On Stable Throughput of Cognitive Radio Networks With Cooperating Secondary Users
本文研究了由一个主用户和多个次用户组成的协作认知无线电网络。次用户仅在主用户被感测为静默时进行发送，并且由于不完美的感测而可能干扰主传输。当主用户活动被正确感知时，次用户通过协助重传主用户的失败分组来与主用户合作。我们分析的主要和次要用户的数据包吞吐量的三种变化提出的合作方法。基于信号流图（SFG）的方法来获得封闭形式的表达式的数据包吞吐量。分析是针对两种情况进行的：个体感知和协作感知。此外，我们的特征最佳传输概率的二级用户，最大限度地提高个人二级数据包吞吐量保持系统中的所有队列稳定。结果提出了在不同的情况下，建议的合作方法的吞吐量性能的比较，并显示它们的好处，为主要以及次要用户的吞吐量。
2016-08-01 cs.IT cs.NI math.IT
Comments on "Optimal Utilization of a Cognitive Shared Channel with a Rechargeable Primary Source Node"
在最近的一篇论文[1]中，作者研究了由可充电的主用户和插入可靠电源的次用户组成的网络的最大稳定吞吐量区域。研究了主发送端能量无限和有限排队的情况。然而，有限情况下的结果是不正确的。我们表明，在提出的能量队列模型（一个解耦的${\rm M/D/1}$排队系统与伯努利到达和每个时隙的一个能量包的消耗），能量队列容量不影响网络的稳定区域。
2014-01-14 cs.IT cs.NI math.IT
Cooperative Cognitive Relaying with Ordered Cognitive Multiple Access
我们研究了一个认知无线电系统与两个次用户谁可以与主用户在中继其数据包的主接收机合作。除了它自己的队列之外，每个次要用户都有一个队列来保存没有被主要接收者正确接收的主要数据包。次要用户以一定的概率接受未接收的主要数据包，如果两个队列都非空，则从它们的队列中随机发送。这些概率被优化以扩展系统的最大稳定吞吐量区域。此外，我们建议一个次要的多址接入方案，其中一个次要用户感测信道从时隙的开始$τ$秒，如果发现信道是空闲的，则发送。另一次用户在时间段$[0,2τ]$内感测信道以检测主用户和排名第一的次用户的可能活动。如果可能，它在从时隙开始的$2τ$秒之后开始发送。它通过增加其传输速率来补偿延迟的传输，使得它在时隙期间仍然传输一个分组。我们展示了这种有序系统比传统随机接入系统的潜在优势。我们还展示了合作的好处，在提高网络的吞吐量。
2012-08-28 cs.IT cs.NI math.IT
Throughput of a Cognitive Radio Network under Congestion Constraints: A Network-Level Study
在本文中，我们分析了一个认知无线电网络与一个主要的和一个次要的发射机，其中的主要发射机具有突发到达，而次要节点被假定为饱和（即总是有一个数据包等待被发送）。次节点以认知方式进行传输，使得其不妨碍主节点的性能。我们假设接收器具有多分组接收（MPR）能力，并且在某些条件下，次节点可以通过与主节点同时发送来利用MPR能力。我们得到的解析表达式的平稳分布的主节点队列，我们也提供了其稳定性的条件。最后，我们提供了表达式的总吞吐量的网络以及在次要节点的吞吐量。
2015-06-12 cs.IT cs.NI math.IT
Cooperative Cognitive Relaying Under Primary and Secondary Quality of Service Satisfaction
本文提出了一种新的协作协议，它涉及到主用户和次用户之间的合作。我们考虑一个认知设置与一个主要用户和多个次要用户。时间资源被划分为离散的时隙。在每个时隙中，一个次要用户被调度用于根据时分多址进行传输，而其余的次要用户（我们称之为次要中继）尝试对主要分组进行解码。之后，次中继采用协作波束成形来转发主分组，并向被调度用于传输的次源的次目的地提供保护以免受干扰。我们的特点的多样性复用权衡的主要来源下，建议的协议。我们考虑由其所需的吞吐量指定的每个用户的某些服务质量。最优化问题就是在这种条件下提出的。结果表明，优化问题是线性的，可以很容易地解决。我们表明，所需的二次吞吐量的总和必须小于或等于正确的数据包接收的概率。
2014-07-01 cs.IT cs.NI math.IT
Cooperative Access Schemes for Efficient SWIPT Transmissions in Cognitive Radio Networks
