Towards a cognitive MAC layer: Predicting the MAC-level performance in Dynamic WSN using Machine learning
可预测的网络性能是许多低功耗无线传感器网络应用的关键。在本文中，我们使用机器学习作为一种有效的技术，实时表征的MAC层所观察到的通信性能。我们的方法是数据驱动的，包括三个步骤：广泛的实验数据汇集，离线建模和跟踪驱动的性能评估。从我们的实验和分析中，我们发现一个神经网络预测模型表现出最好的性能。
2017-01-05 cs.NI
CR-MAC: A multichannel MAC protocol for cognitive radio ad hoc networks
提出了一种基于TDMA的跨层认知无线电多信道介质访问控制（MAC）协议，该协议将物理层的频谱感知和MAC层的分组调度相结合，适用于adhoc无线网络。IEEE 802.11标准允许在PHY层使用多个可用信道，但其MAC协议仅针对单个信道设计。由于多信道隐藏终端问题，单信道MAC协议在多信道环境中不能很好地工作。我们提出的协议，使次要用户（SU）利用多个信道的动态切换信道，从而提高网络吞吐量。在我们提出的协议中，每个SU只配备一个频谱捷变收发器，但使用时间同步解决了多信道隐藏终端问题。提出的认知无线电MAC（CR-MAC）协议允许SU识别和使用未使用的频谱的方式，约束的干扰水平的主要用户（PU）。我们的计划提高了网络吞吐量显着，特别是当网络是高度拥塞。仿真结果表明，我们提出的CR-MAC协议成功地利用多个信道，并显着提高网络性能，通过使用许可的频谱带机会主义和保护PU免受干扰，即使在隐藏的终端情况。
2010-09-23 cs.NI
CSI-aided MAC with Multiuser Diversity for Cognitive Radio Networks
认知无线电（CR）旨在通过允许次级用户（SU）访问未使用的授权频谱来提高频谱利用率。为了最大化给定有限感测能力的吞吐量，SU需要在感测主用户（PU）未大量使用的信道与避免与其他SU冲突之间取得平衡。为了在不诉诸多用户感知策略的情况下随机化感知决策，提出了通过将奖励适应于信道状态信息（CSI）来利用不同链路上的空间变化的衰落信道条件。此外，所提出的信道自适应策略有利于具有高可达传输速率的链路，从而进一步提高网络吞吐量。
2012-01-20 cs.NI
An Energy Efficient Multichannel MAC Protocol for Cognitive Radio Ad Hoc Networks
提出了一种基于TDMA的能量有效的认知无线电多信道媒体接入控制（MAC）协议ECR-MAC。ECR-MAC仅需要每个节点上的单个半双工无线电收发器，其集成了物理（PHY）层的频谱感测和MAC层的分组调度。ECR-MAC协议除了采用传统的多信道MAC协议所采用的显式频率协商外，还引入了轻量级的显式时间协商。这种二维协商使得ECR-MAC能够利用多信道和TDMA两者的优点，并且通过允许不参与通信的节点进入休眠模式来实现积极的功率节省。IEEE 802.11标准允许在PHY层使用多个可用信道，但其MAC协议仅针对单个信道设计。由于多信道隐藏终端问题，单信道MAC协议在多信道环境中不能很好地工作。所提出的能量有效的ECR-MAC协议允许SU以约束对主用户（PU）的干扰水平的方式来识别和使用未使用的频谱。大量的仿真结果表明，我们提出的ECR-MAC协议成功地利用多个信道，并显着提高网络性能，通过使用许可的频谱带机会主义和保护QoS提供认知无线电自组织网络。
2010-09-23 cs.NI
Fast Node Cardinality Estimation and Cognitive MAC Protocol Design for Heterogeneous Machine-to-Machine Networks
