认知无线电多信道下的感知时间优化

主要研究了认知无线电中多信道连续感知结构下,多个感知时隙和单个传输时隙的感知时间优化问题。首先在信道的空闲概率已知的条件下,当信道的信噪比保持不变时,经证明最佳感知时间是存在的;其次在信道的空闲概率未知的条件下,提出了一种单时隙感知时间的次优方法,逐步的计算出来各个时隙中下一个时隙的最优化感知时间。仿真实验证明,提出的方法优于固定感知时间的感知方法,同时降低了算法的复杂度,且在不同的条件下,此方法吞吐量性能接近于理论上的最佳感知时间吞吐量性能,并优于固定感知时间方法的吞吐量。     

主用户干扰约束下的机会频谱接入感知−传输时隙优化调度

提出一种基于主用户干扰约束的机会频谱接入感知-传输时隙调度优化方案。首先,推导切换机制下认知系统的吞吐量和主用户干扰率,建立感知时间和感知周期联合优化模型;然后,在主用户干扰率和次用户感知质量双重约束下,推导了可最大化认知系统吞吐量的最优感知时间和感知周期的闭合表达式;最后,阐述了时隙优化调度方案并计算了认知系统可获得的最大吞吐量。仿真结果表明,所提出的时隙调度方案可以为认知系统提供更高的吞吐量,并更好地适应主用户干扰率和感知质量约束的变化。     

认知无人机网络中次级链路吞吐量优化研究

无人机(UAV)的便携性和高机动性使其与认知无线电(CR)结合的应用场景更加实用。在构建的无人机认知无线网络(CRN)模型中,该文提出UAV单弧度吞吐量优化方案,在确保检测概率的前提下优化感知弧度最大化UAV平均吞吐量。考虑在信道条件不理想情况下进一步改善感知性能,提出基于协作频谱感知(CSS)的多弧度吞吐量优化方案,利用交替迭代优化(AIO)算法对感知弧度和弧度数量进行联合优化以最大化吞吐量。仿真结果表明,该文提出的多弧度协作频谱感知方案在信道衰落严重时,对于主用户(PU)服务质量(QoS)和UAV吞吐量有明显提升。     

认知网中感知时间和功率控制的联合优化机制

针对认知无线网中为了最大化认知用户的吞吐量问题,提出了一种感知时间和功率控制的联合优化机制。该机制保证认知系统在低于一定干扰限制下,将认知用户吞吐量描述成为一个多约束优化问题,从理论上分析了最优功率分配方案与最优感知时间分配方案。根据理论分析结果,设计了联合迭代机制通过确定合适的感知参数从而达到最大化认知用户吞吐量的目的。仿真结果表明：提出的联合优化机制复杂度较低,并且该方案的认知吞吐量性能最接近理论最优方案的性能。     

认知无线电系统中最大化吞吐量的多信道检测-传输方案

研究了认知无线电系统中最大化认知用户吞吐量的多信道检测-传输方案,分别设计了信道状态信息不可获取和信道状态信息可获取情况下的最优检测-传输方案设计,并综合分析了各信道频谱检测的虚警,漏检以及检测时长对认知用户吞吐量的影响。在信道状态信息不可获取时,认知用户需要在每一时隙开始时,就决定需要检测的信道集合以及相应的检测时长。而在信道状态信息可获取情况下,提出了自适应检测-传输方案。该方案在每个信道检测完成之后,认知用户可以根据已知的检测结果以及信道状态信息来不断调整检测-传输策略。仿真结果显示,该自适应检测-传输方案能有效的提高认知用户的吞吐量。     

基于特征检测器的能量采集认知无线电系统优化研究

将特征检测器频谱感知方案引入能量采集的认知无线电系统中, 分析比较了不同检测器背景下感知阈值和感知时间对系统性能的影响,且在能量约束和碰撞限制条件下,以最大化系统次级用户的吞吐量为目标计算出最优的感知时间。计算机仿真结果表明,在合适的感知阈值条件下,三种检测器的感知时间最优解有所差异,能量检测器同时依赖于能量约束和碰撞限制,最大特征值检测器仅受限于能量,而最大最小特征值检测器则无法找到最优的感知时间。     

