认知无线电网络信道交汇加速算法

在认知无线电网络中,二级用户需要首先发现邻居信息并形成通信链路,被称为信道交汇过程。有很多的信道跳频算法,但它们的目标是要形成一个集合点图案或保证在有限时间内会合。在这项研究中,提出了一种算法,以加快与多个用户认知无线电网络的交汇过程,即最近最少使用策略。其基本思路是减少已经交汇用户之间交汇的重复。为了评估所提出的方案,进行了大量的实验。     

认知无线电网络信道选择机制

认知无线电网络通过动态频谱接入来提高无线频谱资源利用率,而节点目标信道选择的优劣直接决定了频谱接入性能的好坏. 本文首先综合考虑信道增益和空闲时间两种因素,设计以实现最大化系统容量的目标信道选择机制,然后引入信道热度概念,提出一种多属性决策信道选择机制. 仿真结果表明,多属性决策信道选择机制在系统吞吐量和频谱利用率性能上都有明显的提高.     

认知无线电网络路由协议综述

认知无线电网络中的节点具有动态频谱接入的特点,进而产生可用频谱的不规则性,这与传统无线多跳网络有很大不同,从而导致了认知无线电网络路由面临新的挑战.在介绍认知无线电网络路由的特点之后,对路由协议进行了初步分类.然后着重分析了目前认知无线电网络较为重要的路由协议的主要机制,详细比较了路由协议的主要类别和特点,最后总结了好的认知无线电网络路由协议的特点,并对未来发展趋势进行了初步展望.     

基于认知无线电网络的动态频谱分配

针对无线通信网络中频谱日益紧缺的问题,对基于认知无线电网络的动态频谱分配技术进行研究,提出一种保护信道和排队相结合的动态信道分配方案。该方案在不影响主用户业务的情况下,为因主用户到达而切换的次用户预留保护信道,对新到达的次用户采用排队策略。如果系统中主用户或者次用户因服务完毕而离开时,队列中的次用户则可按一定的次序使用空闲可用的子信道。仿真结果表明,与仅预留保护信道和仅使用队列缓冲器的方案相比,该方案能有效降低系统的总体失败率,提高分配性能,且对次用户的平均吞吐量和平均延迟影响较小。     

基于遗传算法的全双工认知无线电网络信道分配策略研究

随着无线通信业务的不断增长和智能终端的日益多样化,无线频谱资源变得愈加紧缺,认知无线电作为一项能够有效解决频谱利用率过低的技术,近年来引起了学术界和工程界的广泛关注。在认知无线电网络中,次用户以合作频谱感知的方式智能判断主用户的工作状态,以便在授权频谱的空闲时段内接入并加以使用。将全双工通信技术引入到传统的认知无线电网络中,实现了频谱感知和数据传输的同步,既能确保数据传输的连续性,又能减少对主用户的干扰,对提升无线频谱利用率具有重要作用。对于多信道全双工认知无线电网络的信道分配,建立了次级网络吞吐量最大化模型,并通过惩罚函数法,将混合整数非线性规划问题转换成不带约束条件的非线性规划问题,提出了基于遗传算法的全双工认知无线电网络信道分配策略。仿真实验结果表明,该算法能在综合考虑算法复杂度和性能的情况下,完成信道分配并保证次级网络吞吐量的最大化。     

认知无线电网络中基于信道跳频序列的异步交汇算法研究

认知无线电技术被公认为是未来通信网络中解决频谱资源稀缺和提高频谱利用率的关键技术。认知无线电用户以频谱共享方式机会式地接入授权用户的频段。异步认知无线电网络中的认知无线电用户在相互通信之前,首先需要完成交汇(Rendezvous)和信道协商。对近几年来基于信道跳频序列的异步交汇算法进行了综述,对文献中提出的三类算法进行理论分析,并通过Matlab仿真验证这三类中的八个算法在ETTR、MTTR和公平性三方面的性能表现,对比分析了这八个算法的优缺点。     

