基于OFDM认知无线电网络的最优路径算法

针对基于正交频分复用的分布式认知无线电网络,在考虑频谱移动特性的同时,为保证认知用户数据传输的可靠性,提出一种最优路径的基于OFDM认知无线电网络路由算法.该算法首先通过建立认知无线电网络的模型计算信道的期望传输时间和信道干扰,结合类似于按需路由的基本流程得到所有可能的路径.最后,根据最小累积期望传输时间和路径平均吞吐量的指标来选择最优路径.仿真的结果表明,OROCR算法可以明显地减少平均端到端时延,大大地提高平均端到端吞吐量.     

认知Ad Hoc网络吞吐量分析与优化

考虑两个无线Ad Hoc网络（主网络与次级网络）的并存模型:主网络与次级网络节点依照不同密度的空间泊松点过程并存于同一区域并共享同一频谱,两种网络节点均采用时隙ALOHA协议,按照各自的传输概率进行通信。本文首先根据随机几何理论对来自本网络的自干扰与来自其它网络的互干扰进行建模,然后分别推导了在AWGN信道和Rayleigh衰落信道下,单网络及并存式网络时节点平均吞吐量的闭合表达式,最后采用优化准则得到最佳传输概率,使节点平均吞吐量达到目标性能上的最优。仿真结果表明:经推导的闭合表达式与仿真值相近;在比例公平准则下,传输控制策略能达到主网络与次级网络之间公平性与高效性的折中。      

认知无线电与主用户的电磁兼容预测研究

使用干扰预测方程预测频域冲突时无线电设备间的电磁互扰,以寻求满足主用户网络和认知无线电网络间的电磁兼容所需的空域和能量域条件,综合考虑距离、大气损耗、可视距离等因素对设备间的互扰强度和工作效果的影响。从仿真的结果看,一般情况下两系统间超过十几千米,就会因功率或视距的原因使主用户和认知用户两个网络之间实现能量或视距的隔离,达到电磁兼容。     

认知超宽带网络的容量分析

分析了认知超宽带网络的容量,考虑到传输功率限制和主系统接收端的干扰温度限制,通过半解析的方法计算出网络的中断概率和最大支持的用户数,并且通过仿真验证了对容量的分析.仿真表明如果增加主系统的干扰温度限,那么认知UWB网络的容量将极大下降,并且传输功率限制和干扰温度限制之间有一定的相关性.     

认知无线网络中次用户的一种协作传输策略

在认知无线网络中同时存在着主用户和次用户,次用户的通信行为必须在不影响主用户数据传输的前提下进行。为了保证次用户的传输连续性并改善次用户Qos,研究人员提出了次用户间相互协作传输的策略,基于此该文提出了一种基于放大转发的双中继协作传输方案并对所提方案次用户的无冲突传输时间及误比特率进行了详细的理论分析。蒙特卡洛仿真结果表明,双中继协作传输策略能在单中继协作传输的基础上进一步增加次用户的无冲突传输时间并减小误比特率,双中继协作传输显著地提高了系统的传输性能。      

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。     

认知无线电网络的MAC协议机制

针对认知无线电网络可用信道资源随时间和空间环境变化的特点,分析了认知无线电网络MAC协议面临的问题,提出了一种基于全局控制信道的MAC协议方案,在此基础上阐述了两种接入方式及相应适用场合,实现了认知无线电节点对可用信道资源变化的感知,可为认知无线电MAC协议研究及应用提供参考.     

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.     

认知无线电网络中次用户平均吞吐量的优化

协作频谱感知的认知无线电网络中,已有研究表明增加参与协作频谱感知的次用户数量能够提高感知性能,进而提高信道吞吐量。然而,由于信道容量的限制,不断增加参与协作感知的次用户数量并不会使信道吞吐量无限提高,反而会使次用户平均可获得的吞吐量不断降低。针对上述问题,该文以次用户平均吞吐量为优化目标,证明多信道条件下,对于任意给定的融合参数,次用户的平均吞吐量是感知时间的凸函数,并提出交叉迭代算法进行2维优化。仿真结果表明,当信噪比为-10 dB时,次用户使用交叉迭代算法获得的平均吞吐量较已有算法可提高20%以上。     

认知用户接入受限机制的GoS性能仿真研究

在认知用户接入受限机制中,次用户被限制接入部分频段,以权衡次用户的中断概率和阻塞概率。在已有文献中,认知用户接入受限机制中一种认知用户链接发生阻塞的情况未被考虑,引起相应的GoS性能分析不精确。文中通过马尔科夫链对认知用户接入受限机制进行建模,并给出认知用户接入受限机制中完整的马尔科夫平衡方程和相应的GoS性能分析,仿真结果和相应的数值分析验证了所提模型的正确性。该仿真分析对保障认知无线电网络中认知用户的通信体验具有重要意义。     

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。

     

认知无线电网络的物理层安全研究及其鲁棒性设计

该文从用户服务质量(QoS)的角度研究了多输入单输出(MISO)认知无线电网络的物理层安全问题。通过在次用户的发送信号中加入适当功率的人为噪声,能够有效地提高网络的物理层安全性能。经过适当的变换,将次用户的安全优化问题转化为一个半定规划,从而可以有效地求得次用户的最优发射方案。另外,针对信道状态信息不确定性的问题,在假设已知信道状态信息误差范围的前提下,采用最差性能最优的方法对系统进行鲁棒性设计,以保证即使在信道状态信息误差最大的情况下,依然可以满足系统的约束条件。最后,通过仿真验证了算法的有效性。     