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。     

认知无线电多时隙联合频谱感知方法及优化

为了降低认知无线电中次用户对主用户的干扰,提出了次用户通过多个时隙的能量感知联合检测主用户的频谱感知方法。每个传输帧被分成若干个时隙,次用户在每个时隙的开始进行能量感知,通过合并多个时隙的感知结果,提高次用户对主用户的检测性能。为了最大化次用户的频谱效率,将主用户状态建模为二维马尔科夫随机过程,并根据该过程优化单时隙频谱感知时间。仿真结果表明：相比Liang的“先听后传”频谱感知方法,提出方法仅牺牲14％的频谱效率,却使干扰概率降低了28％;随着信噪比增加,提出方法的最大频谱效率逐渐接近“先听后传”频谱感知方法。     

认知无线电中基于状态转移概率的感知时隙优化算法

为了在感知性能与系统传输效率之间对感知时隙长度进行有效折衷,在对授权信道当前分别为"占用"和"空闲"状态时的感知时隙长度与状态转移概率之间的关系进行分析的基础上,提出了一种基于授权信道状态转移概率预测的感知时隙长度优化算法。该算法能够保证在感知过程中始终用最小的感知时隙长度来满足系统对感知性能的最低要求,以最大化认知系统的能量效率与传输效率。     

基于最优停止的认知无线网络下行频谱接入算法

为有效平衡认知无线网络中次用户系统中接入信道的感知时间和信道总的吞吐量之间的矛盾,提出了一种只对部分信道进行感知的频谱接入策略,联合总的感知信道数和各条信道的感知时间进行优化,并通过最优停止算法求解,在最大化节省感知时间的同时,取得较大的平均吞吐量。与HC-MAC(Hardware Constrained- Media Access Control)算法的仿真分析对比表明,该算法在相同给定条件下感知时间更短,吞吐量更大,具有明显的优势。     

一种WLAN中认知无线电MAC协议的改进

针对认知无线电网络(Cognitive Radio Networks,CRN)特性,提出一种认知无线电MAC协议,该协议通过在认知节点对之间选择最优的信道进行数据传输,当最优信道被主用户占用以后,自动切换到次优信道进行通信,以提高通信成功的概率,达到增大吞吐量的目的。性能分析表明,该MAC协议相对IEEE802.11MAC协议,在吞吐量方面有一定的提高。     

协作认知网络中基于融合准则与感知时间联合优化的策略

在协作频谱感知网络中,感知时间和数据融合准则均影响着感知性能.假设控制信道为二进制对称信道的前提下,基于“k秩准则”建立了协作感知网络吞吐量优化问题的数学模型,目的是在保护主用户利益的前提下联合优化感知时间和k值使认知网络吞吐量最大化.理论分析了最优感知时间和k值的存在性,并进行了相关的计算机仿真.仿真结果表明:所提议...     

非线性能量收集认知无线电网络的次用户吞吐量最大化方案

针对一对主用户和M对次用户构成的认知无线电网络（cognitive radio network,CRN），研究了非线性能量收集的认知无线电网络的次用户吞吐量最大化问题。具体来说，对于考虑次用户发射器（secondary transmitter,ST）电路功率的情况，首先将主用户吞吐量需求下的次用户吞吐量最大化（secondarythroughput maximization,STM）问题建模为一个非线性优化问题，然后将它转化成凸优化问题，最后提出一种联合使用黄金分割和二分法的低复杂度算法，获得主用户发射器（primarytransmitter,PT）能量传输和次用户信息传输的最优时间分配以及主用户发射器的最优发射功率。对于忽略次用户发射器电路功率的情况，首先证明次用户吞吐量最大化问题的凸特性，然后设计了一个更高效的算法来求解。仿真结果表明，相比等时间分配方案和链路增益优先级方案，提出的设计算法能显著提升次用户吞吐量。     

基于内点罚函数的全双工认知无线电网络优化

针对全双工认知无线电网络中频谱利用率不高的问题,文中提出一种通过优化频谱感知中能量检测阈值来提升系统频谱利用率的方法。为了获得最优频谱利用率下的能量检测阈值,建立马尔科夫状态转移模型得到全双工认知无线电单位带宽吞吐量,将频谱利用率问题转化为以单位带宽吞吐量为目标函数、以检测概率为约束条件的多约束非线性规划问题。然后,采用内点罚函数法,以单位带宽吞吐量和约束条件构造增广目标函数,将多约束非线性规划问题转化为无约束问题,通过搜索可行域内部一系列的罚因子,求解罚函数的极值点,从而逼近最优频谱利用率下的能量检测阈值。仿真结果表明,在次级用户处于高传输功率和低信噪比时,优化能量检测阈值后的认知无线电网络单位带宽吞吐量有明显提升。     