我们研究了时隙认知无线电网络中的联合信息和能量协作方案，该网络具有一个主收发器对和一组辅助收发器对。主发射器被假定为能量收集节点。我们提出了一个三阶段的合作传输协议。在第一阶段期间，主用户将其时隙的一部分释放给次节点以发送它们的数据并从次射频信号为能量收集主发射机供电。在第二阶段期间，主发送器将其数据发送到其目的地和次节点。在第三阶段，次级节点放大并转发初级数据。我们提出了五种不同的方案，二次接入和供电的主要发射机。我们推导出封闭形式的表达式为所有建议的计划的主要和次要的利率。所提出的方案中的两个使用分布式波束成形来为主发射机供电。基于压缩感知原理，设计了一种稀疏感知中继选择方案。我们的数值结果表明，我们提出的计划的主要和次要系统的收益。
2016-12-23 cs.IT cs.NI math.IT
Cognitive Access Protocol for Alleviating Sensing Errors in Cognitive Multiple-Access Systems
这封信研究了主用户（PU）和次用户（SU）共享相同信道资源的时隙多址系统。我们提出了一种新的二次接入协议，它消除了感知错误，并以最高的检测能力检测主信道的可用性。在所提出的协议下，SU可以在时隙内的预定义时刻之一接入信道，每个预定义时刻与基于感测结果而改变的某个接入概率相关联。还存在在没有信道感测的情况下在时隙的开始处接入信道的可能性。该优化问题的目标是在主队列稳定且主队列延迟受到约束的情况下使次队列吞吐量最大化。数值结果表明，所提出的协议在二级吞吐量方面的有益收益。
2016-10-29 cs.IT cs.NI math.IT
Scaling Laws for Overlaid Wireless Networks: A Cognitive Radio Network vs. a Primary Network
我们研究的缩放定律的吞吐量和延迟的两个共存的无线网络，在同一地理区域内运行。主网络由密度为n的泊松分布的遗留用户组成，并且次级网络由密度为m的泊松分布的认知用户组成，其中m>n。主用户具有更高的优先级来接入频谱，而不需要特别考虑次用户，而次用户必须保守地行动以限制对主用户的干扰。在一个实际的假设下，次级用户只知道主发射机的位置（而不是主接收机），我们首先证明了如果部署了适当的传输方案，两个网络都可以实现与Gupta和Kumar [1]为独立无线网络建立的吞吐量缩放定律相同的吞吐量，其中每个单独的次级用户都可以实现一定的吞吐量（即，零中断）具有高概率。通过使用流体模型，我们还表明，这两个网络都可以实现与El Gamal等人[2]为独立无线网络建立的最佳延迟-吞吐量权衡相同的延迟-吞吐量权衡。
2008-05-08 cs.IT cs.NI math.IT
Band Allocation for Cognitive Radios with Buffered Primary and Secondary Users
在本文中，我们研究频带分配$\mathcal{M}_s$缓冲次要用户（SU）的$\mathcal{M}_p$正交的主要授权频带，其中每个主要频带被分配给一个主要用户（PU）。每个SU被分配到具有特定概率的可用主频带之一，该特定概率被设计为满足SU的某个指定的服务质量（QoS）要求。在所提出的系统中，只有一个SU被分配给一个特定的频带。用于获得稳定区域的包络线（封闭）的优化问题是一个线性规划。我们比较了该系统的稳定区域的系统，其中每个SU随机选择一个频带与一些分配概率。我们还比较了一个固定的（确定性的）分配系统，其中只有一个SU被分配给一个主要的频带所有的时间。我们证明了所提出的系统比其他系统的优势。
2013-12-31 cs.IT cs.NI math.IT
Rate Adaptation for Cognitive Radio under Interference from Primary Spectrum User
认知无线电可以作为给定频谱中的辅助系统操作。该操作应当使用有限的功率，以便不干扰主频谱用户的通信。在这样的条件下，本文研究了如何最大化次级系统的频谱效率。次接收机分别观测两个用户（次发射机和主发射机）的多址信道。我们表明，对于频谱效率的操作，二次系统应采用并行干扰消除（OIC）。利用OIC，当主速率和从主系统接收的功率产生这样的机会时，次系统解码主信号。对于这样的操作，我们推导出次级系统中可实现的数据率。当主信号可解码时，我们设计了一种基于叠加编码的方法，通过该方法，次系统可以获得最大可能的速率。最后，我们研究了当使用多个信道时，次系统中的功率分配。我们发现，最佳的功率分配与OIC可以实现通过拦截注水，而不是传统的注水。结果表明，通过机会干扰消除实现的速率的显着增益。
2007-05-09 cs.IT cs.NI math.IT
On the Coexistence of a Primary User with an Energy Harvesting Secondary User: A Case of Cognitive Cooperation