机器对机器（M2M）网络是一种新兴技术，其应用于包括智能电网、智能城市、车载远程信息处理和医疗保健的许多领域。在本文中，我们设计了两种估计协议，用于在具有$T$类型的M2M节点（例如，发送紧急、周期、正常类型数据等的那些），其中$T \geq 2$是任意整数。其中一个方案，方法I，是一个简单的方案，另一个方案，方法II，更复杂，比方法I更好。此外，我们设计了一个媒体访问控制（MAC）协议，支持多信道操作的异构M2M网络与任意数量的类型的M2M节点，作为一个二级网络使用认知无线电技术。我们的认知MAC协议使用建议的节点基数估计协议，以快速估计在每个时间帧中的每种类型的活动节点的数量，这些估计是用来找到最佳的竞争概率在MAC协议中使用。我们计算一个封闭的形式表达式的预期数量的时隙所需的方法I执行，以及一个简单的上限上。此外，我们从数学上分析的认知MAC协议的性能，并获得表达式的预期数量的成功竞争每帧和预期的能源消耗量。最后，我们评估我们提出的估计协议和认知MAC协议的性能，使用模拟。
2018-12-10 cs.NI eess.SP
Cross Layer Aware Adaptive MAC based on Knowledge Based Reasoning for Cognitive Radio Computer Networks
在本文中，我们提出了一个新的概念，在认知无线电的MAC层协议的设计，结合物理层和MAC层的信息与分析引擎的基础上，基于知识的推理方法。在所提出的系统中，跨层信息的信号干扰噪声比（SINR）和接收功率的分析与基于知识的推理系统的帮助下，以确定最小的功率传输和竞争窗口的大小，以最大限度地减少退避，冲突，节省功率和丢弃数据包。性能分析表明，该协议在节能，降低退避和丢弃数据包的数量显着减少的改善。仿真环境采用OMNET++离散仿真工具结合Mobilty框架和MiXiM仿真库实现。
2010-06-17 cs.NI
Secured Distributed Cognitive MAC and Complexity Reduction in Channel Estimation for the Cross Layer based Cognitive Radio Networks
在跨层设计的认知无线电网络中，采用基于认可信道预留的安全动态信道分配机制，提出了一种安全的机会媒体接入控制（MAC）机制，并降低了信道估计的复杂度。信道背书和传输策略的部署，以优化空闲信道的选择，以及信道利用率的认知无线电用户。该策略在物理层和MAC层之间为次用户提供安全可靠的链路，同时为主用户提供无冲突的链路，从而提高了网络性能。另一方面，在最小均方误差（CR-MMSE）和最大似然（CR-ML）算法的复杂性降低决策直接信道估计（DDCE）的部署显着，以达到计算复杂性的最小二乘（LS）方法。严格地说，CR-MMSE在样本间隔信道脉冲响应（SS-CIR）实现允许计算启发矩阵求逆。关于CR-ML，实现了具有DDCE的导频符号辅助调制（PSAM），使得导频符号序列使用有限延迟扩展在频率相关中提供显著的性能增益。结果表明，CRMMSE比MMSE和LS具有更好的符号出错率性能，CR-ML比MMSE和ML具有更好的符号错误率性能。
2012-03-16 cs.ET cs.GT cs.NI
Distributed MAC Protocol Design for Full-Duplex Cognitive Radio Networks
在本文中，我们考虑全双工认知无线电网络（FDCRN）的媒体访问控制（MAC）协议设计。我们的设计利用了这样一个事实，即全双工（FD）次要用户（SU）可以同时执行频谱感测和接入，这使他们能够在传输过程中检测主用户（PU）的活动。所开发的FD MAC协议采用与802.11 MAC协议中相同的标准退避机制。然而，我们建议在数据传输阶段采用帧分段来及时检测活动PU，其中每个数据分组被分成多个片段，并且活动SU在每个数据片段的末尾进行感测检测。然后，我们开发了一个数学模型来分析所提出的FD MAC协议的吞吐量性能。此外，我们提出了一种算法来配置的MAC协议，使有效的自干扰管理和感知开销控制可以实现。最后，数值结果来评估我们的设计的性能，并证明了吞吐量的提高相比，现有的半双工（HD）认知MAC协议。
2015-06-27 cs.IT cs.NI math.IT
Cognitive MAC Protocols for General Primary Network Models
