机会频谱接入中能量有效感知接入策略联合设计

在非时隙主用户网络中,为了提高认知无线网络中认知用户的能量有效性,基于序贯决策理论提出了一种新的自适应机会频谱接入算法。该算法以最大化能量有效性为目标,通过建立感知接入联合优化模型,使得认知用户能够以最优的信道感知时间和传输功率接入信道。同时,在功率控制过程中引入认知用户请求数据包长度,使得传输功率可以基于数据包长度自适应控制。上述目标优化求解过程中,借助于非线性分式规划理论将其转化为线形规划问题,并运用二分搜索算法寻求最优解。仿真结果表明,所提算法能够实现感知性能和感知能耗的有效折中,有效提高认知用户的能量有效性。     

基于离散电视频带的频谱接入策略研究

基于电视频带的认知网络中主用户为随机出现的无线麦克等设备,其随机行为使得可用频谱离散化,产生许多小于用户需求的频谱碎片.将主用户行为建模为Markov过程,定义频谱占用度、碎片度及统计平均中断概率来分析其行为对系统性能的影响,并提出两种接入策略,策略一加入调整因子并优先选取较少连续信道,策略二基于k-agile接收机,考虑保护带及灵敏度约束,以最小碎片数为目标,非连续地接入频谱,在物理层解决碎片问题,仿真证明二者性能均优于已有策略.     

基于POMDP强化学习的动态频谱分配算法

提出基于VCG机制的动态频谱分配博弈模型,解决了认知无线网络环境存在的信息约束限制、分布式特性和频谱分配动态、复杂性问题;提出一种基于动态频谱分配的部分可观察马尔可夫决策过程（POMDP）强化学习算法. 认知用户通过对历史信息的观察、统计,为提高竞拍策略的奖赏值而进行不断的学习获取最优竞拍策略. 将POMDP强化学习转变为信度状态马尔可夫决策过程 (belief MDP)最优策略学习. 采用值迭代算法求解信度状态MDP模型的解. 仿真结果表明,基于POMDP强化学习算法可显著改善认知用户的行为,提高动态频谱分配性能.     

基于多特征参数模型聚类的动态频谱接入策略

为尽可能地提高认知网络系统对认知用户多种不同业务类型的传输质量,提出了一种基于信道多特征参数模型聚类的动态接入技术。在建立认知用户可接入信道的多特征参数模型的基础上,利用多目标聚类方法实现信道的频谱池划分,用于指导认知用户制定不同的信道动态接入策略,满足认知用户不同的业务传输对频谱性能的需求。通过了多种参数组合以及动态频谱仿真实验验证,结果表明该方法可有效地实现信道的性能划分,提高认知用户的频谱接入效率。     

认知无线电自适应频谱感知时间分配机制

为最大化频谱利用率,根据主用户使用信道的频率和次级用户的数据传输需求推导得到最优次级用户数据传输时间.在毫秒级频谱空洞场景下,基于部分可观测马尔可夫决策过程提出一种自适应频谱感知时间分配机制.该机制根据前一时段的信念状态和能量感知结果判断在当前时段内的最优行为.仿真结果表明,该机制能够根据不同主用户和次级用户的冲突概率需求最大化频谱利用率.     

基于加权多特征参数模型的动态频谱接入方法

为尽可能满足认知网络系统对认知用户多种类型业务的传输需求,提出了一种基于信道加权多特征参数模型分组聚类的动态频谱接入技术. 通过建立可接入信道的加权多特征参数模型,采用多目标聚类实现信道的频谱池分组划分,以实现认知用户频谱的动态接入,满足认知用户业务传输对频谱性能的需求. 通过多特征参数组合、动态频谱仿真实验验证,结果表明该方法可有效地实现信道的性能划分,提高认知用户的频谱接入效率和业务传输性能.     

认知无线电网络基于干扰概率的频谱接入策略

频谱接入策略是认知用户在不影响授权用户的情况下,高效使用空闲授权频谱的关键.提出了基于授权用户干扰概率的频谱接入策略,有业务需要传输时,认知用户感知信道,通过计算不同属性的授权频谱剩余空闲时间,确定可传输的业务包数量,在提高频谱利用率的同时,降低对授权用户的干扰.理论分析与实验验证表明,所提出的策略能有效减小对授权用户的干扰概率,空闲频谱利用率能稳定地保持在较高水平.     