在本文中，我们考虑了一个认知场景中，能量收集次级用户（SU）与主用户（PU）共享频谱。辅助源在主源的静默期间帮助主源递送其未递送的分组。主源具有用于存储其数据分组的队列，而次源具有两个数据队列;一个队列用于存储其自己的分组，另一个队列用于存储被接受用于中继的未递送的主分组的部分。假设次级源是基于电池的节点，其从环境中收获能量包。除了其数据队列之外，SU还具有用于存储所收获的能量分组的能量队列。次级能量包用于初级包解码和数据包传输。更具体地，如果次级能量队列为空，则次级源既不能帮助初级源也不能传输来自数据队列的分组。能量排队被建模为具有马尔可夫到达和服务过程的离散时间排队。由于队列之间的相互作用，我们提供了所提出的系统的稳定区域的内部和外部边界。我们研究了能量到达率对稳定区域的影响。数值结果表明，合作的显着收益。
2014-07-28 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Selection of Spectrum Sensing Duration for an Energy Harvesting Cognitive Radio
在本文中，我们考虑一个时隙的认知无线电（CR）设置缓冲和能量收集的主要和CR用户。在每个时隙的开始，CR用户从预定义的集合中概率性地选择频谱感测持续时间。如果感测到主用户（PU）不活动，则CR用户立即访问信道。CR用户优化的感知持续时间概率，以最大限度地提高其平均数据服务速率与约束的稳定性的主要和认知队列。优化问题分为两个子问题。第一个是线性分式规划，另一个是线性规划。这两个子问题都可以有效地解决。
2013-09-25 cs.IT cs.NI math.IT
On Spectrum Sharing Between Energy Harvesting Cognitive Radio Users and Primary Users
本文研究了一个可充电的次要用户（SU）共享频谱与一个主要用户（PU）插入到一个可靠的电源的最大次要吞吐量。SU维持有限的能量队列，并从自然资源和主射频（RF）传输中收获能量。我们提出了一个功率分配策略在PU和SU的吞吐量上的PU和分析其效果。此外，我们研究了突发到达PU上的SU从RF传输中收获的能量的影响。此外，我们调查的自然资源上的SU吞吐量的能量收集率的影响。我们假设衰落信道和计算精确的封闭形式的表达式由SU下衰落收获的能量。结果表明，所提出的功率分配策略以及在SU处实施的RF能量收集增强了主链路和辅链路的吞吐量。
2014-07-30 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Random Access and Random Spectrum Sensing for an Energy Harvesting Cognitive Radio with and without Primary Feedback Leveraging
我们考虑具有能量收集能力的次级用户（SU）。我们设计的SU，其中包括随机频谱感知和随机接入，并利用主自动重传请求（ARQ）反馈的接入方案。我们研究两个问题的配方。在第一个问题的制定，我们所提出的计划的稳定区域的特征。感知和访问概率的获得，使得二级吞吐量最大化的约束下，主，二级队列是稳定的。而在第二个问题的制定，获得的感测和访问概率，使得辅吞吐量最大化的主队列的稳定性下，并保持主排队延迟低于一个指定的值，需要保证一定的服务质量（QoS）的主用户（PU）。我们认为频谱感知错误，并假设多包接收（MPR）的能力。数值结果表明，我们提出的系统的增强性能。
2014-04-27 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Random Access and Random Spectrum Sensing for an Energy Harvesting Cognitive Radio
我们考虑具有能量收集能力的次级用户。我们设计的接入方案的次级用户，其中包括随机频谱感知和随机接入，并利用主自动重传请求（ARQ）反馈。获得的感测和访问概率，使得辅助吞吐量最大化的约束下，主要和次要队列是稳定的，并且主要的排队延迟保持低于一个指定的值，需要保证一定的服务质量（QoS）的主要用户。我们认为频谱感知错误，并假设多包接收（MPR）的能力。数值结果表明，我们提出的系统的随机接入系统的增强性能，并证明利用主反馈的好处。
2012-08-28 cs.IT cs.NI math.IT
Resource Allocation and Outage Analysis for An Adaptive Cognitive Two-Way Relay Network
针对多中继认知无线电网络，研究了一种自适应双向中继协作机制，以提高二次传输性能。推导了仅需统计信道信息时，最小化二次中断概率的功率分配和中继选择方案。在主传输的服务质量服务质量以主中断概率为约束的条件下，推导出了次中断概率的精确闭式表达式。为了更好地理解主用户干扰对二次传输的影响，我们进一步研究了当主用户信噪比趋于无穷大时，二次中继网络的渐近行为，包括功率分配和中断概率。仿真结果说明了所提出的方案的性能。
2017-05-05 cs.IT cs.NI math.IT
