应急通信网络的动态频谱接入方案研究

利用认知无线电的动态频谱接入技术,提高应急通信网络在突发事件中的反应效率已成为无线通信领域的研究热点。对认知无线电的几种动态频谱接入方案进行了探索及研究。由分析可知,选择合适的接入方案,将会形成认知用户间的良性竞争,降低CR业务的通信中断率,从而增大系统的吞吐量,提升整个系统的性能。     

应急通信系统的动态频谱接入及性能分析

本文将传统的应急通信系统与认知无线电技术相结合,在授权用户、应急用户和一般认知用户这三类用户共享频谱池的前提下,提出了两种不同接入等级的认知无线电接入策略.在这两种接入策略下,对系统动态频谱接入过程,构建了基于三维马尔可夫链的分析模型.在该模型基础上推导了应急用户和其它认知用户的阻塞率及强制终止概率,给出了它们的数学闭合表达式,并对系统性能进行了分析.仿真结果表明:三级优先级接入策略,使得应急用户的阻塞率和强制终止概率得到了降低,该策略的采用很大程度上提高了应急用户的性能.     

基于认知无线电技术的动态频谱接入

文章介绍了基于认知无线电的动态频谱接入技术,并对其网络架构、关键技术以及目前的研究现状进行了详细分析。在此基础上探讨了动态频谱接入网络中采用跨层协议设计方法的必要性。     

动态频谱技术接入研究

目前认知无线电技术受到了极大的关注,其中的动态频谱分配问题是不得不面对的一个问题.讨论了动态频谱接入的分类,尤其是讨论了机会式频谱接入,包括其基本组成以及各组成部分的功能,并提出了实现这些功能的过程中遇到的挑战.将对今后动态频谱接入的进一步研究起到积极的促进作用.     

一种短波动态频谱接入系统的设计

为了有效利用空闲频谱,提高短波频段频谱资源的利用率,采用TMS320VC5502为信号处理核心,TLV320AIC10为输入模拟信号滤波和A/D转换芯片的一种短波动态频谱接入系统的设计,并完成了相应的软件开发。实验结果表明:所设计系统的平均建链时间小于10 s,建链概率大于92%。当数据传输速率为600 baud时,报文的正确接收概率大于90%;数据传输速率为1200 baud时,报文的正确接收概率大于80%。而且平均错误字符的概率达到10-4数量级,能够充分满足短波普通通信业务的需求。     

动态自适应频谱的接入策略研究

认知无线电技术利用非授权频谱资源进行业务传输,缓和了目前通信业务飞速发展与频谱资源稀缺的矛盾。动态频谱接入技术通过感知频带,使认知用户能够伺机接入未被主用户占用的频谱空洞。但是在接入过程中,特别是在多个认知用户竞争接入相同的可用频谱资源时,往往面临认知用户间的冲突和各认知用户的QoS得不到保证的问题。文章重点介绍了目前国内外在多个认知用户接入策略上的一些研究成果,并对这些成果进行分析,提出了今后需要进一步研究的方向。     

一种基于认知无线电的动态频谱接入MAC方案

在传统的无线通信系统中,频谱的分配是固定的。但是由于通信过程的突发性,这些频谱的使用率很低。另一方面,随着无线通信和多媒体的高速发展和广泛应用,无线频谱资源日趋紧张。如何提高频谱利用率已经成为迫切需要解决的问题。一种可行的思路是把这些授权频谱向未授权用户开放,未授权用户采用动态频谱接入技术,在不对授权用户造成干扰的前提下使用频谱。本文以认知无线电技术(Cognitive Radio,CR)为基础,提出了一种基于CR的动态频谱接入MAC方案(CR-Ad Hoc-MAC)。该方案允许未授权用户自适应地选取可用带宽,实现了动态频谱接入,有效地提高了频谱利用率。     

动态频谱接入技术的分类和研究现状

动态频谱接入是认知无线电技术的一种重要应用,它利用通信过程中出现的频谱空洞机会式地接入频谱,能极大地提高频谱的利用效率.文章介绍了动态频谱接入的一种分类方法,重点分析了该分类中三个模型的特征、关键技术,以及在美国下一代(XG)无线通信计划、IEEE 802.22标准和欧洲端到端效率(E3)项目中对于动态频谱接入技术的研究现状,最后探讨了动态频谱接入技术的应用前景.     

