认知无线电网络一种自适应切换机制的Markov建模分析

为了提高认知无线电网络(CRN)的利用率和吞吐量性能,提出了一种新的主用户优先的自适应频谱切换机制。强调主用户的优先地位,并考虑主用户到达率对次用户的通信影响和限制次用户对主用户的干扰功率,次用户以此自适应地决定执行主动切换机制或被动切换机制。在此自适应切换机制下建立了主次用户之间的Markov链,求出了相应的稳态概率,由稳态概率和不同状态下的吞吐量推导出系统吞吐量和信道利用率的解析表达式。又对次用户之间的通信建立了一个Markov链,推导出次用户之间传递控制信息的时间。数值结果表明提出的新的自适应切换机制比基于CSMA的接入方法具有更高的系统吞吐量和信道利用率,并且可以求出次用户之间的传递时间。     

基于信道预测的认知无线电混合频谱切换算法

针对认知无线电网络,提出了一种将被动式频谱切换与主动式频谱切换相结合的混合频谱切换算法。该算法基于主用户信道的连续时间马尔可夫链模型,预测出信道的未来状态信息,根据该预测结果周期性地对正在通信的认知用户执行主动式频谱切换。该算法对于由于碰撞而退出信道的认知用户执行被动式频谱切换。仿真结果表明,相对于被动频谱切换算法,混合频谱切换算法在保持认知用户阻塞概率和中断概率不变的前提下可显著减少认知用户和主用户间的碰撞次数,能够提高认知无线电网络的频谱利用率。     

基于频谱池的认知无线电频谱切换分析

为了解决认知无线网络中认知用户频繁切换的问题,最大程度上降低认知用户的切换次数,在已建频谱池的基础上,提出了频谱空穴空闲时间由长到短的排队时间模型,并对该模型下的频谱切换概率问题进行对比研究.推导了一次认知业务请求服务时间内发生频谱切换的概率公式,研究了授权用户到达率与认知用户到达率对频谱切换概率的影响,给出了频谱切换的概率仿真,仿真证明该模型比随机信道选择的效果更优越.     

分布式认知网络中多用户频谱接入算法研究

认知频谱接入技术通过感知侦测并伺机接入空闲频带,大大缓解了频谱资源稀缺和利用率低下的矛盾.在未知信道占用信息情况下,认知用户如何快速找到最优空闲信道,并避免相互之间的冲突,是认知接入算法的难点和关键技术.本文中提出一种低复杂度的分布式认知接入算法,通过学习物理层的感知结果和链路层的发送确认信息,同时获取主用户的信道占用概率和从用户之间的冲突概率,能快速选择感知信道,并有效避免了从用户之间的竞争.仿真结果表明,该算法在未知信道占用概率信息的情况下,网络平均吞吐量明显优于贪婪等算法,很好地解决了认知网络中多个从用户频谱共享问题,同时收敛速度较快.     

认知无线Mesh网络中基于概率的贪婪频谱决策技术研究

认知无线电网络传统的频谱决策方法中次用户根据不同的判据选择信道,会引起信道竞争和拥塞。针对认知无线Mesh网络中基于概率的频谱决策方法,提出一种贪婪信道选择算法,当发生频谱切换时,其结合改进的抢占优先(相似文献   

联合考虑信道空闲和切换概率的频谱切换

为了减少频谱感知时间所导致的切换时延,以提高认知用户频谱切换性能,提出了一种基于联合考虑信道空闲和切换概率的认知网络频谱切换方法。在进行信道感知排序时,不仅考虑切换发生时的信道空闲概率,还考虑使用该信道时不再发生切换的概率。通过仿真实验测试了该方法的性能。结果表明,相对于其它频谱切换方法,该方法可大幅度减少切换次数,为用户提供更加可靠的服务。     

认知无线电频谱切换的高效信道选择机制

针对认知无线电系统中,频谱切换效率低这个难点,采用分组匹配的思想,基于业务类型对用户进行分组,将用户分组与一种全面可靠的信道评估机制匹配。这种先分组后分配信道的切换算法能有效提高多个用户的复杂场景中频谱切换的效率。仿真结果表明,该算法能够减少认知用户拥塞概率、频谱切换次数以及切换延迟,提高频谱切换效率,有效保证系统服务质量。     

业务类型感知的认知无线电动态频谱选择算法

在分析认知无线电的业务类型与主用户频谱空穴时长之间关系的基础上,提出一种认知业务类型感知的动态频谱选择算法.通过将认知业务接入到与其服务时长相近似的主用户频谱空闲时间隙中,结合认知用户的业务类型动态选择空闲信道,降低认知业务与主用户业务冲突的概率,增加主用户频谱空闲间隙的使用效率.模拟结果表明,本算法能够有效地降低认知用户的业务冲突率,进一步提高频谱资源的利用率.     