Spatial Sensing and Cognitive Radio Communication in the Presence of A $K$-User Interference Primary Network
本文研究了认知无线电（CR）通信在$K$ -用户多输入多输出（MIMO）干扰信道下作为主网络的可行性。假设主干扰网络具有未使用的空间自由度（DoF），我们首先研究关于次发射机处的天线数量的充分条件，在该条件下，次系统可以通信，同时不对主接收机造成干扰。我们表明，为了最大限度地提高效益，二次发射机应该至少有相同数量的天线作为主系统的空间自由度。然后，我们推导出次级预编码和解码矩阵，以具有零干扰泄漏到主网络中，同时使次级接收机处的信号与干扰加噪声比（SINR）最大化。由于二次通信的成功取决于未使用的DoF的可用性，因此我们提出了一种基于接收信号协方差矩阵的特征值分析的快速感知方法，以确定未使用的DoF或等效空间空洞的可用性。由于所提出的快速感知方法不能识别不活动的主流的索引，我们还提供了一个精细的感知方法的基础上广义似然比检验（GLRT），以确定个别主流的情况。仿真结果表明，所提出的CR感测和传输方案，在实践中，可以提供一个显着的吞吐量，同时不造成干扰的主要接收机，和感测检测的空间空洞的主要网络具有较高的检测概率。
2014-09-12 cs.IT cs.NI math.IT
Interference-Aided Energy Harvesting: Cognitive Relaying with Multiple Primary Transceivers
我们考虑一个频谱共享的情况下，一个次级发射机（ST）通过解码和转发次级中继（SR）与其目的地通信的干扰存在下，从多个主发射机。SR从接收到的包括主要干扰的射频信号中获取能量，并使用它将信息转发到次要目的地。继电器采用时间切换策略，随着时间的推移在能量收集和信息解码之间切换。在ST和SR的主要中断约束和峰值功率约束下，为了确定平均次级吞吐量，我们推导出精确的次级中断概率和遍历容量的解析表达式，分别表征延迟限制和延迟容忍传输。我们还研究了主收发器的数量和峰值功率约束对最佳能量收集时间的影响，最大限度地提高了次级吞吐量。通过利用主干扰作为能量源，与为了能量收集目的而忽略主干扰的情况相比，次级网络实现了更好的吞吐量性能。最后，我们考虑的情况下，ST也收获能量从主传输和比较其吞吐量性能与非能量收获ST的情况下。
2017-07-14 cs.IT cs.NI math.IT
Interference-Assisted Wireless Energy Harvesting in Cognitive Relay Network with Multiple Primary Transceivers
我们考虑一个频谱共享的情况下，一个次要的网络与多个收发器的主要网络共存。次级网络由能量受限的解码转发次级中继器组成，该次级中继器在存在来自多个初级发射器的干扰的情况下辅助次级发射器与目的地之间的通信。次中继从接收到的射频信号中获取能量，该射频信号包括来自次发射机的信息信号和主干扰。然后，所收集的能量被用于解码次级信息并将其转发到次级目的地。在中继器处，我们采用时间切换策略，由于其简单性，可以随着时间的推移在能量收集和信息解码之间切换。具体来说，我们推导出一个封闭形式的表达下的主要中断约束和峰值功率约束下的二次发射机和中继的二次中断概率。此外，我们调查的最佳能量收集持续时间，最大限度地减少二次中断概率的主收发器的数量的效果。通过在能量收集阶段利用主干扰作为有用的能量源，次级网络实现了更好的中断性能。
2015-09-02 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Cooperative Cognitive Relaying and Spectrum Access for an Energy Harvesting Cognitive Radio: Reinforcement Learning Approach
Qatar University（卡塔尔大学）；Nile University（尼罗河大学）
在本文中，我们考虑了认知环境下的合作通信的背景下，认知无线电（CR）用户被假定为网络的自组织中继。假设CR用户和PU是能量采集器。CR用户协作地中继主用户（PU）的一些未递送的分组。具体地，CR用户将未递送的主分组的一部分存储在中继队列（缓冲器）中。它使用时隙上的适当动作来管理未递送的主分组到其中继队列的流。此外，它具有在空闲时隙（PU的队列为空的时隙）选择用于信道接入的所用队列的决定。假设一个数据包传输消耗一个能量包。最优策略根据主用户和CR用户到达数据和能量队列的速率以及信道的连通性而变化。CR用户通过承担中继未递送的主分组的责任来为PU节省能量。随着时间的推移，它最佳地组织自己的能量包以最大化其收益。
2014-07-08 cs.IT cs.LG cs.NI
