动态频谱接入MAC协议研究

机会频谱接入（OSA,opportunistic spectrum access）允许未授权用户在空间域和时域上共享授权频谱,但仅当授权用户没有占用这些频谱时认知用户才能接入。另外频谱环境的动态性使MAC协议设计面临着几个重要的问题,即认知用户需要确定何时以什么方式接入哪一个信道发送/接收数据而不影响主用户的通信。从OSA-MAC设计面临的技术挑战出发,对近年来国内外在该方向的研究成果做了总结和分析,并阐述了OSA-MAC设计亟待解决的问题和今后的研究方向。     

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。     

等比缩减的机会频谱接入

重复使用一定的TV频段是机会频谱接入的一个典型应用。在认知无线电机会频谱接入中,为了最大化信道的利用,授权用户与认知用户相互协作共同利用信道。文章将授权用户对信道的占用过程模拟为连续时间马尔可夫过程。认知用户在限制其对授权用户的干扰影响条件下,利用等比缩减的策略对信道进行感知,提出一个最优频谱接入策略,提高频谱的利用率。     

认知无线电中的频谱接入技术

认知无线电是一种基于软件无线电的智能通信系统,它能够认知周围环境,并能通过一定的方法相应地改变某些工作参数来实时地适应环境,从而达到提高频谱利用率、缓解频谱资源紧张的目的.授权频段的频谱利用问题是认知无线电实现的关键技术之一.研究了授权频段的两种频谱利用方法:动态频谱接入和基于动态频谱接入模型之一的机会频谱接入.     

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。     

感知不确定下卫星认知无线网络多频谱接入优化策略

针对卫星认知无线网络频谱感知不确定性较大导致传统频谱接入机制效率降低的问题,该文提出一种基于动态多频谱感知的信道接入优化策略。认知LEO卫星根据频谱检测概率与授权用户干扰门限之间的关系,实时调整不同频谱感知结果下的信道接入概率。在此基础上以系统吞吐量最大化为目标,设计了一种基于频谱检测概率和虚警概率联合优化的判决门限选取策略,并推导了最佳感知频谱数量。仿真结果表明,认知用户能够在不大于授权用户最大干扰门限的前提下,根据授权信道空闲状态动态选择最佳频谱感知策略,且在检测信号信噪比较低时以更加积极的方式接入授权频谱,降低了频谱感知不确定性对信道接入效率的影响,提高了认知系统吞吐量。     

不同优先级非授权用户的频谱接入方案探讨

认知无线网络是解决有限的频谱资源与日益剧增的无线接入需求之间矛盾的有效方案之一,也是提高未来无线通信系统频谱效率的有力手段。本文分析了无优先级非授权用户的认知无线网络中各种频谱接入方案的特点,在此基础上提出了不同优先级非授权用户共存环境下的两种频谱接入方案。     

主用户活跃性对新的认知无线电系统容量的影响

在机会频谱接入认知无线电系统中,认知用户只有在通过感知确定信道空闲时才可以接入授权信道,因此频谱感知对于系统性能影响非常重要。本文提出了基于新帧结构的四元频谱感知模型,考虑主用户活跃性对认知网络吞吐量的影响,采用可同时最大化感知和数据传输时间的新帧结构模型,不需要考虑感知和吞吐量的均衡。理论分析新模型下感知时间,主用户活跃性,目标检测概率,主用户接收信噪比对系统吞吐量的影响,并与传统模型进行对比。     

频谱异构认知无线电中基于吞吐量降的空时频谱机会感知

在认知无线电(CR)中,频谱感知是实现动态频谱接入的关键技术之一。为适当保护主用户并最大化次级用户的性能,目前大部分相关工作均是用虚报概率和漏检概率作为感知度量来确定最佳感知参数的。但这种度量是用主次用户的碰撞概率来衡量次级用户对主用户的影响的,没有考虑干扰强度的影响,仅适合同构频谱环境;在不同位置次级用户有不同接入机会的异构频谱环境中,并不能最大化频谱利用率。为此,该文首先定义了吞吐量降,并提出在异构频谱环境下采用吞吐量降作为一种新的感知度量。吞吐量降是指由于次级用户占用授权频谱而导致主用户吞吐量下降的百分比。在衡量次级用户对主用户的影响时,它综合了主次用户的碰撞概率和干扰强度两个因素;其次,研究了以吞吐量降为约束的次级用户吞吐量优化问题。最后,数值仿真证实了该方案比目前几种传统方案的频谱利用率显著提高。     