基于概率预测的动态频谱接入信道选择方法

对动态频谱接入中的多个频谱的选择问题进行了研究,综合考虑物理层频谱感知错误和信道衰落等不利影响,提出了一种基于概率预测的动态频谱接入策略.该策略基于交替更新过程的结论,能够在提高频谱利用率的前提下为认知网络中次用户选择可用度较好的信道.推导了该方法的时延性能理论分析结果,仿真结果表明,提出的算法与现有的随机频谱接入算法相比具有更好的时延性能.     

OSA中基于能量有效性的感知时隙长度优化设计

针对非时隙主网络中机会频谱接入系统,为了在感知性能与传输效率之间进行有效折中选取最优的感知时隙长度,采用连续时间马尔科夫过程对次用户的感知活动进行建模和分析,在满足对主用户的碰撞概率约束的前提下,设计接入策略控制次用户的接入概率,优化感知时隙长度,最大化次用户的能量有效性。仿真结果表明,次用户通过选取最优的感知时隙长度,可使其能量有效传输效率得到优化。     

认知无线电系统转移接入概率的动态子载波分配

针对认知无线电系统可用子载波的动态变化,提出一种基于接入概率的动态子载波分配方法. 该方法通过控制认知用户在子载波上的接入概率最大化系统的吞吐量,保证了用户的服务质量需求. 为简化求解过程,提出一种基于接入概率转移的启发式算法,该算法可将子载波接入概率在用户间转移,直至所有用户的速率需求都得到满足. 仿真结果表明,在瑞利衰落信道环境下启发式算法能得到全局最优解. 同时,与现有动态分配方法和载波侦听多路接入方法相比,新方法能有效地提高系统吞吐量性能.     

A novel spectrum prediction scheme based on SVM in cognitive radio networks

In cognitive radio networks, Secondary Users (SUs) have opportunities to access the spectrum channel when primary user would not use it, which will enhance the resource utilization. In order to avoid interference to primary users, it is very important and essential for SUs to sense the idle spectrum channels, but also it is very hard to detect all the channels in a short time due to the hardware restriction. This paper proposes a novel spectrum prediction scheme based on Support Vector Machines (SVM), to save the time and energy consumed by spectrum sensing via predicting the channels’ state before detecting. Besides, spectrum utilization is further improved by using the cooperative mechanism, in which SUs could share spectrum channels’ history state information and prediction results with neighbor nodes. The simulation results show that the algorithm has high prediction accuracy under the condition of small training sample case, and can obviously reduce the detecting energy, which also leads to the improvement of spectrum utilization.     

认知无线网络中具有保护间隔的非时隙载波侦听多址接入方案的性能分析(英文)

提出了在认知无线网络中具有保护间隔的非时隙载波侦听多址接入方案,并对其性能进行了分析.通过概率分析方法得出非授权用户的吞吐量及干扰率等认知无线网络的性能指标,数值结果显示本方案具有较好的性能.     

基于可变间隔的认知无线电频谱检测机制

为灵活控制认知无线电网络中媒体访问控制（MAC）层频谱检测的成本,提出了一种基于可变检测间隔（FSP）的频谱检测机制,该机制充分利用授权用户状态分布的统计信息,通过引入控制因子,使认知用户可以适时改变检测间隔,在检测所造成的损失时间与检测次数之间折衷。仿真分析表明,FSP检测机制比传统的固定间隔检测更有效地控制检测成本。     

基于小波去噪的协作空闲频谱检测性能

为解决低信噪比（SNR：Signal to Noise Ratio）时引起检测性能突变的问题,分析了能量检测在不同SNR下的检测效果,在进行频谱检测前先对信号进行去噪处理,以改善能量检测在低SNR下的检测性能。在此基础上,将改进的能量检测算法应用到协作空闲频谱检测中,保证各个CR（Cognitive Radio）节点检测性能有一定的可靠性,从而改善协作检测的检测效果。仿真结果表明,对经过小波信号处理后的各节点的检测结果进行融合协作,与以往的协作检测方案相比,ROC（Receive Operating Characteristic）曲线有了明显改善。     

