认知频谱共享中最佳协作用户的选择

提出了一种基于主用户最佳中继选择的两阶段式协作传输协议.认知网络中包含1对主用户和K对二级用户,K对二级用户之间相互竞争主用户所拥有的频谱资源,在满足二级用户服务质量条件下,主用户选取1个二级发射作为其中继来转发信号.中继选择准则是使主用户获得最大的信号与干扰和噪声比.充当中继的二级发射在辅助译码转发主用户信号的同时,也给相应的二级接收传送所需信号.理论分析了主用户的中断性能,仿真结果验证了所提出的协作传输协议的有效性,即该传输策略在提高主用户服务质量的同时,也为二级用户提供使用授权频谱的机会.此外,也说明了随着二级用户个数的增加,主用户的中断性能有所提升.     

一种基于合约的认知网络协作频谱共享策略

为解决基于合约制的多个主用户和多个次用户间的协作频谱共享问题,依据统计学的思想,提出了一种以主用户获得期望总效用最大化为目标的合约设计方法.主用户在为每个次用户设计合约时充分利用次用户接受的概率信息,得到统计意义上的期望效用,进而得到主用户期望总效用最大化的优化问题,通过理论推导化简优化问题并利用遗传算法求出次优解,即次优的合约集.数值仿真表明:通过引入统计信息成功解决了主、次用户的协作频谱共享问题,与DMA-UI算法相比,依靠统计学的方法可以使主用户在统计意义上获得更多的效用,进而提高了主用户的能效与谱效.     

认知无线网中基于队列博弈的频谱选择算法

针对认知无线网络中分布式分组数据自适应传输问题,提出了一种新的基于队列博弈的频谱选择算法.该算法将数据传输问题建模成频谱选择的潜在博弈,考虑主用户占用频谱的影响,利用排队理论分析并构建用户效用函数,通过自主调整频谱选择策略实现频谱分配及跨层优化传输时延、分组损失率.仿真对比表明,所提出的算法存在纳什均衡,更有效地降低了分组传输时延及数据损失率,更加快速地收敛到策略均衡点,且具有更小的复杂度.     

基于次用户优先级的频谱共享动态博弈算法

针对包含多个主用户的主服务和包含多个次用户的次服务在频谱市场中的频谱共享问题,提出了一种认知频谱共享动态博弈算法。引入优先级机制,优先满足次服务中关键任务用户和高实时性业务用户的频谱需求;考虑主服务的收益和次服务的满意度,得到满足稀缺资源分配属性的频谱价格;利用非合作博弈建模次用户间的竞争过程,保证次用户的效用最大化。对静态博弈、动态博弈、动态博弈稳定性的仿真分析证明了该算法在频谱共享中的合理性和有效性。     

认知无线电网络中压缩协作频谱感知

低频谱利用率条件下的信道状态向量具有稀疏性,为降低认知无线电网络中各个认知用户的频谱感知冗余,基于压缩感知技术提出了一种低复杂度的协作频谱感知方法. 仿真结果表明,通过稀疏观测矩阵提高了单个认知用户感知过程的速度和效率;在融合中心对观测数据进行重构过程中使用因子图迭代算法,大幅降低了计算难度;同时可以根据认知网络中的频率使用情况,自适应调整认知用户的感知点数,确保整个网络的高效感知.     

认知无线网络中频谱池接入策略性能分析

为了进一步提高无线频谱使用效率,提出了一种认知无线网络中新的动态频谱接入策略,该策略建立在频谱池的基础之上,较即时接入方式有较高的接入效率. 研究了频谱池的最佳容量和频谱池更新时间,发现最佳容量和系统效率之间的定量关系,提出了频谱池在授权频段和非授权频段不同的动态更新策略.仿真结果表明,2种频段内的频谱池更新时间基本都在1h之内动态变化。     

认知无线网络中协作感知数据上报性能分析

对于广播和中继共存的协作感知场景,在存在信道估计误差的情况下,分析了基于放大转发方式感知数据上报时的误码率性能. 通过推导汇聚节点的有效信号噪声比,得出平均误码率的近似表达式. 实验结果表明,理论分析结果与仿真结果一致.     

认知无线电网络中基于演化博弈的协作频谱感知技术

 提出了一种基于演化博弈理论的认知网络协作频谱感知方法．对协作频谱感知中次级用户的传输时间和吞吐量进行分析,建立协作感知的博弈模型并研究其动态演化特性,基于次级用户吞吐量最大化准则,得到相应纳什均衡解,在此基础上提出一种次级用户自适应分布式学习算法．理论分析和仿真结果表明,这种协作感知方法在保证检测性能的基础上,有效减少了协作通信开销,提高了次级用户吞吐量．     

认知无线电中协作能量概率分布频谱感知方法

提出了一种基于能量概率分布（EPD）的协作频谱感知算法,以提高认知无线电的检测性能．与传统能量检测使用能量均值做为检测统计量不同,EPD感知算法中的协作感知次用户统计大于给定门限值的采样信号个数,并传送给数据融合中心,数据融合中心将所有统计结果进行叠加,并与噪声的能量概率密度进行相关运算来获得判决结果．利用高斯近似理论分析所提出的EPD协作频谱感知算法的检测性能．仿真结果表明,协作用户数越多,新提出算法的检测性能比传统协作频谱感知硬判决算法越有优势,同时又不需要任何主用户的先验信息．     

认知无线网络中非理想频谱检测的切换

针对在非理想频谱检测情况下频谱切换不准确的问题,利用抢占优先恢复M/G/1排队网络模型,提出一个具有错误数据重传机制的频谱切换算法,并通过传输时延和扩展数据传输时间2个参数分析了算法的性能. 通过实验仿真,讨论了漏检概率、扩展数据传输时间和用户流量负载的关系,验证了该算法的有效性.     