基于时间预测的多跳频谱切换算法研究

针对集中控制认知无线网络,在考虑频谱异构特性的同时,为保证频谱切换业务的服务质量,提出了一种多跳频谱切换算法。通过建立用户移动模型来预测分配信道的可使用时间;设计出路径中不同类型节点的路由处理方法;认知基站根据预测最短路径时间和路由请求包中的时间戳来选择最优路径。仿真结果表明,提出的多跳频谱切换算法能够大大降低切换阻塞概率,提高信道利用率;用户移动对信道可使用时间有着显著的影响。     

认知无线网络中动态频谱接入性能分析

认知无线电技术利用频谱空洞进行通信,有效缓解了频谱资源紧缺问题,动态频谱接入是其核心技术。网络中主用户对授权频谱的使用效率较高时,次用户接入网络无法完成符合QoS要求的通信,只有当主用户频谱效率在一定门限值下时网络才适合次用户接入。有限频谱空洞资源只能满足有限次用户的通信需求,为了保证通信质量,网络在固定的主用户频谱效率下只能接入适量的次用户。提出用强制优先排队理论对认知无线网络中的动态频谱接入过程进行模拟,通过仿真对次用户的切换概率、阻塞概率两个QoS因子进行分析,在给定的QoS条件下,得到了网络适合次用户接入的主用户频谱效率门限值,以及在固定的主用户频谱效率下网络适合接入次用户的量。     

An Efficient Optimized Handover in Cognitive Radio Networks Using Cooperative Spectrum Sensing

Cognitive radio systems necessitate the incorporation of cooperative spectrum sensing among cognitive users to increase the reliability of detection. We have found that cooperative spectrum sensing is not only advantageous, but is also essential to avoid interference with any primary users. Interference by licensed users becomes a chief concern and issue, which affects primary as well as secondary users leading to restrictions in spectrum sensing in cognitive radios. When the number of cognitive users increases, the overheads of the systems, which are meant to report the sensing results to the common receiver, which becomes massive. When the spectrum, which is in use becomes unavailable or when the licensed user takes the allocated band, these networks have the capability of changing their operating frequencies. In addition, cognitive radio networks are seen to have the unique capability of sensing the spectrum range and detecting any spectrum, which has been left underutilized. Further this capability of recognizing the spectrum range based on the dimensions detected, allows for determination of the band, which may be utilized. The main objective of this paper is to analyze the cognitive radio’s spectrum sensing ability and evolving a self-configured system with dynamic intelligence networks without causing any interference to the primary user. The paper also brings focus to the quantitative analysis of the two spectrum sensing techniques namely; Energy Detection and Band Limited White Noise Detection. The estimation technique for detecting spectrum noise is based on the detection of probability and probability of false alarms at different Signal-to-Noise Ratio (SNR) levels using Additive White Gaussian Noise signal (AWGN). The efficiency of the proposed Cooperative CUSUM spectrum sensing algorithm performs better than existing optimal rules based on a single observation spectrum sensing techniques under cooperative networks.     

混合模式下认知无线电网络的能效优化算法

认知无线电网络中,协作频谱感知利用多个节点同时感知可提高频谱感知检测性能。然而随着感知的次用户(SU)个数增加,导致能耗增高、能效(EE)降低。为解决这一问题,本文结合机会频谱接入和衬垫式频谱共享2种共享模式,构造基于混合频谱共享模式的能效模型,同时考虑3种不同的融合规则、主用户(PU)的再占据概率和报告信道误差,以最大化SU系统的EE为目标,使用拉格朗日乘子法与次梯度下降算法对感知时间、参与感知个数、次用户发射功率进行迭代优化求解。仿真结果表明,在最低服务质量要求(QoS)和发射功率的约束下,该能效优化算法能够实现更高的吞吐量和更高的能量效率。     

联合考虑主用户QoS和安全约束下认知NOMA安全传输

本文研究了认知非正交多址接入(NOMA)网络中联合考虑主用户服务质量(QoS)约束和安全约束下次用户物理层安全传输.该网络中采用认知功率分配策略,优先保障主用户的QoS和安全性能.在此功率分配方案下,推导得出了次用户连接中断概率(COP)和安全中断概率(SOP)的闭式表达式,揭示了系统参数配置对次用户传输可靠性和安全性的影响关系,以及安全性-可靠性之间的折衷关系.仿真结果表明,较强的主用户安全约束恶化了次用户的安全性能,但是提升了次用户的安全-可靠折衷性能.     