认知无线电网络双天线多信道MAC协议

在认知无线电网络中,媒体接入控制(MAC)协议的主要功能包括信道感知、选择和接入控制,其中感知时间和传输时间的长度对网络的性能有着重要的影响。在动态无线网络环境下,如何合理分配感知时间和传输时间是个挑战性问题。提出了一种双天线多信道分布式认知无线电MAC（TM-MAC）协议,不需要在传输之前对信道进行感知。节点可以在其它节点传输数据的同时对频谱资源进行检测,然后利用空闲的频谱资源通信。建立了数学模型分析在饱和网络状况下MAC协议的吞吐量。仿真分析表明TM-MAC协议能够有效提高网络的吞吐量。     

认知无线电中基于多址接入信道的多用户联合频谱感知算法

针对多用户联合感知场景问题,考虑次用户至决策中心之间有损信道的情况,提出了基于多址接入信道（MAC）的联合频谱感知算法。在系统结构和数学建模基础上,分析了传统MAC算法渐近性、中断概率等性能。在次用户平均发射功率约束下,以最大化检测概率为目标,对基于MAC算法中的发射增益进行优化;并考虑了一定服务质量情况下最小化次用户数目的问题。仿真结果表明,MAC算法能够保证良好的检测性能,以决策中心错误概率为例,提出的优化算法取得了指数级的性能提升。     

认知无线电网络中的动态信道分配技术探析

移动通信技术正处于迅猛发展的阶段,越来越多的无线终端接入通信网络,成为无线移动通信网络发展的重要标志。这种不需要授权就可以随意使用的频谱,就造成了频谱资源的浪费。现有固定频谱分配方式的授权频段内的频谱,绝大多数多处于闲置状态,无法得到利用,正因如此,认知无线电技术应运而生。认知无线电最大的特点便是能够智能的使用频谱,而且不会对授权用户造成不利干扰。基于此,本文重点探讨了认知无线电网络中的动态新号分配技术。     

认知无线电网络分布式多信道MAC协议*

在认知无线电网络中,MAC协议用于信道感知、选择和接入控制。以单网卡多信道MAC（MMAC）协议为基础,依据IEEE 802.22标准定义的静默期管理的两阶段感知策略,提出一种认知无线电网络分布式多信道MAC（CR-MMAC）协议。将两阶段感知机制和分布式协商融入MMAC协议,利用空闲频谱进行数据传输,并在MMAC协议ATIM窗的数据信道协商阶段引入预约机制,以避免选择同一信道的认知节点对在后续数据传输阶段再利用CSMA/CA造成的竞争碰撞。仿真对比分析表明,CR-MMAC协议能提高网络吞吐量、降低通信时     

基于QoS的分布式认知无线电网络多信道MAC协议

在分布式认知无线电网络中,动态资源利用不足和中心控制单元的缺失使其MAC层协议的设计面临很多挑战。针对认知无线电网络的特点,提出了一种新的MAC协议,该协议通过在信道预约阶段优先考虑对时延要求较高的应用,来保证网络对这类应用的QoS;同时还解决了认知无线电网络中频谱的利用率低和隐藏终端两个热点问题。为分析研究该协议的性能,首先提出了一种新的分析模型。然后将这种新的MAC协议与两种典型的MAC协议进行了仿真对比,结果表明该协议提高了网络的吞吐量。最后通过数值分析和仿真证实了本协议设计简单高效,具有较高的频谱利用率,不但满足了时延敏感性应用的QoS需求,而且还能有效地解决多信道隐藏终端的问题。     

认知无线网络信道接入协议

由于认知无线网络(cognitive radio network,简称CRN)固有"二次利用"的特性,使其日益得到重视.而作为CRN核心构成的MAC(medium access control)协议,业已成为当前各研究机构的一个热点.主要对频谱感测技术、信道接入技术等MAC层核心设计问题进行了探讨,并针对认知无线网络MAC的特性及需求进行了分析,然后对设计MAC频谱感知技术、信道接入技术、频谱共享技术等相关研究进展进行了归类总结.最后指出了当前面临的主要研究难点及挑战,并提出了一些方向性建议.     

