优化型自适应频谱感知调度算法

针对传统的周期性频谱感知机制对空闲频谱机会的有效利用率不高,且与主用户碰撞概率较大等问题,在多用户协作感知场景下,提出了一种优化型自适应感知调度（OASS）算法.利用部分可观测马尔可夫决策过程理论,将自适应感知调度建模为决策优化控制问题,当每个时隙开始时,从频谱感知、数据传输、休眠等待、信道切换4种可选策略中选择最优策...     

基于动态多频谱感知的认知无线网络信道接入策略

针对固定频谱感知信道接入机制授权信道分配效率低的问题,提出一种多用户场景下基于动态多频谱感知的认知无线网络信道接入策略.该策略根据认知用户接入请求等级与空闲频谱发现概率为认知用户动态分配感知信道数量,首先分析了认知用户的最佳感知频谱分配数量,在此基础上通过建立认知用户信道接入模型和授权信道可用度更新机制,设计了一种动态感知频谱分配策略,并采用短视策略对网络吞吐量进行了分析.仿真结果表明,所提信道接入策略要比现有认知无线网络信道接入策略提高了网络吞吐量和认知用户接入的公平性,降低了认知用户的平均接入时延.     

一种卫星认知无线网络高效频谱感知与分配策略

针对传统地面认知无线网络频谱感知机制直接应用于卫星通信网时存在的频谱感知效率与频谱利用率低下的问题,提出了一种新的适用于卫星认知无线网络的频谱感知与分配策略.该策略利用卫星覆盖范围大的优点,以卫星为频谱感知的中心节点,实现了对广域空间内多频段频谱的同步感知,克服了传统逐一频谱感知策略效率低下的问题.在此基础上,定义了频谱的有效性与可用度2个参数以表征空闲频谱特性.卫星节点和认知用户通过对空闲频谱的有效性与可用度进行综合分析,确定最佳可用频谱.理论分析与仿真结果表明,该策略提高了卫星认知无线网络频谱感知的效率,减小了认知用户与授权用户之间的频谱占用冲突概率.     

卫星认知无线网络中频谱感知与分配策略设计

针对传统认知无线电频谱感知技术直接应用于卫星网络时存在感知效率低、频谱冲撞加剧的问题,提出一种适用于卫星认知无线网络的频谱感知与分配策略。该策略以卫星作为频谱感知的中心节点,利用卫星覆盖的广域性实现对多个频谱的同时检测;卫星在对空闲频谱的有效性进行分析后将频谱感知的最终结果告知地面认知基站,认知基站结合认知用户的业务传输需求与频谱空闲持续时长概率密度特性确定频谱可用度,从而指导认知用户选择接入最佳频谱进行业务传输。仿真结果表明:该策略能够在广域空间内实现对多个频谱状态的并行感知,提高了频谱感知的效率,同时减小了认知用户与授权用户的频谱冲撞概率。     

基于带内频谱感知的认知网络累加干扰模型分析

对认知无线电中机会频谱接入下认知用户对主用户系统造成的累加干扰进行模型分析.首先采用带内感知的方式进行频谱感知,减小了频谱与信令开销,降低应用成本;随后利用二维极坐标图建立了主用户接收机处的累加干扰模型,并进一步分析主用户接收机处的信干比与认知用户发射机的感知范围、主用户发射机到接收机之间的距离、路径损耗衰减指数等之间的关系.通过数值仿真可看出,基于累加干扰模型,认知用户不仅能充分利用频谱资源而且可以尽量减小对主用户造成的干扰.     

基于协作频谱感知和干扰约束的认知异构网络

针对异构无线网络的空闲信道检测准确率及网络吞吐量的优化问题,提出一种基于协作频谱感知和干扰约束的认知异构网络.首先,所提出的认知异构网络系统模型采用多个中心次用户(Center Secondary Users,CSU)节点协助其他节点进行频谱感知,并引入了能量检测阈值,在提高空闲信道检测准确率的同时节省检测能耗.接着,采用最大化数据速率的联合优化方程,在干扰功率的限制约束下为节点分配最佳的发射功率,降低干扰程度并优化网络吞吐量.实验仿真结果表明,相比较基于集群的协作频谱感知分配策略算法和基于QoS约束的能量感知竞争功率分配算法,该算法的网络吞吐量分别提升了3.4%和1.5%,平均频谱利用率分别提高了9.3%和7.4%.     