我们认为，认知媒体访问控制（MAC）协议的设计，使一个次要的（未授权）的发射机-接收机对通信的一组主要（授权）信道的空闲期。更具体地说，我们提出了认知MAC协议优化时隙和非时隙主网络。对于时隙结构，目标是最大化辅助吞吐量，同时保持辅助对之间的同步并且不对主网络造成干扰。我们的调查区分两种感知场景。在第一种情况下，次发射机能够感测所有主信道，而在第二种情况下，次发射机仅感测主信道的子集。在这两种情况下，我们提出了盲MAC协议，有效地学习统计的主要交通在线和渐近实现的吞吐量时获得的先验知识的主要交通统计数据是可用的。对于非时隙结构，目标是在满足对主网络的干扰约束的同时最大化辅吞吐量。针对每个主信道优化感测相关周期，从而产生优于先前提出的依赖于单个感测周期优化的技术的MAC协议。
2009-07-23 cs.IT cs.NI math.IT
Design and Optimal Configuration of Full-Duplex MAC Protocol for Cognitive Radio Networks Considering Self-Interference
在本文中，我们提出了一种自适应媒体访问控制（MAC）协议的全双工（FD）认知无线电网络中，FD次要用户（SU）执行信道竞争，其次是并发的频谱感知和传输，传输只有最大功率在两个不同的阶段（称为FD感测和传输阶段，分别）在每个竞争和访问周期。提出的FD认知MAC（FDC-MAC）协议不需要SU之间的同步，它有效地利用频谱，并减轻FD收发器中的自干扰。然后，我们开发了一个数学模型来分析FDC-MAC协议的吞吐量性能，其中半双工（HD）传输（HDTx）和FD传输（FDTx）模式被认为是在传输阶段。然后，我们研究了FDC-MAC配置优化通过自适应控制频谱感知持续时间和发射功率电平在FD感测阶段，我们证明了存在最佳的感测时间和发射功率，以实现最大的吞吐量，我们开发了一种算法来配置建议FDC-MAC协议。大量的数值结果来说明最佳FDC-MAC配置的特性和协议参数和自干扰消除质量对吞吐量性能的影响。此外，我们证明了显着的吞吐量增益的FDC-MAC协议相对于现有的半双工MAC（HD MAC）和单级FD MAC协议。
2015-12-11 cs.IT cs.NI math.IT
DSAT-MAC : Dynamic Slot Allocation based TDMA MAC protocol for Cognitive Radio Networks
认知无线电网络（CRN）使我们能够有效地重用未充分利用的无线电频谱。CRN中的MAC协议通过在用户之间有效地共享信道来定义频谱使用。在本文中，我们提出了一种新的TDMA为基础的MAC协议，动态分配时隙。大多数文献中提出的MAC协议采用公共控制信道（CCC）来管理认知无线电（CR）用户之间的资源。在大量CR用户的情况下，控制信道饱和是基于CCC的MAC协议的主要缺点之一。与基于CCC的MAC协议相比，DSAT-MAC协议基于TDMA机制，不使用任何CCC进行控制信息交换。信道被划分为时隙，CR用户在其指定的时隙上发送其控制或数据分组。该协议确保没有插槽空闲。这保证了可用频谱的充分利用。该协议包括提供服务质量，其中实时和安全关键数据以最高优先级和最小延迟传输。该协议还确保了CR用户之间的可用频谱的公平共享，与机制，以调节恶意节点的传输。节能技术也提出了电池供电的CR节点的寿命更长。理论分析和ns-2上的仿真结果表明，该协议在各种CR adhoc网络应用中具有更好的性能。
2013-01-17 cs.DC cs.NI
A Probabilistic MAC for Cognitive Radio Systems with Energy Harvesting Nodes
在本文中，我们考虑了认知无线电（CR）系统中，次要用户（SU）收获的自然资源和主用户（PU）的射频（RF）信号的能量。我们提出了一种基于能量的概率接入方案，其中SU概率地接入和感知主信道。该决定基于可用能量和PU的活性。我们调查的问题，最大限度地提高SU的成功率提供PU平均服务质量（QoS）的约束得到满足。我们还假设多包接收（MPR）能力和感知误差下的瑞利衰落信道。数值结果表明了所提出的概率接入方案的有效性。
2014-10-29 cs.IT cs.NI math.IT
Distributed MAC Protocol for Cognitive Radio Networks: Design, Analysis,and Optimization
