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。     

基于机器学习主用户发射模式分类的蜂窝认知无线电网络频谱感知

近年来,基于机器学习(ML)的频谱感知技术为认知无线电系统提供了新型的频谱状态监测解决方案。利用蜂窝认知无线电网络(CCRN)中的次级用户设备(SUE)所能提供的大量频谱观测数据,该文提出了一种基于主用户(PU)传输模式分类的频谱感知方案。首先,基于多种典型的ML算法,对于网络中的多个主用户发射机(PUT)的传输模式进行分类辨识,在网络整体层面上确定所有PUT的联合工作状态。然后,网络中的SUE根据其所处地理位置或者频谱观测数据,判断其在当前已判定的PUT发射模式下接入授权频谱的可能性。由于PUT在网络中的实际位置可能事先已知或者无法提前确定,该文给出了3种不同的处理方法。理论推导与实验结果表明,所提方案与传统的能量检测方案相比,不仅改善了频谱感知性能,还增加了蜂窝认知网络对于授权频谱的动态访问机会。该方案可以作为蜂窝认知无线电网络中的一种高效实用的频谱感知解决方案。     

基于机器学习主用户发射模式分类的蜂窝认知无线电网络频谱感知

近年来,基于机器学习(ML)的频谱感知技术为认知无线电系统提供了新型的频谱状态监测解决方案.利用蜂窝认知无线电网络(CCRN)中的次级用户设备(SUE)所能提供的大量频谱观测数据,该文提出了一种基于主用户(PU)传输模式分类的频谱感知方案.首先,基于多种典型的ML算法,对于网络中的多个主用户发射机(PUT)的传输模式进行分类辨识,在网络整体层面上确定所有PUT的联合工作状态.然后,网络中的SUE根据其所处地理位置或者频谱观测数据,判断其在当前已判定的PUT发射模式下接入授权频谱的可能性.由于PUT在网络中的实际位置可能事先已知或者无法提前确定,该文给出了3种不同的处理方法.理论推导与实验结果表明,所提方案与传统的能量检测方案相比,不仅改善了频谱感知性能,还增加了蜂窝认知网络对于授权频谱的动态访问机会.该方案可以作为蜂窝认知无线电网络中的一种高效实用的频谱感知解决方案.     

基于呼叫接纳控制（CAC）的动态频谱接入机制

在认知无线电系统中,认知用户利用授权用户的频谱空洞进行通信,达到提高频谱利用率的目的。动态频谱接入技术是认知无线电系统的关键技术,在文中我们提出了一种使用呼叫接纳控制（CAC）的动态频谱接入机制,经过仿真验证该机制能有效地减小认知无线电系统中认知用户的切换概率,同时次用户对信道的使用率会略有下降。     

认知无线电网络中的频谱切换研究

在认知无线电网络中，认知用户通过伺机接入主用户的空闲频谱的方式来进行工作，当主用户出现在认知用户所使用的频谱上时，认知用户必须及时退出该频段。文章介绍了频谱切换的一般流程并提出了一种产生后备信道列表的参考方案。     

上海地区白频谱应用规范的分析研究（下）

认知用户的无线电频谱感知技术 1．频谱感知技术分类 认知用户,需要利用频谱感知技术侦测授权频段的频率空闲情况,从中找出可使用信道。当授权用户重新接入时,即需检测到．并迅速让出占用频道．切换到其他空闲频道或中止通信,以避免授权用户受到干扰。     

认知无线电网络中基于包调度算法的主动频谱切换

认知无线电网络中,主用户出现在自己的授权频段,但被次用户占用,此时次用户进行频谱切换.主动频谱切换机制是一种可以提高网络的带宽利用率,同时降低丢包率的方法.基于一个有效的包调度算法,提出一个主动频谱切换机制,以期减少频谱切换发生时的不可用信道.该包调度算法有效地集成了两个算法:频谱空洞填充算法和包迁移算法,来减少丢包率和带宽碎片.实验仿真结果验证了该主动频谱切换机制的有效性.     