Sensing-Throughput Tradeoff in Cognitive Radio With Random Arrivals and Departures of Multiple Primary Users
本文分析了在多个主用户随机到达和离开的情况下，一个次用户的感知吞吐量权衡问题。我们首先研究的情况下，PU改变他们的状态，只有在SU的感测期间。然后，我们推广到的情况下，PU改变状态随时在SU帧，并比较后者的情况下与前者的最佳感测时间和SU吞吐量。我们还研究了PU流量参数和PU数量对SU的感知吞吐量权衡的影响。结果表明，虽然PU的数量的增加减少了SU的最佳感测时间，找到一个空闲的PU信道的机会同时减少，反过来，减少SU的吞吐量。最后，我们通过蒙特卡罗模拟验证了分析。
2015-01-13 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Transmit Power Allocation for MIMO Two-Way Cognitive Relay Networks with Multiple Relays
在这封信中，我们考虑了一个多输入多输出的双向认知无线电系统下的频谱共享的情况下，主用户和次用户在同一频带上工作。次级终端旨在使用多个中继来彼此交换不同的消息，其中每个中继采用放大转发策略。我们的工作的主要目标是最大限度地提高二次和率允许共享频谱与主用户尊重主用户容忍干扰阈值。在这种情况下，我们推导出一个封闭形式的表达式分配给每个天线的终端的最佳功率。然后，我们讨论了一些系统参数对性能的影响，在数值结果部分。
2013-11-04 cs.IT cs.NI math.IT
On Information and Energy Cooperation in Energy Harvesting Cognitive Radio
本文考虑了主用户和次用户都是能量收集节点时，主用户和次用户在信息和能量两个层面上的合作。特别地，辅助发射机帮助中继主消息，并且进而获得频谱接入作为奖励。此外，如果次级发射器是能量受限的，则初级发射器向次级发射器供应能量，这促进了不间断的协作。我们解决这个两级合作在一个有限的地平线与有限的电池约束在二次发射机。在保证主用户和次用户速率保证的同时，我们的目标是最大化主用户速率。我们开发了一个迭代算法，获得最佳的离线电源政策的主要和次要用户。为了深入了解最优解的结构，我们研究了特定的场景。此外，我们还研究了二次速率约束和有限电池对一次速率和合作概率的影响。我们表明，联合信息和能源合作增加了合作的机会，并实现了显着的收益率只有信息合作。
2015-07-16 cs.IT cs.NI math.IT
Energy-Efficient Cooperative Cognitive Relaying Schemes for Cognitive Radio Networks
我们研究认知无线电网络，其中主用户（PU）可以与认知无线电用户（即，次级用户（SU））用于其数据分组的传输。PU被假定为以时隙方式操作的缓冲节点，其中时间被划分为等长的时隙。我们开发了两个计划，涉及主要和次要用户之间的合作。为了满足某些服务质量（QoS）要求，用户共享时隙持续时间和信道频率带宽。此外，SU可以利用主反馈消息来进一步增加其数据率并满足PU QoS要求。所提出的合作方案的设计，使得SU数据率最大化的约束下，PU的平均排队延迟保持小于平均排队延迟的情况下，非合作PU。此外，所提出的方案保证了PU队列的稳定性，并保持SU发出的平均能量低于一定值。所提出的方案还提供了更强大的和潜在的连续服务的SU相比，在认知网络中的传统做法，其中SU发送的频谱空洞和沉默会话的PU。我们包括主要的源突发，感知错误，和反馈解码错误的分析，我们提出的合作计划。优化问题是离线解决的，需要一个简单的二维基于网格的搜索优化变量。数值结果表明，在SU数据率和PU吞吐量，平均PU的延迟，和平均PU节能方面的合作计划的有益收益。
2017-10-26 cs.IT cs.NI math.IT
Outage Analysis of Spectrum Sharing Energy Harvesting Cognitive Relays in Nakagami-$m$ Channels
能量收集（EH）认知中继是解决频谱利用效率低下问题的一个令人兴奋的解决方案，同时实现绿色通信和空间多样性。在频谱共享的情况下，我们调查的认知中继网络的性能，其中一个次要的源与其目的地通过Nakagami- $m$信道通过解码和转发EH中继通信，同时保持低于预定义的阈值的主用户的中断概率。具体来说，我们推导出一个封闭形式的表达二次中断概率，并表明它是一个功能的概率EH中继有足够的能量进行中继，这反过来又取决于能量收集和消费率的EH中继和主要中断概率阈值。我们还表明，放松主要中断约束可能并不总是有利于认知EH中继网络由于中继的发射功率的能量约束的限制。
2015-08-30 cs.IT cs.NI math.IT
Underlay Cognitive Radios with Capacity Guarantees for Primary Users
