认知无线网络中基于用户需求和频谱聚合的动态频谱分配

认知无线电技术可以感知周围无线环境择机利用频谱空洞,从而达到提高频谱效率的目的.在认知无线电网络中,现有的频谱分配算法大部分是基于连续频谱分配并且没有考虑用户的需求.但是连续频谱分配会生成许多小于用户需求的频谱片段,这些频谱片段不能被充分利用,从而造成频谱浪费.本文基于图论提出了一种联合考虑用户需求和非连续频谱聚合的频谱分配算法.在该算法中,非连续的频谱片段被聚合以尽可能多地满足用户总需求,充分利用了小的频谱片段,避免了频谱浪费,从而提高频谱效率.     

基于干扰消减的认知无线电频谱分配算法

在认知无线电网络的频谱分配过程基础上,提出了一种基于干扰消减的频谱分配算法.该算法通过将可用频谱分配给能够同时无干扰地接入同一频谱的所有认知用户来提高授权频谱的使用率.同时,该算法参考各个认知用户在初始阶段的可用频谱数量来为未分配到频谱资源的认知用户进行频谱分配,对频谱分配过程的公平性进行了优化.仿真结果表明,该算法能够在认知用户数量较多、可用频谱紧张的情况下获得较高的吞吐量.     

填充式频谱共享中的功率分配算法分析

动态频谱共享技术允许认知用户接入未授权的频谱,可以有效地提高频谱资源的利用率。在分析了频谱共享的2种接入模式的基础上,提出了填充式频谱共享的系统模型。根据认知用户的效用函数,通过注水算法得到了用户间的功率迭代公式,进而求得了认知用户的功率和载波分配结果。仿真表明,该迭代算法在有效完成用户间功率与载波分配的同时能够在较短的时间内收敛。     

基于多小区OFDMA网络的动态频谱分配算法

为了提高频谱效率,给二级认知用户提供更多的频谱接入机会,同时保证用户的服务质量(QoS),该文章基于传统的频率复用方法在多小区正交频分多址接入(OFDMA)系统的场景中提出了一种动态频谱分配(DSA)算法。该算法使得持有频谱执照者在认知无线电环境中在很大的区域内释放频谱给其他的二级市场,还建立了一个分配花费矩阵,使得小区间的干扰达到最小,保证了用户的服务质量(QoS)。与传统的频率复用方法相比,该算法有更好的频谱效率,并给二级市场的使用创造了更多的机会。     

分枝定界在多级动态频谱分配中的应用

针对认知无线电动态频谱分配中认知用户较多,传统优化算法收敛时间较长的问题,本文结合分枝定界原理提出一种多级动态频谱分配算法。首先建立基于用户需求的多级动态频谱分配模型,然后借助图着色理论,将问题转化为函数优化问题,最后借助分枝定界算法,通过把全部可行的解空间不断分割为越来越小的子集,从而实现了对该多级模型的频谱分配。仿真实验采用与遗传算法比较,通过对二者认知用户接入量和系统网络效益的分析比较,表明该算法对处理多级DSA分配问题的优越性,且所提算法具有较小的计算复杂度,具有较高的应用价值。      

认知网络中基于用户带宽需求的频谱接入策略

针对认知网络中的频谱接入问题,基于多类用户不同带宽需求提出了一种新的频谱接入策略,即基于用户带宽的动态信道接入策略(BRDSA)。首次提出考虑拥有不同带宽需求的主用户和次用户利用频谱聚合技术进行频谱接入,而频谱聚合技术能够提高次用户对离散频谱的利用率。根据相关网络模型,利用排队理论和马尔科夫模型对整个系统状态进行了分析。仿真结果表明这种动态频谱接入策略极大地提高了频谱利用率。     

基于线性加权的频谱感知算法研究综述

频谱感知技术通过认知用户对周围频谱资源的检测发现频谱空洞,从而可以动态地接入该频段,提高了频谱资源的利用率。多节点合作频谱感知可以解决单节点检测时可能发生漏检的缺点,因此合作频谱感知技术得到了快速的发展。研究了合作频谱感知技术中的加权算法,对每个用户分配不同的权值,然后对线性加权算法做了仿真,并通过对算法的改进,得到最终的检测结果。     