一种结合信道性能的频谱分配算法

在认知无线电网络中,由于授权信道的时变性,各可用信道的性能相差较大。为避免过多使用忙闲交替频繁的信道,首先用ON—OFF模型建模授权信道的使用情况,并推导了认知用户切换概率,提出了一种用信道状态变化率衡量信道性能的方法。在此基础上提出了一种结合信道性能的频谱分配算法,在网络吞吐量相同或相近情况下优先分配性能较好的信道。仿真分析表明,这种结合信道性能的频谱分配算法在降低切换概率的同时提高了实际总效益。     

认知无线电研究综述

认知无线电是一种智能频谱共享技术。它通过感知频谱环境、智能学习并实时调整其传输参数,实现频谱的再利用,可显著地提高频谱的利用率,特别是可让未授权用户使用授权用户的频谱。本文在概述了认知无线电技术的发展之后,重点介绍了认知无线电技术及其应用的研究现状,包括认知无线电的总体概念、相关频谱政策和标准化工作进展、相关关键技术和安全技术的研究,以及它在UWB、Mesh、WRAN中的应用现状。最后对认知无线电技术的发展进行了展望。     

认知无线电网络用户合作机会接入方案的研究

认知无线电技术可以用来解决随着无线通信的迅速发展而突显出来的频谱实际利用率不高的问题,并缓解频谱分配紧张的局面.本文所关注的是多个认知无线电用户(SU)的机会频谱接入问题.分布式认知无线电网络中,为避免和授权用户(PU)发生冲突,通常采用周期性感知方法,这将使吞吐量降低.本文提出了一种认知无线电用户间高效的合作方案.文中分析了用户合作的最好和最坏两种情况下系统吞吐量的解析解.通过仿真验证了理论结果,并比较分析几种方案下每个用户和系统吞吐量随用户数量的变化,得出了用户间有效的合作可以提高各自以及整个系统的吞吐量的结论.     

基于主动频谱感知接入的认知无线电台研究

讨论了所研制的工作于30-512 MHz的基于主动频谱感知接入的认知无线电台。该电台实现了认知无线电动态频谱接入最为关键的几大功能：频谱感知、频谱会合、频谱监视,以及频谱切换。试验结果表明,该电台具备在不依赖于公共控制信道的情况下自动寻找空闲信道建立链路的能力,也具备在当前通信信道上出现主用户信号或其他干扰信号时自动切换到其他空闲信道上继续通信的能力,为认知无线电技术的实用化提供了很好的借鉴。     

基于传输中断概率的认知无线电系统性能分析

如何设计最优的频谱感知与传输框架是认知无线电技术的重要环节。考虑频谱接入过程中数据传输中断对认知网络性能影响的问题,提出了一种新的基于传输中断概率的频谱感知与传输模型,联合优化频谱感知和数据传输两个阶段,将问题建模为对主用户的干扰量约束条件下的非凸优问题,以最大化认知网络吞吐量为目标联合优化感知时间、传输速率,并通过数值计算方法对其进行求解与仿真。数值分析表明,引入传输中断概率后,在满足上述约束条件的同时,在保护主用户和认知网络吞吐量、传输时延之间有了更好的权衡。     

Spectrum sensing scheduling for group spectrum sharing in cognitive radio networks

This paper addresses the issues on spectrum sharing in a cognitive radio network consisting of a primary user and a group of cognitive users. Each cognitive user may occupy a non‐overlapped sub‐band of the primary spectrum, but it needs to perform spectrum sensing independently before accessing the sub‐band. To reduce the complexity of spectrum sensing and thus energy consumption, this paper proposes a scheduled spectrum sensing scheme. First, we consider a single spectrum sensing scenario where only one cognitive user is elected to perform spectrum sensing, and then it broadcasts its sensing results to the other cognitive users. The scheduled spectrum sensing scheme works in both network‐centric and user‐centric ways. Next, the scheduled spectrum sensing scheme is further generalized to work in a multiple spectrum sensing scenario. The results show the effectiveness of the proposed schemes compared with the traditional schemes where all cognitive users may perform spectrum sensing at the same time. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

