基于区块链的频谱设备网络中防御拜占庭攻击的分布式共识机制

针对动态频谱管理中泛在频谱信息更新策略和安全传输要求下频谱分配效益低问题,考虑一种泛在频谱信息动态更新策略限制下动态频谱分配场景,建立应对恶意节点侦收威胁的频谱信息安全传输模型,通过优化信道和功率资源配置来实现频谱信息的安全传输,提出了一种基于频谱信息更新策略和频谱信息隐蔽传输的动态频谱分配方法. 利用降元处理将复杂的非线性非严格凸优化问题分解为简单的严格凸优化问题和混合整数线性优化问题,通过差分凸优化、整数线性优化的联合运用来实现动态频谱分配的最优化. 仿真结果表明,所提方法能确保异构无线网络在满足特定频谱信息最低传输要求的前提下,快速找到近似最优的频谱分配策略,获得最优的和传输速率.     

多智能体强化学习驱动的无人机动态信道分配

针对无人机编队在进行远距离实时视频传输时频谱资源不足且利用效率低、吞吐量要求较高、传输任务难以完成等问题,提出了多智能体强化学习驱动的动态信道分配算法,使得无人机编队可以根据传输任务和信道环境动态地选择使用的信道,实现了频谱资源的高效利用。该算法使用了集中式训练分布式执行的架构,通过联合探索和联合学习的方式保证了无人机间的探索和合作能力,使得每架无人机均可以依据局部观测信息同时独立分配自身使用信道,提高了算法的灵活性和可行性,并减少了频谱分配用时。仿真结果表明,该算法训练过程性能更好,执行时相比于现有算法可以提高编队整体的平均任务传输成功率。     

信息优先级保护的动态频谱分配算法

为提高海上无人艇编队无线网络频谱利用率,同时满足不同优先级信息的传输需求,提出了一种信息优先级保护的动态频谱分配算法。算法采用完全信息动态博弈模型,引入异步分布式定价（Asynchronous Distributed Pricing,ADP）算法设计效用函数。鉴于传统ADP算法在有较多通信余量时干扰价格定价过高,改进干扰价格定义。为体现优先级对分配的影响,在效用函数中加入信息权重。对效用函数成本部分进一步更改,可在实现高优先级信息优先传输的同时,依据通信速率需求合理分配信道通信容量。经过仿真验证,所提算法在吞吐量和可靠性方面优于基于节点优先级的分配算法。     

基于认知无线电的动态频谱分配算法研究

在认知无线电系统中,动态频谱分配技术是保证频谱高效利用的关键技术,基于图论的动态频谱分配模型是实现频谱动态分配的重要研究模型,而频谱动态分配算法是实现频谱动态分配的核心.本文主要通过介绍几种频谱动态分配算法来解决电磁频谱动态分配问题.     

一种基于对等协作的动态频谱分配算法

随着无线多媒体技术的发展,优质频谱资源越来越稀缺.针对频谱稀缺和频谱共享问题,提出了一种基于对等协作的动态频谱共享算法.运营商将自己的授权频谱资源部分或全部放入共享频谱池,并根据节点感知到的频谱的使用状况,平等分配该频谱池中的所有资源.仿真结果表明,所提的对等协作方案在运营商间没有信息交互的情况下,网络性能明显优于静态频谱分配方案,并且非常接近运营商间完全信息交互的频谱共享方案.     

基于认知无线电的WiMAX系统多用户资源分配算法

基于认知无线电(CR)和OFDM的传输特性,提出了一种WiMAX系统多用户资源分配算法.感知用户根据认知到的频谱资源信息,在不对授权用户造成干扰的前提下使用空闲频谱资源.利用注水算法对多个用户请求使用同一子载波进行裁决,在满足传输速率以及QoS要求下,完成子载波、比特和功率分配,使整个系统传输功率最小.仿真结果表明,基于认知无线电的WiMAX系统多用户资源分配算法的传输功率和性能明显优于使用静态算法方案的系统.     

混合频谱共享方式下多用户动态频谱分配算法

为解决混合overlay/underlay频谱共享方式下多用户动态频谱分配问题,构建了混合频谱共享方式下动态频谱分配模型,提出了基于Q学习的多用户动态频谱分配算法. 该算法在不对主用户产生有害干扰的前提下,以最大化次用户总吞吐量为目标,构建了与次用户相对应的虚拟次用户作为智能体. 通过与环境交互学习,进行信道和共享方式初选;频谱分配系统根据冲突情况和各智能体的学习结果调整信道分配策略直至次用户间无冲突. 仿真结果表明,该算法在无信道检测和信道先验知识的条件下,能根据前一时隙信道状态和次用户传输速率需求,实现动态信道分配和频谱共享方式确定,避免次用户间冲突,减少主次用户间冲突,有效提升次用户总吞吐量.     