认知网络中控制信道受限的协作频谱感知

在噪声不确定的条件下,提出一种多频带联合协作感知方法,根据各频段噪声功率的不确定度分别计算出检测门槛上、下限后对本地主用户信号进行多频带联合检测.接收信号能量处于检测门槛上下限之间的频段为本地检测结果不确定的频段,需要进行多点协作频谱感知,认知节点可利用本地检测中确定空闲的频段来传递本节点的感知信息,实现由本节点可用信道分担传统协作感知方法中控制信道通信量的目标.仿真结果表明,对比传统协作感知方法,新提出的协作感知方法能有效减少频谱感知过程中控制信道的通信负载,并且在本地检测结果为不确定的频段能获得更小的误警概率.     

认知无线电中自适应分步合并协作频谱感知算法

在等增益合并协作频谱感知基础上,提出了一种新的频谱感知算法．根据认知用户接收信噪比的变化,通过自动调整参与协作频谱感知的认知用户数,以减少认知无线电网络中的数据开销．推导了瑞利衰落信道下采用此算法时,认知用户通过控制信道发送到中心控制器的平均数据量的计算公式．理论分析和仿真结果表明,和等增益合并协作频谱感知算法相比,在保证频谱检测性能的前提下,该算法减少了认知用户通过控制信道到中心控制器的平均数据开销．     

认知无线电中OFDM协作频谱感知技术及其优化

利用正交频分复用信号包含循环前缀的特点,提出一种针对该信号的多用户场景下的协作检测模型,用最大化偏移系数的方法对系统的权值向量进行优化,得到优化权值向量的闭合表达式. 理论分析和仿真结果均表明,所提算法检测性能优于经典协作检测算法.     

认知无线电网络基于空分复用的联合频谱共享

针对多天线认知无线电网络提出一种基于空分复用的收发联合频谱共享方法,该方法综合利用认知通信与系统间干扰的空间相关特性,在无空闲频谱资源可用时合理选择授权系统及其频道,并以空分复用的方式实现频谱共享。理论分析与仿真结果表明,相比于仅在认知基站端进行选择以及穷举搜索,所提方法能够获得接近最佳的系统吞吐率特性,并且具有低的复杂度。     

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。     

认知Wi-Fi网络中使用相关均衡的频谱共享算法

认知Wi-Fi网络是基于认知无线电技术、感知和利用电视频谱白空的新型无线局域网．在该无线网络环境下,设计了集中式和分布式两种基于相关均衡的频谱共享算法．综合考虑了认知Wi-Fi网络的频谱分裂特性、多网间的互扰和用户的业务需求等,将频谱共享问题建模为非协作博弈．两种算法分别考虑了有效性和复杂度．其中,集中式算法可最大化网络整体收益,而分布式算法无须引入信息交互．仿真结果表明,相较于贪婪算法,这两种算法均能提升网络收益．     

异构无线网络中基于强化学习的频谱管理算法

提出了一种基于归一化径向基函数的自适应启发评价强化学习算法,用于异构无线网络系统中自主的动态频谱分配.该算法利用归一化径向基函数自适应构建状态空间,加快学习速度;利用自适应启发评价机制减少不必要的探索,提高学习效率.通过与无线环境交互,算法学会为不同接入网内的各个会话动态分配合适的频段.仿真结果表明,在同等网络条件下,该算法能获取更好的频谱利用率和服务质量,性能优于确定性频谱分配策略和一般的动态频谱分配策略.     

认知无线电网络的检查协作频谱感知技术

在认知无线电中,协作频谱感知通常被用来提高感知性能。但当用户个数较多时,控制信道带宽的限制和感知时延会影响协作感知的性能。作者提出采用检查协作频谱感知可以有效避免这些问题。检查协作频谱感知通过减少认知用户上报基站的感知信息,降低通信负荷和感知时延,从而提高系统的敏感性。通过最大化频谱利用率可以得到最优的不发送概率,从而在感知时延和接入频谱机会的错失上得到折衷。通过分析及仿真结果可以看出,检查协作感知与传统协作感知相比,有效提高了系统的敏感性。通过最优的不发送概率可以确定最佳的感知门限进行感知。     

基于主用户协作场景下认知用户频谱检测性能分析

考虑协作通信网络和认知无线网络共存的场景,分析了主用户具有中继辅助的情况下,认知用户的频谱检测性能。通过理论分析,得到了认知用户的理论检测概率和虚警概率;同时分析了基于中继采用放大-转发传输模式下,认知用户的检测性能,并将最佳感知时间建模成一个优化问题,从而得到认知用户可以获得的检测时间增益。通过仿真比较了传统检测模型和新型模型的检测结果。仿真表明,理论分析和实际仿真吻合,验证了理论分析的正确性,为今后该模型的研究奠定了理论基础。