为了有效地利用频谱，认知无线电利用信道状态信息（CSI）的知识来优化次用户（SU）的性能，同时限制对主用户（PU）的干扰。本文中的算法被设计为最大化SU的加权遍历和容量，SU正交传输并同时遵守约束限制：i）对每个PU接收器造成的长期（遍历）容量损失; ii）每个PU接收器处的长期干扰功率;以及iii）每个SU发射器处的长期功率。还讨论了考虑i）和ii）的短期对应物的制剂。虽然长期容量约束是非凸的，由此产生的优化问题表现出零对偶间隙，可以有效地解决在对偶域。最优分配方案（功率和速率负载、要接入的频带和要激活的SU链路）是主网络和辅网络的CSI以及与长期约束相关联的拉格朗日乘数的函数。最优的资源分配算法首先设计的假设下，CSI是完美的，然后修改需要适应不同形式的不完美的CSI（量化，噪声，和过时的）进行了分析。
2012-12-18 cs.IT cs.NI math.IT
Cooperation and Underlay Mode Selection in Cognitive Radio Network
在这项研究中，我们提出了一种新的方法，在认知无线电网络的合作和协作模式选择。我们的特点是我们提出的混合频谱共享方法的最大可实现的吞吐量。假设混合频谱共享，其中次用户（SU）可以在两种模式下接入主用户（PU）信道，即具有准入控制的协作模式或非协作模式。除了在覆盖模式下接入信道之外，允许次用户占用主用户当前占用的信道，但是具有小的发射功率。增加网络访问模式为二级用户传输数据提供了更多的机会。提出了次用户只有在主用户直接链路信道良好或预测为非中断状态时才能利用GPRS接入。因此，次用户可以在与主用户的频谱共享和协作之间切换。混合接入通过监控主链路的状态来调节。通过观察仿真结果，所提出的模型在最大次用户吞吐量方面比传统的合作和非合作方案的系统性能得到显着的改善。
2016-04-13 cs.IT cs.NI math.IT
Spectrum Sharing in Cooperative Cognitive Radio Networks: A Matching Game Framework
动态频谱接入允许未授权无线用户（次要用户）在机会主义或合作的基础上动态地接入来自传统频谱持有者（主要用户）的授权频带。在本文中，我们专注于合作频谱共享的无线网络中的多个主要和多个次要用户。特别是，我们研究的合作伙伴的选择和资源分配的匹配理论框架内的问题，其中的主要和次要用户的目标是优化他们的公用事业的传输速率和功耗。我们提出了一个分布式算法来找到解决方案的匹配游戏，结果在一个稳定的匹配之间的集合的主要和次要用户。分析和数值结果表明，所提出的匹配模型是一种很有前途的方法下，主用户和次用户的效用函数最大化。
2015-12-02 cs.IT cs.NI math.IT
Spectrum Monitoring Using Energy Ratio Algorithm For OFDM-Based Cognitive Radio Networks
提出了一种基于正交频分复用（OFDM）的认知无线电频谱监测算法，该算法能够在次用户传输过程中检测主用户的重现。所提出的技术降低了必须执行频谱感测的频率，并且大大减少了主传输的开始与其被次级网络检测之间的经过时间。这是通过感测多个预留OFDM子载波上的信号强度的变化来完成的，使得快速检测到主用户的再现。此外，OFDM损伤，如功率泄漏，窄带干扰（NBI），和载波间干扰（ICI）的影响进行了研究，并研究了它们对所提出的技术。理论分析和仿真实验均表明，\emph{energy ratio}算法能够有效、准确地检测出主用户的出现。此外，我们的方法实现了高免疫力的频率选择性衰落信道的单和多接收天线系统，与一个传统的能量检测器的复杂性，大约是两倍。
2015-06-20 cs.IT cs.NI math.IT
Power Control for Maximum Throughput in Spectrum Underlay Cognitive Radio Networks
研究了频谱共享认知网络中用户的功率分配问题。我们的目标是找到一种功率控制方案，该方案为主用户和次用户分配发射功率，以便最大化整体网络吞吐量，同时保持主用户的服务质量（QoS）大于某个最小限制。由于我们的问题的最优解是计算上难以处理的，由于优化问题是非凸的，我们提出了一个迭代算法的基础上顺序几何规划，证明了收敛到至少一个局部最优解。我们使用所提出的算法，以显示如何频谱复用网络将实现更高的吞吐量与次要用户的操作比与主要用户单独操作。此外，我们通过模拟表明，在主吞吐量的损失，由于二级用户的准入是伴随着总的主发射功率的减少。
2010-02-08 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Spectrum Access for Cognitive Radios