在本文中，我们研究了认知无线电（CR）网络的联合最佳感知和分布式媒体访问控制（MAC）协议设计问题。我们认为这两种情况下，单通道和多通道。对于每一种情况下，我们设计了一个同步的MAC协议，多个次要用户（SU）之间的动态频谱共享，其中包括频谱感知保护活跃的主要用户（PU）。我们进行饱和吞吐量分析相应的建议MAC协议，明确捕获频谱感知性能。然后，我们找到他们的最佳配置，制定吞吐量最大化问题的检测概率约束的PU。特别地，优化问题的最优解返回用于PU的保护所需的感测时间和最优竞争窗口，以最大化次级网络的总吞吐量。最后，数值结果来说明本文的理论研究结果和显着的性能增益的最佳传感和协议配置。
2014-04-07 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Cooperative Spectrum Sensing and MAC Protocol Design for Multi-channel Cognitive Radio Networks
提出了一种用于多信道认知无线电网络的半分布式协作频谱感知和信道接入框架。特别地，我们考虑了SDCSS方案，其中次级用户（SU）执行感知并彼此交换感知结果以定位频谱空洞。此外，我们设计的p -持久的CSMA为基础的认知MAC协议集成SDCSS，使有效的频谱共享SU之间。然后，我们进行吞吐量分析，并开发一种算法来确定频谱感测和接入参数，以最大限度地提高吞吐量为一个给定的分配信道感测集。此外，我们认为频谱感知集优化问题的SU，以最大限度地提高整个系统的吞吐量。我们提出了穷举搜索和低复杂度的贪心算法来确定SU的感知集，并分析其复杂度。我们还展示了我们的设计和分析可以扩展到考虑报告错误。最后，大量的数值结果表明显着的性能增益，我们的优化设计框架相对于非优化的设计，以及不同的协议参数对吞吐量性能的影响。
2014-06-16 cs.IT cs.NI math.IT
Multi-Channel MAC Protocol for Full-Duplex Cognitive Radio Networks with Optimized Access Control and Load Balancing
在本文中，我们提出了一个多信道全双工媒体访问控制（MAC）协议的认知无线电网络（MFDC-MAC）。我们的设计利用的事实，全双工（FD）的次要用户（SU）可以执行频谱感知和访问的同时，我们采用随机动态信道选择的信道之间的负载均衡和标准的退避机制的竞争解决方案在每个可用的信道。然后，我们开发了一个数学模型来分析所提出的MFDC-MAC协议的吞吐量性能。此外，我们研究了协议配置优化，以最大限度地提高网络吞吐量，我们表明，这种优化可以在两个步骤中进行，即优化的接入和传输参数的每个信道和优化的信道选择概率的用户。这种优化旨在实现FD收发器的有效自干扰管理、感测开销控制以及信道之间的负载均衡。数值结果表明不同的协议参数的影响和参数优化的吞吐量性能的重要性，以及显着的性能增益相比，传统的设计所提出的设计。
2016-02-01 cs.DC cs.IT cs.NI
An Efficient MAC Protocol with Selective Grouping and Cooperative Sensing in Cognitive Radio Networks
在认知无线电网络中，频谱感知是为次用户发现频谱机会的关键技术。频谱感知的质量由感知精度和感知效率两个方面来评估。这里，感测精度由虚警概率和检测概率表示，而感测效率由感测开销和网络吞吐量表示。在本文中，我们提出了一个基于组的合作媒体访问控制（MAC）协议称为GC-MAC，它解决了传感精度和效率之间的权衡。在GC-MAC中，合作的SU被分成几个团队。在感测时段期间，每个组感测不同的信道，而同一组中的SU对目标信道执行联合检测。除非发现可用信道，否则感测过程不会停止。为了减少感知开销，提出了一种SU选择算法，根据信道动态和使用模式选择协作SU。然后，建立了分析模型，研究了时不变信道和时变信道两种信道条件下传感精度与效率的权衡。最大化可实现的吞吐量的优化问题，制定优化的重要设计参数。饱和和非饱和的情况下进行了调查，相对于吞吐量和感测开销。仿真结果表明，该协议能够显着减少感知开销，提高网络吞吐量，保证感知精度。
2013-04-22 cs.ET cs.IT cs.NI
