基于收益的认知无线电多信道阶梯排队接入机制分析

为了简化分析认知无线电系统中授权用户享有更高优先级对认知用户造成的影响,该文将2维生灭排队过程等效为1维非占先排队模型进行分析;并在多信道情景下,提出了一种基于信道收益的阶梯式排队接入方案,给出了由队列结构系数决定的系统性能参数阻塞概率及强制中断率的解析结果。仿真与数值计算验证了等效1维非占先排队模型的有效性;同时比较几种排队机制的性能参数,该文接入方案有较低的阻塞率,并且可根据系统环境自适应调整队列结构将强制中断率控制在较低范围内,不会随系统负荷率增高而增高。     

系统服务等级约束下提高认知无线网络可达业务负荷的研究

针对现有方案在系统服务等级约束下可能会降低认知无线网络可达业务负荷的问题,提出了一种新的频谱共享机制以提高系统服务等级约束下具有异构业务的认知无线网络可达业务负荷.该机制的主要思想是根据实时业务和非实时业务的不同延时特性,分别引入剥夺优先权和缓冲队列,进而同时减小异构次用户呼叫的强制中断概率和阻塞概率.仿真结果表明,所提机制能有效提高系统服务等级约束下认知无线网络的可达业务负荷.     

基于预留最优信道机制的CR动态频谱接入研究

在认知无线电网络中,如何提高次用户的性能是当前研究的热点。针对等级覆盖式频谱接入模型进行研究分析,考虑了动态频谱切换过程,建立三维的持续时间马尔可夫链模型,计算出切换概率、阻塞概率、掉线概率,并综合分析各个参数对这些概率的影响。同时提出为主用户预留最优信道数的方案,数值结果表明此方案能有效降低次用户的切换概率和掉线概率,使次系统的切换概率、阻塞概率、掉线概率更加均衡,且提高了次用户系统的接入容量。     

认知中继网络中基于频谱感知的自适应功率控制策略

针对采用联合overlay和underlay频谱共享模式的认知中继网络,基于频谱感知结果和干扰信道条件,提出了自适应功率控制策略,从理论上分析了次用户的中断概率。通过Monte-Carlo仿真,与单一overlay或underlay频谱共享模式和固定功率控制方案下次用户的中断性能进行了比较。仿真结果表明,采用自适应功率控制方案,在相同中断概率条件下,次用户对主用户的干扰概率降低了70%~80%;在相同干扰概率条件下,次用户的中断概率降低了1~2个数量级,频谱共享性能得到了有效提高。     

时间空间联合频谱检测认知协作分集系统的中断概率分析

无线网络中利用协作分集技术可显著提高传输性能。认知无线网络中采用时间空间联合频谱检测能更充分地利用主用户的空闲频谱空洞。本文对采用时间空间联合频谱检测的认知协作分集系统的中断概率性能进行分析,给出采用选择解码转发中继协议时在瑞利衰落信道下的准确中断概率闭合式。分析和仿真结果表明:采用时间空间联合频谱检测的系统的中断概率性能优于单独时间频谱检测和单独空间频谱检测的系统,而协作分集技术的引入也明显改善了认知用户的传输性能。中断概率的理论结果对于衡量和评估认知网络的频谱检测方案、协作传输方案的性能有重要的理论和实用价值。      

带有接入阈值和超时隙的认知无线网络频谱分配策略

为了提高认知用户的响应性能,并降低传输中断的概率,通过限制进入系统的认知用户数据包数量,并令授权用户以超时隙为单位优先使用信道,提出一种带有接入阈值和超时隙的集中式认知无线网络频谱分配策略。结合时隙序号及系统中认知用户数据包的数量建立2维离散时间Markov链模型,给出认知用户数据包的平均延迟、吞吐量及信道切换率等性能指标的表达式。建立系统收益函数,针对不同的超时隙大小给出接入阈值的优化设置方案,并利用优化结果,进行系统实验。实验结果显示:合理的接入阈值和超时隙大小可以有效提高认知用户的传输质量。     

多天线频谱共享认知网络保密中断概率分析

针对单输入多输出认知无线电网络,研究了瑞利衰落信道下采用最大比合并时保密中断性能。在所研究的系统中,次用户发射机发送机密信息给另一个次用户接收机,次用户接收机配备多个天线并且采用最大比例合并多个接收信号。同时,拥有多个天线窃听者也采用最大比合并方案偷听次用户发射机和次用户接收机之间传送的信息。频谱共享下次用户发射机工作时必须保证主用户的服务质量。推导了保密中断概率的精确表达式,分析了系统保密中断概率渐近性能。仿真结果验证了分析的正确性。     

认知频谱共享系统最大比例合并分集的性能分析

研究了一个认知频谱共享系统,该系统是由一个次用户发射机、一个次用户接收机和一对主用户发射机和接收机组成,次用户接收机利用最大比合并策略提高系统性能。首先分析了来自主用户发射机的干扰对频谱共享系统中断概率的影响。经过一些运算得到了中断概率确切的封闭表达式,为评价系统关键参数的联合作用提供了有效手段,如次用户接收机天线的数目、次用户最大的发射功率、干扰温度限制以及主用户发射功率等。另外,还对系统中断概率的渐近性能进行了研究,揭示了次用户系统中断概率具有饱和现象。最后,分析了该系统分集复用增益。仿真结果表明,该中断概率确切封闭表达式与Monte Carlo仿真结果非常吻合,干扰温度约束和主用户的干扰对中断概率具有显著的不利影响,增加次用户接收机的天线数目可提高系统性能。     

Underlay协同频谱共享系统中基于SDF-DZFB的物理层安全传输

协同中继传输不仅能改善认知用户的传输可靠性,而且也能增强认知用户物理层安全性。针对Underlay模式下多中继协同频谱共享认知无线网络,本文设计了基于选择译码转发和分布式迫零波束成形（SDF-DZFB）的物理层安全传输方案,其中,假设存在单个被动窃听节点窃听中继节点的发送信号,在认知用户发送端同时考虑峰值干扰温度约束和最大发射功率约束,中继和认知用户目的端都受到主用户干扰。在此情况下,分析了认知用户发送端分别到目的端（称为主链路）和到窃听节点（称为窃听链路）的等效信干噪比的统计特性,进而推导出系统安全中断概率性能的闭式表达式。为了揭示所提物理层安全传输方案的安全分集度性能,本文进一步分析了高信噪比条件下安全中断概率的渐近表达式。计算机仿真验证了本文的理论分析结果。      

基于认知无线电网络的用户合作频谱检测

介绍认知网络中认知用户合作检测算法在降低检测时间以及提高检测灵敏度的优势,构建认知网络中简单的两用户合作协议和非合作协议下的检测系统模型,在此基础上时多认知用户合作情况进行了分析比较.最后对认知网络环境中不同概率参数以及不同数目合作节点的检测性能进行了仿真研究.结果表明,当虚警概率α很小时,采用认知用户的合作感知方法可得到高检测概率,且能降低将近35%的检测时间,有效提高检测主用户的灵敏度.