基于QoS的认知无线网络低复杂度宽带频谱接入算法

为解决认知无线网络中宽带频谱感知模式的计算量大和感知时间延长等问题,提出了一种基于QoS的认知无线网络低复杂度宽带频谱感知算法。在宽带频谱感知的基础上,设定最优感知信道顺序,同时为了保证次用户之间的同步性,该算法设定次用户不能在检测某一条子信道的同时,在另外的子信道传输数据。信道若是没有被选择进行感知,则其需要等到别的信道感知完之后,再进行数据传输。在该信道选择标准下,并不是所有的信道都被选择感知,故系统总的计算量能得到有效的减小。经过仿真实验分析对比表明,该算法可以有效地平衡次用户系统吞吐量最大化和主用户系统的干扰之间的矛盾。     

认知无线电网络中合作频谱感知机制的优化

为了提高检测效率和频谱利用率,该文对认知无线电中合作频谱感知的感知机制进行了优化。针对信道监测和信道搜索两个不同的感知场景,分别给出了检测周期、检测时间和搜索时间的选取和优化方法,并提出了新的信道搜索方式。研究分析和仿真结果可以看出,合作频谱感知和主动感知方式的引入可以提高检测性能和传输速率,对感知机制和策略的选取和优化有效地提高系统吞吐量,降低感知时延和开销,这样可以提高认知无线电网络的性能和灵敏性,在保证授权用户不被干扰的同时最大化空闲频谱的接入机会。     

适应低信干噪比的认知无线电双向中继方案及其最优功率和时隙分配

认知无线电和协同通信是两种改善频谱利用率的新技术.本文研究中继辅助的潜伏式认知无线电双向通信的可达速率.为了更有效地使用认知无线电可用而不丰富的频谱资源,本文针对一种结合逐级干扰消除和网络编码的双时隙双向中继方案,考虑公平性以最大化双向通信均可达到的端到端速率为目标,给出了其最优功率和时隙分配方法.仿真结果表明采用所提出的功率和时隙分配的双向中继方案在实际资源严格受限的认知无线电环境中优于现有的双向中继方案.     

基于多层分簇优化的认知无线电网络协作频谱感知策略

针对认知无线电网络(CRN)中基于簇的频谱感知策略的检测性能和能耗问题,提出一种基于多层分簇优化的协作频谱感知策略。首先,将CRN分成多个簇,进而将簇分成多个组,再将组分成多个子组,构建三层分簇结构;然后,利用提出的优化算法获得最优的分簇参数和决策阈值;最后,通过投票机制和K-out-of-N规则对各级决策进行聚合,进行频谱感知。实验结果表明,该方案在获得较高主要用户(PU)频谱占用检测率的同时,能够最大限度地减少信道开销,提高了网络的吞吐量。     

基于传输中断概率的认知无线电系统性能分析

如何设计最优的频谱感知与传输框架是认知无线电技术的重要环节。考虑频谱接入过程中数据传输中断对认知网络性能影响的问题,提出了一种新的基于传输中断概率的频谱感知与传输模型,联合优化频谱感知和数据传输两个阶段,将问题建模为对主用户的干扰量约束条件下的非凸优问题,以最大化认知网络吞吐量为目标联合优化感知时间、传输速率,并通过数值计算方法对其进行求解与仿真。数值分析表明,引入传输中断概率后,在满足上述约束条件的同时,在保护主用户和认知网络吞吐量、传输时延之间有了更好的权衡。     

基于动态控制信道的认知无线电网络MAC协议

在认知无线电网络中,MAC协议主要用于信道资源的感知、选择以及接入控制从而保证公平性和有效的资源共享。针对认知无线电网络基于控制信道的研究现状,文中在认知无线电网络分布式多信道MAC(CR-MMAC)协议的基础上,引入同步机制,不等待传输机制和不重申机制,提出一种基于动态公共控制信道的认知无线电网络MAC(CR-DCMAC)协议。它能够减少信道资源开支,降低控制信道上的控制分组量。仿真结果表明,CR-DCMAC协议能提高系统总吞吐量和空闲频谱资源的利用率,综合性能优于CR-MMAC协议。