动态频谱接入中的侦测与避让技术

动态频谱接入技术对频谱实行动态管理,允许未授权用户在无干扰的情况下使用已授权用户的闲置频带,是解决现今无线频谱资源紧缺和利用率低等难题的有效途径,已成为无线通信领域的研究热点。本文介绍了动态频谱接入的侦测与避让方法,分析和讨论了各自的优缺点,并指出动态频谱接入需要进一步研究的问题和可能的发展方向。     

基于呼叫接纳控制（CAC）的动态频谱接入机制

在认知无线电系统中,认知用户利用授权用户的频谱空洞进行通信,达到提高频谱利用率的目的。动态频谱接入技术是认知无线电系统的关键技术,在文中我们提出了一种使用呼叫接纳控制（CAC）的动态频谱接入机制,经过仿真验证该机制能有效地减小认知无线电系统中认知用户的切换概率,同时次用户对信道的使用率会略有下降。     

认知无线电中认知用户的重新建模与性能分析

针对认知网络频谱接入问题,讨论了以往建模和理论分析中存在的不足.为了真实地模拟授权用户和认知用户的行为,对频谱接入策略重新进行建模,并利用矩阵几何法和离散事件系统仿真的事件调度法重新评估和比较了不同接入策略下的认知系统性能,针对不同业务类型选取最佳接入策略.理论分析和仿真实验结果一致,验证了所提模型的可靠性.频谱切换和信道预留接入策略增大了阻塞率并有效地降低了掉话率,后者通过调整预留信道数目使认知系统吞吐量最大.     

认知无线电研究与最新进展

随着信息技术的发展,无线通信得到广泛的应用,但同时人们面对频谱资源越来越匮乏的挑战。对授权用户而言,其频谱利用率极低,而对非授权用户而言,却找不到可以使用的频谱,这是导致频谱匮乏的重要原因之一。认知无线电作为无线通信的热点研究领域,它为提高频谱利用效率、解决频谱匮乏问题提供了技术支持,使研究人员看到了希望。文中分析认知无线电研究现状,讨论认知无线电研究的主要技术难题和最新进展,并提出新的发展方向。     

认知无线电网络的MAC层关键技术

认知无线电作为一种智能的频谱共享技术,已成为无线通信领域的研究热点。为达到在不干扰授权用户的条件下有效地实现机会式频谱利用,认知无线电网络的媒体接入控制（MAC）层不仅需要提供传统的服务,还要求能支持一套全新的功能。频谱检测管理通过对检测模式的选取、检测周期及检测时长的设置、检测信道的选取和检测静默期的设置等实现检测策略和参数的选取及优化。接入控制主要采用与授权用户协调接入和透明接入两种方式避免与授权用户的接入产生碰撞。动态频谱分配针对二进制干扰模型和累积干扰模型进行不确定频谱资源的优化分配。安全机制通过增加MAC帧的认证和保密以防御MAC层的安全攻击。跨层设计结合物理层和网络层、传输层等上层信息设计和实现全局优化的MAC层技术。     

Q学习算法在机会频谱接入信道选择中的应用

针对“先听后传”的机会频谱接入中认知用户的信道选择问题,本文提出了一种基于Q学习的信道选择算法。在非理想感知的条件下,通过建立认知用户的信道选择模型并设计恰当的奖励函数,使智能体能够与未知环境不断交互和学习,进而选择长期累积回报最大的信道接入。在学习过程中,本文引入了Boltzmann实验策略,运用模拟退火思想实现了资源探索与资源利用之间的折衷。仿真结果表明,所提算法能够在未知环境先验知识条件下可以快速选择性能较好的信道接入,有效提高认知用户的接入吞吐量和系统的平均容量。      

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.     

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.     

一种非理想感知条件下的双门限机会频谱接入策略

为了有效提高认知网络中次用户的吞吐率性能,提出了一种应用于非理想感知条件下的双门限机会频谱接入策略。该策略能在次用户对信道占用情况感知非理想的条件下,综合考虑次用户的信道质量和非准确的信道占用信息,使次用户在信道感知为空闲和占用时分别以不同的信道质量门限选择接入信道,从而最大程度地利用信道质量较好的传输机会,提高次用户的吞吐率性能。结合本策略,建立了以次用户的有效吞吐率最大化为目标、以对主用户的干扰程度为约束条件的优化问题,并在次用户对信道感知存在误差的条件下给出了最优门限的设计方法。仿真结果表明,所提出的双门限机会频谱接入策略能够在非理想感知条件下显著提高次用户的有效吞吐率。     

认知无线电网络频谱感知与接入算法研究

在对认知无线电网络频谱感知和接入研究成果进行分析的基础上,文章首先讨论了认知无线电网络频谱感知的基本方法以及协作频谱感知、单智能体和多智能体强化学习算法,比较了各种算法的优缺点,并展望了这一领域未来研究的方向。     

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.