认知网络中基于连续双向拍卖的动态频谱分配

非合作认知无线电网络中,多个主用户和多个第2用户并存．主用户和第2用户是自私的和理性的,主用户和第2用户都希望在不影响他人收益的前提下获得自己的最大收益．这符合连续双向拍卖市场对用户的假设条件．针对这一特点,基于实验经济学理论,提出了基于模糊逻辑连续双向拍卖的动态频谱分配策略．在频谱拍卖过程中,主用户和第2用户均采用基于模糊逻辑的报价策略．采用该方法,主用户和第2用户可以根据交易情况实时调整自己的报价步长,减少报价次数,迅速完成交易．仿真结果表明该方法的频谱分配效率为85％,较好地解决了非合作认知网络中多对多环境下的动态频谱分配问题．     

基于图论的动态频谱分配策略

针对颜色敏感图论着色频谱分配算法一般只应用于静态网络的问题,基于频谱分配的图论模型及颜色敏感图论着色频谱分配原理,提出了一种改进的最大化系统总收益规则下的动态频谱分配算法,并进行了仿真实验,对比分析了原有算法与新算法的性能.仿真结果表明,改进的算法虽然使认知网络总效益有所下降,但大幅度减少了时间开销,提高了系统的时效性.     

基于动态古诺博弈的认知无线电频谱贸易算法

为解决认知无线电频谱分配问题,提出了一种新的基于动态古诺博弈的频谱租借贸易算法。该算法考虑认知无线网络中频谱租借市场容量及次用户频谱价值两者均动态变化的特点,将用户之间的频谱租借贸易建模成动态古诺博弈,同时根据用户之间的频谱供需关系动态调整用户贸易的频谱价格及收益,促使每阶段用户效用最大化并达到频谱分配的目的。分析了频谱供需关系变化对贸易的影响,并通过仿真证明了该算法相比于静态古诺博弈模型能达到更高的频谱利用率。     

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。     

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。     

认知无线电中OFDM多用户频谱分配

针对认知无线电需要提高频谱利用率,限制功率以及保障QoS的要求,结合OFDM技术,研究了认知无线电场景中的多用户频谱分配,并给出了2种算法.其中,最优算法通过授权用户的SIR下限得到认知无线电的发射总功率,并采用拉格朗日定理为每个认知用户分配子载波和功率;次优算法引入"分配比例因子"来体现用户分配中的公平原则,并通过限制SIR得到频谱分配结果.仿真表明,最优、次优算法的性能好于基于FDMA的静态频谱分配算法,最优算法相对于FDMA能够有35%的容量提升;次优算法容量略有减小,但充分保障了用户的QoS需求.2种算法从不同层面满足了认知无线电的需求.     

一种静态和动态相结合的认知无线电频谱管理方法

针对传统静态频谱分配方法导致大量频谱资源浪费问题,提出一种静态与动态相结合的认知无线电电磁频谱管理方法 .该方法对授权用户采用静态的频谱分配和管理方法,结合动态频谱调度管理方法为非授权用户分配频谱.给出了系统结构和频谱管理过程,并分析了当前研究的不足.该方案兼容现有的频谱管理体系,又能实现对非授权用户的频谱动态调度管理,大大提高了频谱利用率,是一种易于实施且效益明显的改进电磁频谱管理方案.     

一种认知无线电系统频谱分配和频谱感知联合设计

目前对认知无线电系统频谱分配的研究均假定频谱感知的结果完全理想,这在现实条件下显然无法满足。考虑非理想频谱感知,结合正交频分复用（OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing）传输方式,提出一种频谱分配和频谱感知的联合算法。该算法在构造目标函数时引入了信任度函数,并通过迭代求解得到近似最优的子载波、功率分配和检测门限值。仿真结果表明,文章提出的联合设计在性能上优于传统的独立设计。     

基于多目标遗传算法的认知无线电频谱分配

频谱共享技术是认知无线电的关键技术。基于多目标遗传算法,将认知无线电网络的最大系统效益和次用户间的最大比例公平作为目标函数,运用图论着色频谱分配模型,实现认知无线电中空闲频谱在次用户间的动态分配,并与颜色敏感图论着色算法（CSGC）进行了比较。通过仿真验证了该算法在认知无线电网络中进行频谱分配的可行性,且性能优于CSGC算法。     