OFDMA中频谱感知的功率控制算法研究

结合认知无线电的特点,将基于频谱感知的功率控制算法应用到OFDMA系统中,建立了PA-OFDMA(Power Adaptation-OFDMA)仿真模型,实现了认知环境下的多址接入技术。该模型基于频谱感知信息,通过一种功率阈值分配算法自适应地为每个子信道分配一个独立的功率阈值,限定使用该信道认知用户的最大发射功率,实现非授权用户与授权用户的频谱共享。与干扰温度模型进行了比较,仿真结果表明,该模型解决了干扰温度模型中的局部干扰问题,提高了系统容量,具有较高的频谱利用率和较低的误比特率。     

一种认知无线电系统双门限频谱分配算法

基于认知无线电系统中Underlay频谱共享模型,提出了一种双门限频谱分配算法.给定两个信噪比门限,当信噪比低于较小的门限时,系统选择认知用户做中继协助授权用户进行数据传输,以授权用户信道容量最大化为优化目标进行频谱分配;当信噪比大于较大的门限时,系统允许认知用户之间进行低功率数据传输,以认知用户接入数量最大化为优化目标进行频谱分配;当信噪比介于两门限之间时,由授权用户单独进行数据传输.理论分析和仿真表明,当授权用户信噪比低于较小门限时,所提方法能提高授权用户的信道容量;当授权用户信噪比大于较大门限时,所提方法可以提高认知用户的接入数量.     

基于OFDM协作中继的机会主义频谱共享协议及其最优资源分配

提出了一种基于OFDM协作中继的机会主义频谱共享协议。当主用户信道不好,不能达到其要求速率时,如果认知用户能够协作帮助主用户达到其要求速率,则该认知用户就可以以协作的方式接入主用户的频谱。在该接入方式中,认知用户利用接入频谱中的一部分子载波放大转发主用户的信息,帮助主用户达到其要求速率。然后可以利用剩余的子载波发送自己的信息。对这种接入方式中的资源分配进行了分析,利用对偶算法,提出了一种以最大化认知用户速率,保证主用户速率达到要求速率为原则的最优资源分配算法。如果认知用户不能够协作帮助主用户达到要求速率,为了有效地利用频谱资源,认知用户以非协作的方式接入主用户的频谱,利用接入的全部频谱来发送自己的信息。仿真结果验证了所提频谱共享协议的有效性,同时说明了主用户和认知用户都能够从该协议中获得好处。     

Spectrum redistribution for cognitive radios using discriminatory spectrum double auction

With the reformation of spectrum policy and the development of cognitive radio, secondary users will be allowed to access spectrums licensed to primary users. Spectrum auctions can facilitate this secondary spectrum access in a market‐driven way. To design an efficient auction framework, we first study the supply and demand pressures and the competitive equilibrium of the secondary spectrum market, considering the spectrum reusability. In well‐designed auctions, competition among participants should lead to the competitive equilibrium according to the traditional economic point of view. Then, a discriminatory price spectrum double auction framework is proposed for this market. In this framework, rational participants compete with each other by using bidding prices, and their profits are guaranteed to be non‐negative. A near‐optimal heuristic algorithm is also proposed to solve the auction clearing problem of the proposed framework efficiently. Experimental results verify the efficiency of the proposed auction clearing algorithm and demonstrate that competition among secondary users and primary users can lead to the competitive equilibrium during auction iterations using the proposed auction framework. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

非实时业务下认知网络的频谱共享

根据某种特定业务的QoS要求制定相应的频谱共享策略,可以在这种情况下提高系统的频谱利用率,增加用户平均收益。对非实时业务下的认知网络的频谱共享策略进行了研究,考虑各非授权用户业务量和信道质量对系统频谱效率的影响,提出了一种非实时业务专用的NRT-dedicate频谱共享算法。仿真结果表明,在非实时业务情况下,该算法可以获得比通用业务的频谱共享算法的频谱利用率。     

多天线感知无线电中的协作频谱感知算法

不同于以往单天线感知用户的频谱感知研究,该文提出多天线情形下基于最优功率分配和协作分集的频谱感知算法。根据信道条件利用奇异值分解(SVD)在每根天线上进行功率注水,并考虑多天线情况下两用户网络协作频谱感知授权用户的判决检测过程,利用基于指数衰减的路径损耗模型,分析多天线感知网络的各态历经容量和检测授权用户的概率及时间。理论分析及仿真结果表明,多天线感知用户通过最优功率分配和协作频谱感知不仅使感知网络具有最大的各态历经容量,同时改善系统的检测性能。     