Stable-throughput analysis and optimization of cooperative cognitive radio networks based on information and energy cooperation

According to the unsaturated data traffic in wireless communications, this paper studies the interaction between primary users (PUs) and secondary users (SUs) in a cooperative cognitive radio network which is based on information and energy cooperation, and optimizes the stable-throughput of SUs. A probabilistic cooperation scheme has been proposed and the stable-throughput region has been characterized in order to reflect the interaction between PUs and SUs by using the Queuing Theory. Then by deriving the optimal value of the relaying probability, the stable-throughput of secondary users can be maximized under the constraint of the primary queue stability. Simulation results and theoretical analysis show that the probabilistic cooperation scheme can achieve maximal stable-throughputs for SUs, and meanwhile PUs can also have a better performance compared to the non-cooperative case.     

认知无线电中接入机会的建模与优化

针对认知无线电系统中次级用户的感知接入问题,提出了一种频谱感知与接入机会联合建模的优化方法．该方法考虑了频谱感知对次级用户接入机会的影响,并分析了用户间分布对次级用户接入机会的作用,使次级用户系统能够根据不同的应用场景工作在最佳状态．而目前现有的相关工作忽视主次用户之间在空间分布上的关系,使理论分析不能够匹配实际问题．仿真结果验证了联合建模方法能够匹配实际情况,利用此方法设置次级用户系统可以使其频谱利用效率最高．     

Resource allocation scheme for video transmissions in cognitive radio networks

Considering SUs with multiple radios, this paper discusses the cross-layer resource allocation problem for video transmissions in cognitive radio networks. Because of the coupling relationship between radio and channel, this paper proposes a new conflict graph based on the link-radio-channel, and models the resource allocation problem into an optimization problem. The constraints ensure the conflict-free and interference-free video transmissions, and provide flow routing and rate allocation for video services based on the feature of scalable video coding streams. The objective function achieves the network-level throughput maximization with fairness consideration. Simulation results show that the multi-radio transmission could gain a higher throughput. Also, the proposed scheme could provide fairness resource allocation, and use resource efficiently based on the feature of video services.     

无线接入点吞吐率预测的建模与优化

针对接入点吞吐率的多步预测问题,提出基于Nu-支持向量回归的建模策略,设计了并行混合粒子群算法,从特征选择与参数选择两个方面对预测模型进行联合优化。评估结果表明,Nu-支持向量回归模型在吞吐率多步预测中能取得较高精度,并行混合粒子群算法具有良好收敛性,且能显著提高预测模型的性能。     

A novel weighed cooperative bandwidth spectrum sensing for spectrum occupancy of cognitive radio network

In cognitive radio network(CRN), a secondary user(SU) may utilize the spectrum resource of the primary user(PU) and avoid causing harmful interference to the primary network(PN) via spectrum sensing. In the traditional time spectrum sensing, the SU cannot detect the PU's presence during its transmission, thus increasing interference to the PN. In this work, a novel weighed cooperative bandwidth spectrum sensing method is proposed, which allows multiple SUs to use part of the bandwidth to perform cooperative spectrum sensing throughout the whole frame in order to detect the PU's reappearance in time. The SU's spectrum efficiency is maximized by jointly optimizing sensing bandwidth proportion, number of cooperative SUs and detection probability, subject to the constraints on the SU's interference and the false alarm probability. Simulation results show significant decrease on the interference and improvement on the spectrum efficiency using the proposed weighed cooperative bandwidth spectrum sensing method.     

合作分集授权系统性能研究

认知无线电接入现有授权网络中会产生干扰,基于此提出了解码转发（DF）中继协作的方法,加入中继协助传输授权信号,从而改善认知用户的检测性能.由于DF性能很大程度上依赖于源-中继端信道传输特性,提出改进的选择解码转发（SDF）中继协作的方法.理论分析与仿真结果表明,中继的协作能提供合作分集,减少对授权网络的干扰.而SDF性能比DF的更为可靠.