在本文中，我们研究了一个时隙的认知设置与缓冲的主要和次要用户。为了减轻误检和虚警概率的负面影响，提出了一种新的频谱接入机制的设计。我们提出两个方案。首先，SU感测主信道以利用静默时段，如果PU被宣布为空闲，则SU以某个接入概率$a_s$随机接入信道。第二，除了在PU空闲的情况下接入信道之外，如果SU被声明为以某个接入概率$b_s$繁忙，则SU可能接入信道。通过求解一个优化问题，在给定主队列稳定性约束条件下，最大化次服务率，得到了作为误检、虚警和平均主到达率函数的访问概率.此外，我们提出了一个可变的感知持续时间计划，SU优化的最佳感知时间，以实现最大的稳定吞吐量的网络。结果表明，所提出的方案的性能增益比传统的传感方案。我们提出了一种基于主反馈信道估计PU的平均到达率和中断概率的方法，即，应答（ACK）和否定应答（NACK）消息。
2013-03-24 cs.IT cs.NI math.IT
Distributed Power Allocation and Channel Access Probability Assignment for Cognitive Radio
在本文中，我们提出了一个分布式优化的框架，在ad hoc认知无线电网络中的次用户的传输策略。特别地，所提出的方法允许次级用户设置它们的发射功率和信道接入概率，使得平均而言满足主网络和次级网络两者的服务质量。所考虑的系统假定几个主要和次要收发器对，并且假定在主要和次要用户之间以及次要用户之间没有合作或信息交换。中断概率，因此连接概率，是来自系统，并用于定义一个新的性能指标的优化问题，使用工具从随机几何。我们将此度量称为成功传输的空间密度。我们通过数值评估来证实我们的推导。我们进一步证明，即使在没有任何形式的合作，可以达到一个可接受的服务质量在认知无线电环境。
2016-02-04 cs.IT cs.NI math.IT
Cognitive Radio Transmission Strategies for Primary Markovian Channels
认知无线电系统中的一个基本问题是认知无线电不知道主信道状态，因此不知道它对主许可证持有者造成的实际损害的量。感测主发射器在这方面没有帮助。为了解决这个问题，我们假设在本文中，认知用户可以窃听的ACK/NACK自动重传请求（ARQ）反馈从主接收器到主发送器。假设主信道状态遵循马尔可夫链，该反馈向认知无线电给出主链路质量的指示。基于收到的ACK/NACK，我们设计的认知无线电的最佳传输策略，以最大限度地提高主，辅吞吐量的加权和。在网络操作期间使用的实际权重由提供给主链路的保护程度确定。我们首先用公式表示具有一般状态数的信道的问题。然后，我们研究了一个两态模型，在那里我们描述了一个跨越初级-次级速率区域边界的方案。此外，我们研究了一个三态模型，我们得出的最优策略，使用动态规划。我们还扩展了我们的两个状态模型的两个信道的情况下，二级用户可以决定在一个特定的信道上传输或不传输。我们提供了我们的最佳策略的数值结果，并比较它们与简单的贪心算法的主要信道参数的范围。最后，我们调查的情况下，一些参数是未知的，并使用隐马尔可夫模型（HMM）学习。
2012-11-25 cs.NI
Comparison between Poissonian and Markovian Primary Traffics in Cognitive Radio Networks
认知无线电作为传统通信网络中频谱利用率不足的关键成本效益解决方案引起了人们的极大兴趣。这项工作的目的在于进行性能评估的端到端的消息传递下的马尔可夫和泊松的主要业务在有损认知无线电网络。我们的目标是推断出最合适的条件，有效的辅助服务提供根据认知无线电网络的特点。同时，我们对认知无线电中的许多尚未解决的问题进行了一般性的分析，但最后只考虑了两个关键方面，即不可预见的主要回收以及由于频谱共享而导致的认知传输冲突。一些图表，鉴于平均频谱效率，已经计算和绘制报告的一些比较结果，对于一个给定的视频传输下的马尔可夫和泊松主要中断。
2012-06-01 cs.NI stat.AP
Maximum Throughput of a Cooperative Energy Harvesting Cognitive Radio User
在本文中，我们研究的最大吞吐量的饱和可充电次用户（SU）共享频谱与主用户（PU）。SU以一定的收获率从环境中收获能量包（令牌）。假设所有的发射机都有数据缓冲器来存储输入的数据包。除了其自身的业务缓冲器之外，SU还具有用于存储用于中继的被准许的主分组的缓冲器;以及用于存储从环境中收获的能量令牌的缓冲器。我们提出了一个新的合作认知中继协议，允许SU中继一小部分未交付的主要数据包。我们考虑干扰信道模型（或多包接收（MPR）信道模型），并发传输可以生存的干扰，具有一定的概率，其特征在于补充的信道中断。该协议充分利用了主队列的突发性和接收端的MPR能力。此外，它在次级吞吐量最大化的目标下有效地消耗次级能量令牌。我们的数值结果显示了合作的好处，接收器的MPR能力，和二次能量队列到达率的系统性能从网络层的角度来看。
2014-07-08 cs.IT cs.NI math.IT