基于图像K-means聚类分析的频谱感知算法

近年来,基于能量检测的协作频谱感知算法被广泛应用于频谱感知领域。由于该方法在计算能量检测的判决门限受噪声影响较大以及受限于认知用户的数量等问题,导致其检测性能受到影响。为了解决这一问题,本文提出一种基于图像K-means聚类分析的频谱感知算法。这种方法利用主用户信号存在与否的两种认知信号状态映射成图像,经过调整图像强度和高斯滤波预处理之后利用提取图像像素分布直方图的方法提取出特征向量,然后利用改进的K均值聚类算法对这些特征向量进行训练得到分类模型。最后利用训练好的分类模型对未知信号进行检测,从而实现频谱感知。仿真结果表明,本文所提出的频谱感知算法,在检测性能上优于传统能量检测以及协作频谱感知算法,尤其在低虚警概率、低信噪比的环境下效果更加突出。      

认知无线电网络中基于动态信誉机制的频谱分配策略研究

认知无线电技术作为一种新型频谱共享技术而成为近年来研究的热点。如何确保频谱共享中资源分配的合理性和可靠性是认知无线电技术所面临的一个新的挑战。通过对认知用户不同情况下可能采取行为的分析和研究,提出一种结合VCG机制和主观逻辑理论的基于动态信誉机制的频谱分配策略。该策略能保证认知用户在理性的情况下提供真实的申请资源信息而对用户的非理性行为采取有效地控制。同时根据策略设计相应算法。仿真结果表明该算法能够有效地防止用户在申请资源时的欺骗行为以提高频谱利用率,并且能够减轻用户的非理性行为对系统造成的影响。      

基于特征扩频的卫星转发器频谱资源聚合研究

针对CDMA卫星通信系统受到严重外部干扰,且可连续使用的频谱受限问题,提出3种基于特征扩频的卫星转发器频谱聚合方案,实现多个转发器频谱高效聚合的同时对抗系统受到的外部干扰。通过仿真表明,所提方案能够克服基于现有认知多载波CDMA方法进行卫星转发器频谱聚合的设计复杂度较高、频谱聚合效率低的缺点,并且所提整体特征扩频方案在性能和支持用户数方面均优于另外2种多载波特征扩频方案,提高了系统对多个转发器的非连续频谱利用率,进而提升系统容量。     

基于DOA估计的认知无线网络频谱感知

认知无线电技术中频谱感知性能的优劣直接影响认知通信系统的性能。针对该特点提出了认知无线电网络中基于波达方向（ DOA)估计的主用户频谱感知模型,即单主用户多次用户和多主用户多次用户的系统模型,选取基于特征分解的多重信号分类（ MUSIC)算法分析两种模型的感知性能,包括虚警概率、漏检概率、最小总错误概率、算法复杂度等,获得了闭值表达式,最后在两种模型下对算法进行了仿真。仿真结果表明：各参数主要影响虚警概率,而漏检概率几乎不受影响,验证了方法的有效性。     

认知无线电动态频谱分配新算法

动态频谱分配技术是认知无线电的一项关键技术,本文针对以OFDM为传输技术的认知无线电系统,提出了固定速率认知用户和变速率认知用户并存情况下的动态频谱分配新算法。本文算法以最小化每比特发射功率为目标,运用最小最大准则与分步求解的方法,对系统目标函数予以简化,在最大公平意义上对认知小区的空闲频谱资源进行动态分配。仿真结果表明,该算法具有较好的公平性,在固定速率用户功率最小化需求和变速率用户吞吐量最大化的需求之间取得了比较好的平衡,适用于两种需求用户并存环境下的认知无线电系统。      

基于二项分布的快速盲频谱感知算法

基于特征函数的盲频谱感知算法(CAD)检测性能较好但运算量大.利用样本特征构造了新的检验统计量,推导了频谱空闲时检验统计量的概率密度函数和判决门限,分析了所提算法的检测性能和计算量,从而提出认知无线电中基于二项分布的快速盲频谱感知算法.理论分析和仿真表明,所提算法与CAD算法检测性能相当,同时运算量明显低于CAD算法.