一种基于马尔可夫决策过程的认知无线电网络传输调度方案

该文提出了一种适用于认知无线电网络的跨层传输调度方案,即满足掉包率约束的前提下最小化平均功率消耗。此方案被建模为约束马尔可夫决策过程(MDP)。采用拉格朗日乘子法求解此MDP,并且提出了一种黄金分割乘子搜索法。提出两种简化方法,即状态聚合以及行动集缩减来解决维灾问题。仿真结果显示简化方法对该方案的性能影响很小,且该方案的平均功耗最低。     

非理想条件下认知非正交多址接入系统中断性能研究

为满足网络需求,提高系统频谱利用率,该文提出一种覆盖式认知非正交多址接入(CR-NOMA)网络。考虑实际中非线性功率放大(NLPA)、非理想连续干扰消除(ipSIC)和非完美信道状态信息(CSI)等非理性因素,研究所提网络的可靠性能,推导出系统中断概率(OP)和系统吞吐量的解析表达式,并进一步分析高信噪比下中断概率的表达式、理想状态下中断概率的高信噪比(SNR)近似、分集阶数。分析及仿真结果表明：NLPA, ipSIC和信道估计误差参数对系统中断概率性能有负面影响;中断概率随着信噪比的增加而减小,在高信噪比下收敛到一个固定常数;中断概率随着功率分配系数的改变也会产生相应的变化。     

可重构智能反射面辅助认知无线电多天线安全传输方法

考虑一个可重构智能反射面(RIS)辅助的频谱共享认知无线电(CR)多输入多输出(MIMO)安全通信系统。在存在窃听者的情况下,配备有多根天线的次级发送机与次级用户进行通信。首先,利用统计信道状态信息,得到了系统遍历安全速率的确定性等价表达式。然后,在满足总发送功率约束和干扰功率约束的条件下,提出一种结合泰勒级数展开法和拉格朗日乘子法的交替优化算法,联合优化了发送协方差矩阵和RIS相移矩阵。最后,仿真结果验证了所提算法的有效性。     

一种认知无线电周期数据传输优化机制

如何合理选择频谱感知时间和数据传输时间使系统传输效率最大化是认知无线电研究的一个重要方向,具有极其广泛的应用背景。针对该问题,该文提出一种认知无线电周期数据传输优化机制,并分别给出频谱感知时间、信道搜索时间以及数据传输时间的优化计算方法。从数值及仿真结果可知,在不同的主用户到达强度的情况下,所得到的最优频谱感知时间、最优信道搜索时间和最优数据传输时间能够确保对主用户的保护性并有效降低数据传输延迟。     

认知无线网络中一种基于放大转发的协作传输策略

在不干扰主用户数据传输的条件下,通过次用户间的彼此协作传输,可以使认知无线网络获得明显的空间和时间分集增益,从而改善次用户传输性能。该文针对主次用户共存,主用户交替转移信道忙闲状态的网络环境下,提出了一种基于放大转发的协作传输方案,当主用户存在时机会的使用中继节点转发数据,并且对所提方案的无冲突传输时间进行了理论分析,给出了非协作传输和协作传输模式下的无冲突传输时间的解析表达式,理论分析和仿真结果表明,协作传输方案的无冲突传输时间明显优于非协作传输方案,次用户协作为认知无线网络带来可观的性能增益。     

认知无线电非正交多址接入随机网络物理层安全性能分析

该文针对干扰源以及窃听节点均随机分布的通信场景,分析了认知无线电启发式非正交多址接入(CR-NOMA)网络中次用户通信对的安全通信性能。采用随机几何理论,将窃听节点和干扰节点建模为服从特定分布的齐次泊松点过程(PPP)。首先,在保证主用户通信对通信可靠性的前提下,得到了发端设定的功率分配系数,进一步得到了次用户通信对的连接中断概率和安全中断概率的闭式表达式。随后,得到了功率分配系数随主用户可靠性能约束的变化规律。最后,研究了次用户对的中断概率随着窃听节点密度、发端发送功率的变化情况,结果表明干扰信号的增强在降低网络可靠性能的同时,换来了安全性能的提高。仿真结果验证了理论分析的正确性。

     

基于机器学习主用户发射模式分类的蜂窝认知无线电网络频谱感知

近年来,基于机器学习(ML)的频谱感知技术为认知无线电系统提供了新型的频谱状态监测解决方案。利用蜂窝认知无线电网络(CCRN)中的次级用户设备(SUE)所能提供的大量频谱观测数据,该文提出了一种基于主用户(PU)传输模式分类的频谱感知方案。首先,基于多种典型的ML算法,对于网络中的多个主用户发射机(PUT)的传输模式进行分类辨识,在网络整体层面上确定所有PUT的联合工作状态。然后,网络中的SUE根据其所处地理位置或者频谱观测数据,判断其在当前已判定的PUT发射模式下接入授权频谱的可能性。由于PUT在网络中的实际位置可能事先已知或者无法提前确定,该文给出了3种不同的处理方法。理论推导与实验结果表明,所提方案与传统的能量检测方案相比,不仅改善了频谱感知性能,还增加了蜂窝认知网络对于授权频谱的动态访问机会。该方案可以作为蜂窝认知无线电网络中的一种高效实用的频谱感知解决方案。

     

时分波分无源光网络与云无线接入网联合架构中负载平衡的用户关联与资源分配策略

在时分波分无源光网络(TWDM-PON)与云无线接入网(C-RAN)的联合架构中,由于无线域的负载不均衡问题,限制了网络整体的传输效率.为了充分利用TWDM-PON与C-RAN联合架构的网络资源,并保证用户的服务质量(QoS),该文提出一种负载平衡的用户关联与资源分配算法(LBUARA).首先根据不同用户的服务质量需求...