GPON系统中基于QoS的动态带宽分配算法的研究

为了实现吉比特无源光网络(GPON)带宽分配的公平性,降低网络的丢包率及传输延时,研究了GPON系统传输汇聚层的帧结构及带宽分配的实现方法,提出了一种新的动态带宽分配(DBA)算法--基于QoS的二层动态带宽分配算法.性能分析与对比表明,这种算法对不同用户和不同等级的业务都具有很好的公平性,并可以降低低等级业务的传输延时.     

认知无线电网络中基于随机学习博弈的信道分配与功率控制

传统的认知无线电频谱分配算法往往忽略节点的传输功率对网络干扰的影响,且存在节点间交互成本高的问题.为此,通过量化传输功率等级,以最大化弹性用户收益为目标,构建联合频谱分配与功率控制非合作博弈模型,证明了该博弈为严格潜在博弈且收敛到纳什均衡点.进一步,将随机学习理论引入博弈模型,提出了基于随机学习的策略选择算法,并给出了该算法收敛到纯策略纳什均衡点的充分条件及严格证明.仿真结果表明,所提算法在少量信息交互前提下能获得较高的传输速率,并提升用户满意度.     

一种基于流量需求的动态频谱分配算法

感知无线电是一个解决当前频谱资源紧缺情况的有效手段,其中动态频谱分配技术是一个非常重要的环节.文章首先建立了基于冲突图的需求分配模型,基于此模型提出了一种基于用户需求的动态频谱分配算法,在传统标签机制基础上增加了对感知用户随时间改变的频谱需求的支持.试验结果表明,当每个感知用户对频谱的需求随着时间的变化而变化并且为有限值的情况下,该算法能保证较好的公平性和提供较高的分配效率.     

802.11ax系统中基于传输延迟的多用户调度与资源分配算法

IEEE 802.11ax系统中站点(Station,STA)数量众多和潜在的高数据包冲突率导致无线局域网通信效率显著降低,本文针对上行多用户传输中的无效帧填充问题,以每轮传输中用户组的传输延迟为优化目标,提出一种多用户调度和资源分配算法.基于OFDMA上行调度接入中动态传输时间的帧交互方案,接入点(Access Po...     

Spectrum resource allocation method of maximizing transmission rate in cognitive heterogeneous wireless networks

Aiming at the problem that it is difficult to allocate spectrum resources to secondary users efficiently in cognitive heterogeneous wireless networks with heterogeneous spectrum attributes,dynamic channel conditions and diverse service requirements,a spectrum resource allocation strategy with maximum transmission rate was proposed.Firstly,the strategy aimed at maximizing the total transmission rate,and constrained the limited spectrum resources and user service requirements to construct a non-linear multi-constrained spectrum resource allocation 0-1 planning model.Then a polynomial time complexity simplification method was designed.According to idle spectrum information,channel conditions,business requirements and allocation decision history information,and the benefit matrix was constructed and modified to achieve constraint simplification,and the execution efficiency was improved by improving the coefficient matrix transformation strategy of the traditional Hungarian algorithm.Finally,the performance of the method was compared and analyzed by experiments.Experimental results show that the proposed method has higher transmission rate and execution efficiency.     

碰撞约束和非理想感知下认知多址接入信道的有效吞吐量

在碰撞约束和非理想信道信息下,研究认知多址接入信道中多个次用户接入主用户频谱的有效吞吐量问题。在机会频谱接入方式（OSA）下,定义有效吞吐量并作为次用户的性能指标。考虑信道质量信息,在信道质量分布参数未知的情况下采用有限的信道样本对参数进行估计,并对非理想感知下次用户的性能进行分析。通过仿真实验,分别讨论了信道质量门限与碰撞概率及次用户性能之间的关系,对比了理想感知和非理想感知下次用户的性能,并与其他算法进行对比,验证了本文接入策略的有效性。     

An optimal OSA approach based on channel-usage estimate under collision probability constraint in cognitive radio systems

