身无分文的多少。它被定义为信号的分数影响信号的噪声功率。比率高于1:1表明进一步的信号噪声比。虽然电子信号信噪比通常被引用,它可以应用于任何形式的信号(如同位素水平在一个冰核心或生化siganling细胞之间)。有时使用非正式的信噪比”指的是有用的信息错误或不恰当的数据比在谈话或交流。例如,在在线讨论论坛和其他在线社区,从主题帖子和spamare视为“噪音”,干扰正常讨论的“信号”。 |
结果与结论 |
| 工作继续拥有以下使用PSO和不使用PSO的结果比较。 |
| CRs在AWGN和信噪比= 10分贝。上面的图代表一个比较结果总错误率在使用和不使用的算法。发现的差异。3的结果是我单位错误。e算法最小化错误。3单位。 |
| 图5:总错误率合作频谱感知与合作次数的认知无线电网络中与50 CRs在瑞利衰落信噪比= 5,10,15日,20 dB有无PSO上面的图代表了比较有和没有使用PSO在不同级别5 dB, 10 dB, 15分贝,结果发现优化。2。45单元。 |
| 图6:最佳投票规则(与检测阈值)的合作频谱感知在AWGN信道算法和PSO和信噪比= 0,5、10 dB以上图代表了最佳投票规则,根据它如果找到最佳的投票规则在一个较小的节点优化成功。从上面的图很清楚,如果不使用PSO算法有一个单位的差异。 |
| 认知无线电允许未经授权的用户通过积极的访问授权频段频谱使用,以减少乐队短缺。它需要知识带传感技术合作遥感利用信息从用户的数量。在这篇文章中,PSO算法,降低了误比特率。效率随信噪比的增加。 |
数据乍一看 |
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引用 |
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