两种标准联合的认知无线电频谱分配算法

为了提高认知无线电系统频谱分配的公平性,本文提出了采用两种协作式标准计算子图的认知无线电系统的频谱分配算法．首先对一些子图采用CMSB标准,频谱分配完之后,对其他一些子图采用 CMPF标准．系统仿真结果表明,系统公平性相比于原来的改进的算法有了明显的提高,同时本文算法的瓶颈认知用户信道容量得到了较大程度的改善．     

多信道认知无线电频谱感知时间和门限联合分配

为提高多信道认知无线电的吞吐量,提出采用交替方向优化联合分配次用户的频谱感知时间和子信道感知门限.基于"先听后传"的次用户帧结构,建立了感知时间和门限的优化分配模型.该模型在保证满足主用户通信需求和子信道频谱感知性能的前提下,最大化次用户各子信道的吞吐量总和.联合优化算法通过交替优化感知时间和门限能够获得模型的最优解.仿真结果表明:存在最优的感知时间和门限最大化次用户的吞吐量,并且相比之前的方案,联合分配能够提高次用户的吞吐量.     

Statistical spectrum analysis and allocation in cognitive radio networks

The bandwidth of spectrum holes is time-varied in cognitive radio networks with dynamic spectrum environment, which leads to the traditional static spectrum allocation poor performance. To solve this issue, this paper derives the probability density function of bandwidth of spectrum holes and presents a novel spectrum allocation algorithm based on the stochastic multiple knapsack problem. Simulation results illustrate that the proposed algorithm can achieve a better performance than the existing algorithms when the bandwidth of spectrum holes is time-varied.     

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.     

Optimization algorithm for dynamic spectrum access based on Q-learning in cognitive radio networks

Under the centralized cognitive radio network architecture, considering the network performance and users' demands. We propose an optimized dynamic spectrum access algorithm based on Q-learning. The proposed algorithm has two steps, which consist of user request according to Q-learning and the application process according to the overall system performance. Simulation results show that the proposed scheme can improve the overall system performance obviously, and that the user requirements could be satisfied at the same time.     

不完全信息竞价模型在无线电频谱配置的应用

为探索资源产权制度和有偿使用制度的实现机制,以无线电频谱为例,依据一阶密封拍卖原理,通过建立运营商在无线电频谱拍卖过程中的不完全信息竞价模型,分析运营商的投标数量、竞价成功概率等因素对于运营商最优报价的影响以及中标者数量对运营商期望利润函数的影响,并求解模型得出运营商报价的一般表达式。分析表明,将拍卖机制运用于无线电频谱资源分配,既充分体现频谱资源的经济价值,又有利于频谱资源的有效配置,同时是在运营商利润最大化前提下的优化决策。     

基于特征值矩阵的循环平稳检测算法

分析循环平稳检测算法,发现循环自相关函数向量在循环统计量计算过程中,信号之间的相关信息未得到充分利用,信息有一定的损失.提出基于特征值矩阵的统计量计算方法,用自相向量的协方差矩阵的特征值矩阵替代协方差矩阵.该方法使循环自相关函数中的信息得到充分利用,计算复杂度降低.仿真结果表明,该算法的检测性能在较低信噪比下优于经典的循环平稳检测算法的检测性能.     

基于目标对象的最佳中继协作频谱感知方案

提出了一种基于目标对象的最佳中继协作频谱感知方案(Pe-BRCS),通过最小化报告信道上的错误传输概率为目标选择最佳中继,以提高感知性能;为了降低计算复杂度,进一步提出了简化的最佳中继,协作频谱感知方案(simplified_BRCS)。仿真结果表明:相比传统SINR-BRCS方案,Pe_BRCS方案有效降低了报告信道上的错误传输概率,可以在增加较少计算复杂度的条件下提高感知性能;simplified_BRCS方案可以在不增加复杂度的情况下很好地近似Pe_BRCS方案。