基于次用户检测能力的认知无线电频谱共享博弈

基于博弈论研究认知无线电系统中主用户和次用户频谱共享方法. 认知无线电系统中,主用户出售空闲频谱给次用户,以获得收益,次用户则通过博弈竞争空闲频谱资源. 由于不同的次用户检测能力各异,主用户对次用户的频谱共享意愿也不同. 根据次用户的检测能力强弱为认知用户设置优先级,提出将反映次用户检测能力的终端设备剩余电量百分比体现在价格函数中,从而得到新的效用函数. 通过仿真表明了该博弈算法能使频谱分配更加有效、公平、合理.      

宽带压缩频谱感知非稀疏保护策略

针对频谱非稀疏情况下宽带压缩频谱感知性能下降的问题,提出一种基于信号重构模型参数分析的频谱非稀疏保护策略,该策略根据次用户接收到的相邻三帧信号之间的相关系数的大小动态判断宽带压缩频谱感知正确与否.首先建立基于高斯分层概率的宽带压缩信号模型对压缩重构进行分析,在此基础上综合考虑重构各帧信号模型参数的相关系数与频谱稀疏性之间的关系,设计一种认知用户能够根据信号模型参数相关系数的大小制定频谱稀疏与否的判决条件,进而制定保护措施.仿真结果表明:所提保护策略可以有效检测到由频谱非稀疏导致的宽带压缩频谱感知错误,降低对主用户的干扰概率.     

基于天线选择的多天线频谱感知技术

为了保护主用户系统不受认知用户的影响,提高频谱检测的可靠性,提出了一种新的基于天线选择和能量感知的频谱检测算法.该算法利用认知用户多个接收天线的感知信息,根据认知用户与主用户之间信道的差异,充分利用多天线的空间分集,选择部分使得检测概率最大化的天线进行合作检测.仿真结果表明,基于天线选择和能量感知的多天线频谱检测可有效地提高感知数据可靠性,感知数据的检测概率显著提高.     

协作频谱感知在认知网络中的应用

认知无线电能够灵敏感知周围环境的变化,通过频谱感知功能发现频谱空洞,使得认知无线电能够与周围通信环境相适应。认知无线电最关键的技术就是主用户的感知。由于认知用户独立感知主用户的能力受到多径效应和阴影衰落的制约,主用户的检测率得不到提高。采用了一种协作机制,即3用户协作频谱感知,3个次用户以固定的TDMA模式发送数据到同一个接收器,当主用户出现时,3个次用户用能量检测的方法协作感知主用户的存在。仿真结果表明,3用户协作感知提高了主用户的检测率,同时减少了检测时间。     

认知无线网络中频谱预测的能量有效性设计

基于频谱预测对认知用户进行能量有效性设计,重新设计认知用户的帧结构,在频谱感知前加入频谱预测时隙,在预测为空闲的信道中选择信道进行频谱感知,避免浪费频谱感知能量,与传统认知用户相比,提高了能量有效性。推导表明,认知用户能量效率由频谱预测能量、频谱预测时长、认知无线网络通信强度、信道数量决定。仿真结果表明,为了提高认知用户的能量效率,频谱预测参数必须满足预测能量低于32mW、预测时长小于15ms的条件。认知无线网络的通信强度的提高和信道数量的增加能够提高认知用户的能量效率。     

基于阈值优化的频谱感知算法

协方差绝对值(Covariance Absolute Value,CAV)感知算法使用固定阈值和固定虚警概率的频谱感知策略,无法保证在任何时候都能使频谱感知性能达到最优。提高频谱感知性能包括降低对主用户的干扰概率并提高空闲频谱的利用率,即最大限度地降低漏检概率与虚警概率。为此,本文对协方差绝对值感知算法进行改进,提出了不同信噪比下自适应阈值的优化方法使频谱感知误差(漏检概率与虚警概率的代数和)达到最小。实验结果表明,本文算法有效降低了频谱感知误差,提高了检测概率,特别是在信噪比较低的情况下性能改善较为明显。     

认知无线电网络信道分配联合策略算法

在认知无线电网络中,次级用户在保证主用户通信服务质量不受影响的前提下,可以伺机复用主用户的空闲信道进行通信,以满足次级用户自身的通信需求,充分利用系统内的信道资源,并有效提升系统的合速率。考虑接收终端干扰的影响,提出一种基于underlay机制下的全干扰系统模型,并基于该模型提出一种联合策略的信道分配算法。联合策略算法采用加入了定向变异因子的改良遗传算法为多个次级用户分配信道,之后使用拍卖算法对信道内所有的次级用户进行功率分配或者信干噪比控制。仿真实验表明,提出的联合策略算法能够明显地提升系统合速率,保证次级用户间的公平性,并且以较快的速度收敛至纳什均衡,能够有效进行信道资源优化分配。     