认知无线电频谱切换的高效信道选择机制

针对认知无线电系统中,频谱切换效率低这个难点,采用分组匹配的思想,基于业务类型对用户进行分组,将用户分组与一种全面可靠的信道评估机制匹配。这种先分组后分配信道的切换算法能有效提高多个用户的复杂场景中频谱切换的效率。仿真结果表明,该算法能够减少认知用户拥塞概率、频谱切换次数以及切换延迟,提高频谱切换效率,有效保证系统服务质量。     

认知无线电网络的伺机频谱接入策略

提出了一种伺机频谱接入策略,用于由移动用户构成的认知无线电网络环境。提出的方案中,将每个可获得的信道划分成由N个时隙构成的TDMA帧,并且为每个激活的认知用户分配一个区别于其他激活用户的时隙。允许节点以一定的接入概率充分利用分配给其他激活用户的时隙进行通信。评估了提出的伺机频谱共享策略对系统吞吐量和能耗性能的影响。     

认知无线电网络的安全威胁及应对技术综述

认知无线电网络通过基于电磁环境在线改变传输参数,实现稀缺频谱资源的高效利用.但是该技术在受到传统安全威胁的同时,也面临针对其认知能力与可配制性的新型攻击.文章以物理层安全为重点,综述近年来认知无线电安全威胁及应对措施方面的新进展,并对增强认知无线电网络安全性提出了建议.     

非诚实环境下认知无线电共享信道安全协商

由于认知无线电网络中节点工作在不同频段,因此需要在通信前进行共享信道的协商过程。在Ad hoc认知无线电网络中,现有协商方式是协商节点暴露自身频段的使用信息计算出共享信道,然而该方法过度的泄漏节点的频谱使用信息,从而有利于恶意节点的攻击。针对这一问题,提出基于安全多方计算的认知无线电共享信道的协商方法,通过将该问题建模为百万富翁问题,利用安全多方计算协议在无需可信第三方的支持下,通过共享秘密信息,计算出正确的共享信道,且该方法不会暴露协商节点的信道使用信息,防止了恶意节点利用共享频谱信息的攻击。     

衰落信道下认知传感器网络频谱检测方法研究

随着无线电授权频段的日益紧缺和ISM公用频段的日益拥挤,无线传感器网络的研究和应用不可避免地要解决获取频谱资源的难题。而且,无线传感器网络的低成本特性使得花费大量资金注册申请频谱使用权的做法并不合理。因此,本文探讨了基于认知无线电技术为传感器网络寻找新的可用频谱资源,提出了衰落信道下两种基于能量检测的协作频谱检测方法。仿真结果表明,所提出的检测方法具有可靠的频谱检测概率,为寻找可用频谱资源奠定了基础。     

认知无线Mesh网络信道接入与路由协议研究*

针对认知用户可用频谱动态变化,数据链路由于无可用的授权信道而无法建立,导致路径中断的问题,引入了具有拥塞感知能力的多径路由协议。认知用户可通过在多条路径中选择具有SOP交集的下一跳节点进行通信,降低主用户在授权信道上出现对认知用户数据传输带来的干扰;并在路由协议中采用了拥塞控制技术,通过对节点的拥塞情况进行感知,可有效避免瓶颈节点的出现。仿真结果表明,该协议在认知无线Mesh网络中,能较好地减小端到端延迟,提高数据包的成功投递率,增加网络的整体吞吐量。     

大规模认知无线电网络的时延分析

时延作为无线网络的最基本的性能之一,对网络信息分发、路由协议设计、节点部署等都具有重要意义。与传统的无线网络不同,认知无线电网络的频谱资源具有动态变化性,该特性会对网络时延产生极大的影响。因此,如何对动态频谱环境下的大规模认知无线电网络进行时延分析,是一项很具挑战性的课题。为此,首先对动态频谱环境进行建模,将认知用户的频谱接入过程建模为一个连续时间的马尔可夫链,并建立认知用户的生存函数来量化授权用户活动以及信道数量对频谱环境的影响;其次,将上述模型与首次通过渗流理论结合起来,研究了大规模认知无线电网络时延的伸缩规律,并获取了更为精确的时延与距离比的上限值。理论分析及仿真结果表明,动态频谱环境与密度一样会对时延产生极大影响。研究结论对认知无线电网络的设计具有重要的指导意义。     

认知无线电网络备份路由协议研究

在认知无线电网络,由于非干扰性要求,次用户使用的频段会意外被主用户抢占.这种频段抢占可能频繁发生,它给可靠通信带来巨大的影响.提出一种面向可靠路由的备份路由协议,该协议将机会频谱、链路中断及节点失效考虑在内.仿真实验表明,所提出的新协议能有效地克服间歇连接、减小路由开销和提高数据传输的有效负载.