基于预留最优信道机制的CR动态频谱接入研究

在认知无线电网络中,如何提高次用户的性能是当前研究的热点。针对等级覆盖式频谱接入模型进行研究分析,考虑了动态频谱切换过程,建立三维的持续时间马尔可夫链模型,计算出切换概率、阻塞概率、掉线概率,并综合分析各个参数对这些概率的影响。同时提出为主用户预留最优信道数的方案,数值结果表明此方案能有效降低次用户的切换概率和掉线概率,使次系统的切换概率、阻塞概率、掉线概率更加均衡,且提高了次用户系统的接入容量。     

数据驱动的开放动态频谱接入系统构建方法

在认知无线电(CR)背景下,动态频谱接入已成为提高无线网络频谱利用率的重要途径。基于全球移动通信系统-铁路(GSM-R)系统中采集的细粒度频谱监测数据,提出一种数据驱动的深度学习方法,建模频谱模式,并建立一套动态频谱接入访问框架。采用一种深度频谱生成模型指导频谱分配;设计一种综合递归序列表征与场景特征嵌入的深度网络,建模和预测短时频谱占用情况,并由此提出一种动态信道接入策略。进一步,利用软件无线电(SDR)平台实现一套跳频系统,并将其与动态频谱接入策略进行集成。使用真实的历史频谱数据评估该系统的数据吞吐能力,测试结果表明,所提方法及构建的跳频系统能有效提高机会通信能力,高效利用频谱资源。该频谱接入框架及SDR系统实现具有较强的通用性,易于集成到不同场景和频段的系统中。     

基于K-均值聚类的动态频谱接入技术

为了有效降低次用户接入授权信道时对主用户造成的干扰以及次用户被阻塞的概率,提出了一种基于K-均值聚类的动态频谱接入方法.该方法首先将关注的频谱划分为若干子信道,尔后对每个子信道进行特征提取,借助频谱特征,用K-均值算法对子信道进行聚类,将子信道分别纳入白色、灰色和黑色频谱池.次用户在接入信道时,重点选择白色频谱池中的信道接入.理沦分析和仿真结果表明,利用该方法能够有效降低次用户对主用户的干扰和次用户被阻塞的概率,提高信道接入效率.     

动态频谱接入网络的路由技术研究

新一代宽带无线通信网络迫切需要引入认知无线电技术以提升系统性能。针对动态频谱接入(DSA)的无线网络环境,首先探讨了其路由技术研究所面临的新挑战,然后以体现动态频谱管理特征的独特分类方式,分析了其路由技术研究的最新进展,最后展望了路由技术研究的未来发展方向。     

基于主动频谱感知接入的认知无线电台研究

讨论了所研制的工作于30-512 MHz的基于主动频谱感知接入的认知无线电台。该电台实现了认知无线电动态频谱接入最为关键的几大功能：频谱感知、频谱会合、频谱监视,以及频谱切换。试验结果表明,该电台具备在不依赖于公共控制信道的情况下自动寻找空闲信道建立链路的能力,也具备在当前通信信道上出现主用户信号或其他干扰信号时自动切换到其他空闲信道上继续通信的能力,为认知无线电技术的实用化提供了很好的借鉴。     

Designing Auction Mechanisms for Dynamic Spectrum Access

With the increasing demands for radio spectrum, techniques are being explored that would allow dynamic access of spectrum bands that are under-utilized. In this regard, a new paradigm called dynamic spectrum access is being investigated where wireless service providers (WSPs) would dynamically seek more spectrum from the under-utilized licensed bands when and where they need without interfering with the primary users. Currently, there is little understanding on how such a dynamic allocation will operate so as to make the system feasible under economic terms. In this paper, we consider the dynamic spectrum allocation process where multiple WSPs (bidders) compete to acquire necessary spectrum band from a common pool of spectrum. We use auction theory to analyze the allocation process when the demand from WSPs exceeds the available spectrum. We investigate various auction mechanisms under different spectrum allocation constraints to find WSPs’ bidding strategies and revenue generated by spectrum owner. We show that sequential bidding of bands provides better result than the concurrent bidding when WSPs are constrained to at most single unit allocation. On the other hand, when the bidders request for multiple units, (i.e., they are not restricted by allocation constraints) synchronous auction mechanism proves to be beneficial than asynchronous auctions.

一种利用优先经验回放深度Q-Learning的频谱接入算法

针对认知无线传感器网络中频谱接入算法的频谱利用率不高、重要经验利用率不足、收敛速度慢等问题,提出了一种采用优先经验回放双深度Q-Learning的动态频谱接入算法。该算法的次用户对经验库进行抽样时,采用基于优先级抽样的方式,以打破样本相关性并充分利用重要的经验样本,并采用一种非排序批量删除方式删除经验库的无用经验样本,以降低能量开销。仿真结果表明,该算法与采用双深度Q-Learning的频谱接入算法相比提高了收敛速度;与传统随机频谱接入算法相比,其阻塞概率降低了6%~10%,吞吐量提高了18%~20%,提高了系统的性能。