Opportunistic spectrum access system allows the secondary user to access spectrum holes not being utilized by the primary user. Traditional opportunistic spectrum access approaches only sense and utilize current spectrum holes. This can result in uncontrollable collision probability, which exceed the maximum collision probability allowed by the primary user network. In this paper, we consider a cognitive radio system with one primary channel and one secondary user, and then, we introduce a channel-usage pattern model and a fundamental access scheme in this system. Based on the fundamental access scheme, we adopt fixed detection duration and transmission duration ratio approach to analyze what and how to determine spectrum holes utilization and collision probability in this model. On the basis of this model and fundamental access scheme, we study optimal opportunistic spectrum access problem and formulate it as an optimization problem that the secondary user maximizes spectrum holes utilization under the constraint of collision tolerable level, and then we solve this optimization problem in two cases: one is that the idle period is exponential distribution, the other is that the idle period is Pareto distribution. According to the solution of the optimization problem, we respectively propose an optimal opportunistic spectrum access algorithm in each case. Theoretical analysis and simulation results both show that the optimal opportunistic spectrum access algorithms can maximize spectrum holes utilization under the constraint that the collision probability is bounded below collision tolerable level.     

认知无线网络中信道选择算法研究

研究认知无线网络中认知用户（secondary user,SU）的信道选择策略。在每个信道上,由于主用户（primary user,PU）返回的概率不相同,因此SU需要接入一个成功传输概率最大的信道,以尽量避免与PU发生冲突。提出了一个基于EWA学习的信道选择算法,仿真结果表明,SU通过学习历史信道选择的经验,能自适应地选择可用性最好的信道,从而最小化与PU发生冲突的概率,有效地降低了SU进行信道切换的可能性。     

基于优先级信道预留的快速动态信道分配算法

针对TD-SCDMA系统现有快速动态信道分配算法的不足,提出了一种基于优先级信道预留的快速动态信道分配算法.该算法根据接力切换用户的移动台属性设定不同的优先级,为接力切换呼叫预留信道,结合小分组借用算法,增加了可移动边界动态信道分配(MB DCA)策略的灵活性.仿真结果表明,此算法相对于混合数据速率、小分组借用(MRG,mixed-data rate grouping borrowed)MB DCA算法,实现了VIP和快速移动切换用户的优先接入,有效地降低了切换呼叫的阻塞率,提高了数据业务性能和系统的信道利用率.     

基于业务请求数据包长度的机会频谱接入算法

针对非时隙主用户网络,研究了单个次用户在周期性感知框架下的机会频谱接入问题。通过建立次用户信道感知和接入模型,提出了一种基于次用户请求业务数据包长度的机会频谱接入算法。该算法根据每个时隙分配给次用户业务数据包长度,自适应调整机会频谱接入策略。仿真结果表明,所提算法能够在干扰水平要求较高情况下,提高次用户平均有效传输吞吐量的同时,实现有效吞吐量与碰撞概率的折中;同时当外部环境发生变化时算法具有较强的鲁棒性。     

认知 mesh 网络服务区分的动态频谱接入策略

动态频谱接入策略是实现认知无线电网络高效利用频谱的关键。与传统认知无线电网络不同,认知mesh网络中不同QoS需求的多类型业务共同接入,为适应这一特点,提出服务区分的动态频谱接入策略。策略依据业务的QoS需求确立优先级,针对不同优先级业务采取不同的信道接入方案,实时业务依据最优传输延迟期望选择接入信道集合,在减小传输延迟的同时降低数据传输过程授权用户出现的概率,普通业务选择最优理想传输成功概率的信道,降低信道切换概率。理论与实验结果表明,与传统的认知网络频谱接入策略相比,提出的策略能提供不同业务的服务区分,满足实时业务的低延迟需求,降低数据传输的中断率,同时在授权信道空闲率与网络负载较大时吞吐量性能较优。     

多无人机辅助通信中用户匹配与频谱资源联合优化方法

针对多无人机作为空中基站为地面设备提供临时服务的动态频谱分配问题,主要考虑无人机与地面用户匹配、子信道分配和功率分配三个方面。为了保证用户通信的公平性,在考虑频谱复用和共信道干扰的情况下,以最大化地面用户最小传输速率为目标,提出了一种用户匹配与频谱资源联合优化算法来解决上述混合整数非线性优化问题,通过聚类算法优化无人机与地面用户的最佳匹配,通过块坐标下降法迭代优化子信道分配和功率分配。仿真实验分析表明,提出的求解方法可以有效提升用户的传输速率,保证用户通信公平性。     

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。