认知无线电频谱共享的一种博弈论方法

提出了基于博弈论的认知无线电静态频谱共享模型,研究多个次级用户竞争一个主用户系统的空闲频谱。建立了基于自我约束机制的主用户系统的效益函数,主用户系统兼顾自身频谱需求与不浪费剩余的空闲频谱两方面来确定合适的价格,并引入了动态频谱共享算法,次级用户能不断调整自己的策略最终趋于纳什均衡,最大化自身效益。     

基于纯不连续马尔可夫过程的频谱感知研究

为解决在连续时间观测条件下认知无线电(CR: Cognitive Radio)频谱感知的问题, 提出一种在纯不连续马尔可夫过程中的频谱感知方法。信道状态在任意时刻可分为空闲和忙碌两种状态, 同时借助纯不连续马尔可夫过程在任意时刻停留的时间服从指数分布性质和富克 普朗克方程, 导出此类过程的状态转移矩阵, 主用户的累计占用时间和主用户在时间域上的分布情况。仿真结果表明, 该方法能较好地完成对信道状态进行预测和对主用户状态进行跟踪的任务。     

考虑用户信用度的共享停车双向拍卖机制及泊位分配模型

共享停车作为时下全新的一种停车模式,为缓解现有停车供需不平衡、时空分布不均的问题提供了新方向和新思路。共享泊位是由分布在不同区域、位置的闲置车位集合而成的,因其动态性和时效性而具备不确定性。在泊位分配过程中,已分配的车位时常因用户失信、违约而交易失败,无法发挥泊位的最大价值,造成泊位闲置和浪费。为提高泊位利用率,本文提出了一种考虑用户信用度的泊位分配模型。首先,结合现有信用评价模型,构建了考虑用户信用度的分配模型。然后,以价格和时间为约束,根据双向拍卖模型建立共享泊位参与者（拥有者、用户、平台）的出价机制,确定最终交易价格。进而,计算出用户总的效用值,求得基于效用值的最佳分配序列,并根据该序列对提交上来的用户泊位请求进行有序分配。最后,通过软件仿真,将本文所提模型与先到先停、传统拍卖模型进行比较分析。结果表明,所提模型相较于先到先停方案、传统拍卖模型在收益提升率方面分别增加了2.15%和32.07%;在平均泊位利用率方面分别增加了0.93%和29.99%。     

基于OFDM的认知无线电系统中最优功率分配

在基于正交频分复用(OFDM)的认知无线电系统中,主用户会受到次用户带内子载波以及邻带子载波的带外泄漏功率的干扰。为了在保护主用户通信性能的前提下高效利用机会频谱,该文提出了求解次用户子载波间的最优功率分配方案的方法,通过求解一个凸优化问题获得最优功率分配方案。较之迭代分块注水算法,该方法特别考虑了邻带子载波功率泄漏的影响。仿真结果表明:采用这种方法所获得的功率分配方案在满足各主用户干扰功率上限的条件下使得次用户信道容量最大化。     

认知异构无线网络中频谱切换建模与分析

在具有频谱认知功能的异构无线网络中,针对传统频谱切换算法未考虑次用户业务的多样性,且空闲信道不足造成次用户服务时延大的问题,提出基于次用户分级的频谱切换策略。与以往单一的认知无线电网络不同,该策略融合利用免授权频谱的开放式无线网络和机会式利用授权频谱的认知无线电网络,提出了认知异构无线网络场景。根据次用户的业务类型对其进行优先级划分,并在此基础上设计数据分割因子优化策略。进一步采用混合式抢占优先权(preemptive resume priority /non-preemptive resume priority,PRP/NPRP) M/G/1排队模型,分别对主用户网络和开放式无线网络中的频谱切换过程进行建模,提出一个最小化时延的动态自适应频谱切换策略。实验仿真了不同参数对次用户时延的影响,结果表明,该策略较传统的频谱切换策略明显提升了次用户的时延性能。     

一种新的基于自适应用户协作的数据融合方案

频谱感知是认知无线电网络中的关键环节,针对次用户独立检测效果欠佳的实际问题,提出一种基于自适应用户协作的数据融合方案,通过利用认知无线网络中次用户间的自适应协作,实现相应的数据融合以改善对主用户的检测性能。在瑞利衰落环境下,理论推导了所提自适应协作数据融合方案的检测概率和检测时间。根据推导得到的性能解析表达式,对非协作方案和所提出的协作融合方案,进行了相应的数值实验和性能比较。结果表明:与非协作方案相比,自适应协作融合方案显著提高了系统检测概率,同时检测时间也明显减少。