认知无线网络动态权值调整的频谱切换策略

认知无线网络中,次用户的目标信道选择受次用户传输功率、信道衰落因子、信道带宽、信道可用率等因素影响。针对基于多属性判决的频谱切换没有充分考虑各因素的重要程度和动态变化问题,本文提出了基于动态权值调整的频谱切换策略。根据主观经验和网络环境变化动态调整权值,采用多属性简单加权法计算各信道目标函数值,根据目标函数值降序排列结果选择切换的目标信道。仿真结果表明,本文所提出的算法能够减少次用户的切换次数,提高有效数据传输速率。      

Artificial bee colony–based spectrum handoff algorithm in wireless cognitive radio networks

In this work, we proposed a new artificial bee colony–based spectrum handoff algorithm for wireless cognitive radio systems. In our wireless cognitive radio system, primary users, secondary users, and related base stations exist in the same communication environment. For our artificial bee colony–based algorithm, secondary users that always struggle to discover an idle channel have a leading role. While honey bees work hard to find the best‐quality nectar source for foraging, secondary users try to find idle channels for making communication. In this way, secondary users are organized for different missions such as sensing and handoff similar to honey bees to minimize spectrum handoff delay by working together. In the spectrum handoff stage, some secondary users must sense the spectrum so that the interrupted secondary user may perform the spectrum handoff process. In our developed spectrum handoff algorithm, the spectrum availability characteristic is observed on the basis of the missions of the bees in the artificial bee colony algorithm with the aim of minimizing the spectrum handoff delay and maximizing probability of finding an idle channel. With the help of the algorithm that is developed using the artificial bee colony, spectrum handoff delay of secondary users is considerably decreased for different number of users without reducing probability of finding an available channel.     

Stochastic spectrum handoff protocols for partially observable cognitive radio networks

Recent studies have been conducted to indicate the ineffective usage of licensed bands due to static spectrum allocation. In order to improve spectrum utilization, cognitive radio (CR) is therefore suggested to dynamically exploit the opportunistic primary frequency spectrums. How to provide efficient spectrum handoff has been considered a crucial issue in the CR networks. Existing spectrum handoff algorithms assume that all the channels can be correctly sensed by the CR users in order to perform appropriate spectrum handoff process. However, this assumption is impractical since excessive time will be required for the CR user to sense the entire spectrum space. In this paper, the partially observable Markov decision process (POMDP) is applied to estimate the network information by partially sensing the frequency spectrums. A POMDP-based spectrum handoff (POSH) scheme is proposed to determine the optimal target channel for spectrum handoff according to the partially observable channel state information. Moreover, a POMDP-based multi-user spectrum handoff (M-POSH) protocol is proposed to exploit the POMDP policy into multi-user CR networks by distributing CR users to frequency spectrum bins opportunistically. By adopting the policies resulted from the POSH and M-POSH algorithms for target channel selection, minimal waiting time at each occurrence of spectrum handoff can be achieved which will be feasible for multimedia applications. Numerical results illustrate that the proposed spectrum handoff protocols can effectively minimize the required waiting time for spectrum handoff in the CR networks.     

主用户活跃性对新的认知无线电系统容量的影响

在机会频谱接入认知无线电系统中,认知用户只有在通过感知确定信道空闲时才可以接入授权信道,因此频谱感知对于系统性能影响非常重要。本文提出了基于新帧结构的四元频谱感知模型,考虑主用户活跃性对认知网络吞吐量的影响,采用可同时最大化感知和数据传输时间的新帧结构模型,不需要考虑感知和吞吐量的均衡。理论分析新模型下感知时间,主用户活跃性,目标检测概率,主用户接收信噪比对系统吞吐量的影响,并与传统模型进行对比。     

基于三个认知用户的多分支频谱感知方法

为了在认知无线电网络中有效地感知出授权用户,通过在无线通信网络中对多分支协作分集方式的研究,提出了在3个认知用户组成的认知无线电网络中,2个认知用户作为1个认知用户的中继用户,采用多分支协作分集方式感知授权用户。对其检测性能进行了理论分析,表明该方法是一种有效的感知方法,并且在低信噪比环境下,也可以有效地提高检测概率和降低检测时间从而提高网络的敏捷度增益。实验仿真结果证明,在低信噪比的环境下,该方法也可以获得较好的性能。