异构无线网络的认知节点位置分析

针对异构无线网络的协同频谱感知的检测能力问题,提出了一种基于信号相关特性的协同判决策略,采用环状对称的认知节点预布置方法来提高预定区域内主用户的检测能力.通过对称布置认知节点对之间的协同检测来减少隐藏终端误判概率,解决双工状态的主用户检测问题并实现对处于接收状态的异构网络主用户的非协议解析.数值仿真验证了该认知节点预布...     

基于频谱感知的认知Ad hoc网络分簇算法

为了提高认知Ad hoc网络频谱感知效率,解决认知Ad hoc网络分簇问题,本文提出一种基于频谱感知的认知Ad hoc网络分簇算法。通过引入检测因子,综合考虑多个主用户信号交叠与阴影衰落的情况,将认知Ad hoc网络中的次用户节点与需要检测的主用户信道建模为二部图模型,使得分簇问题简化为最大权边二部图（Constraint maximum-weight edge biclique, C-MWEB）分解问题,并设计一种贪婪算法对其求解。仿真结果表明,在多个主用户信号交叠与阴影衰落并存的情况下,相较于传统算法,本文算法分簇更为合理,具有更好的有效性与可靠性。     

基于双门限能量检测的认知车联网协作频谱感知

为了解决认知车联网环境下无线频谱资源短缺的问题,提出一种基于双门限能量检测的认知车联网协作频谱感知方法。该方法在单门限值的基础上引入范围内车辆数改进为双门限值,设置双门限中间部分为不判决区域,舍弃了受到噪声严重干扰而落在不判决区域的车辆次用户本地判决结果,达到增加次用户频谱感知成功率的目的,从而提高频谱利用率。仿真实验结果证明,提出的频谱感知方法可以在不同车辆密度、信噪比条件下有效提高频谱检测概率。     

基于认知无线电网络的动态频谱分配

针对无线通信网络中频谱日益紧缺的问题,对基于认知无线电网络的动态频谱分配技术进行研究,提出一种保护信道和排队相结合的动态信道分配方案。该方案在不影响主用户业务的情况下,为因主用户到达而切换的次用户预留保护信道,对新到达的次用户采用排队策略。如果系统中主用户或者次用户因服务完毕而离开时,队列中的次用户则可按一定的次序使用空闲可用的子信道。仿真结果表明,与仅预留保护信道和仅使用队列缓冲器的方案相比,该方案能有效降低系统的总体失败率,提高分配性能,且对次用户的平均吞吐量和平均延迟影响较小。     

基于智能天线的认知无线电网络频谱访问协议

认知无线电技术可以择机地使用注册信道,从而提高频谱的利用率。但是这种提高只是局限于时域上的。将具有空间分隔特性的智能天线引入次无线电系统,设计了一种在空间上可以复用的频谱访问协议。该协议使次用户(SU)和主用户(PU)可以同时共存,优化了频谱和空间资源的分配,进一步提高了频谱的使用效率。此外,还对SU的传输成功概率和网络吞吐量进行了理论分析和仿真。结果表明:与使用传统全向天线的认知无线电相比,基于智能天线的认知无线电系统能获得更多的传输机会,吞吐量显著提升。     

基于循环谱的多循环频率加权合作频谱检测

在接入主用户授权频段之前,认知用户需要检测该频段是否处于空闲状态,以免干扰主用户通信.利用主用户信号和噪声的不同谱相关特性,研究了基于循环谱的频谱检测方法.将主用户非零循环频率上的接收信号循环谱幅度作为检测统计量,给出了判决准则和检测方法.利用主用户信号在不同循环频率下不同程度的循环平稳特征,多个循环频率之间通过加权迭代合作来提高检测结果的可信度;并通过蒙特卡罗仿真方法验证该方法的可行性.仿真结果表明:加权迭代合作可有效实现频谱检测,且检测性能优于等权合作检测;通过合理选择信号采样点数、循环频率个数、迭代次数进行合作检测既可有效提高检测概率,又能保证检测灵敏度.