On the Design of Relay--Assisted Primary--Secondary Networks
使用$N$认知中继，以协助主要和次要的传输在时隙的认知设置与一个主要用户（PU）和一个次要用户（SU）的影响。提出了一种用于信道感知的重叠频谱感知策略，其中SU在从时隙开始的$τ$秒内感知信道，而认知中继在从时隙开始的$2 τ$秒内感知信道，从而为SU提供了相对于中继的固有优先级。中继在$[0,τ]$间隔上感测信道以检测主要活动，并在$[τ,2τ]$间隔上感测信道以检测次要活动。中继帮助PU和SU传递它们未传递的分组，并在两者都空闲时进行传输。研究了两个基于优化的公式与服务质量的约束，包括排队延迟。这两种情况下的完美和不完美的频谱感测进行了研究。这些结果显示了中继的好处及其增强初级和次级性能的能力，特别是在PU和SU发射机与其各自的接收机之间没有直接链路的情况下。三个分组解码策略在中继也进行了研究，并比较它们的性能。
2014-05-20 cs.IT cs.NI math.IT
Probabilistic Band-Splitting for a Buffered Cooperative Cognitive Terminal
在本文中，我们提出了一个认知协议，涉及初级和次级用户之间的合作。除了自己的队列之外，次要用户（SU）还有一个队列来存储，然后中继未发送的主要数据包。当主队列非空时，SU保持空闲并尝试解码主分组。当主队列为空时，SU将总信道带宽分成两个正交子带，并将每个子带概率地分配给队列。我们所提出的协议的优势，优先认知中继（PCR）协议中，SU分配的优先级在传输中的主要数据包超过自己的数据包。我们提出了两个问题的配方，一个基于吞吐量和其他延迟。这两个优化问题被证明是一个给定的带宽分配的线性规划。数值结果表明所提出的协议的好处。
2014-07-08 cs.NI
Improved Spectrum Mobility using Virtual Reservation in Collaborative Cognitive Radio Networks
认知无线电技术将使一组次级用户（SU）能够机会性地使用授权给初级用户（PU）的频谱。当该PU出现在特定频带上时，占用该频带的任何SU都应该为PU释放该频带。通常，SU可以协作以减少认知用户对主网络的影响并提高SU的性能。本文提出并分析了协作认知网络中虚拟预约的性能。虚拟预留是一种新的链路维护策略，旨在通过充分利用频谱资源来最大化认知网络的吞吐量。我们的性能评估显示显着的改善，不仅在SU的阻塞和强制终止概率，但也在认知用户的吞吐量。
2013-10-09 cs.IT cs.NI cs.PF
Primary User-aware Network Coding for Multi-hop Cognitive Radio Networks
网络编码在提高传统ad-hoc网络性能方面已被证明是有效的。在本文中，我们研究使用网络编码，以提高多跳认知无线电网络的吞吐量。我们将网络编码吞吐量最大化问题表述为一个图论问题，其中不同的约束条件和主用户的特性被映射到图结构。NS 2仿真结果表明，在不同的主用户密度、流量负载和频谱可用性的情况下，该算法可以使受限次用户网络的吞吐量提高150%~ 200%.
2014-08-09 cs.NI
On Optimizing Cooperative Cognitive User Performance under Primary QoS Constraints
我们研究的问题，优化性能的认知无线电用户的机会实时应用的主要用户的服务质量（QoS）的约束。两个约束优化问题，制定第一个问题是最大限度地提高次要用户的吞吐量，而第二个问题是最小化次要用户的平均延迟，受到一个共同的约束的主要用户的平均延迟。尽管优化问题很复杂，但由于其非凸性，我们将第一个问题转化为一组线性规划，将第二个问题转化为一组拟凸优化问题。我们证明了这两个问题是等价的，具有相同的可行集和最优解。我们表明，通过数值计算结果，建议的合作政策之间的最佳妥协，提高次要用户的QoS和满足主要用户的QoS要求。
2016-03-31 cs.NI
Cognitive MAC Protocols Using Memory for Distributed Spectrum Sharing Under Limited Spectrum Sensing
认知无线电的主要挑战包括在物理（PHY）层进行频谱感知以检测主用户的活动，以及在媒体访问控制（MAC）层进行频谱共享以协调共存的次用户之间的访问。在本文中，我们考虑一个认知无线电网络中，一个主用户共享一个信道与次用户不能区分的信号的主用户从一个次用户。我们提出了一类分布式认知MAC协议，以实现有效的频谱共享之间的次用户，同时保护主用户免受潜在的干扰，次用户。通过使用具有单时隙存储器的MAC协议，我们可以获得高的信道利用率的次要用户，同时限制在一个低水平的干扰的主要用户。本文的结果表明，利用认知无线电网络中的MAC设计，以克服在物理层的频谱感知的限制，以及在MAC层实现频谱共享的可能性。
2010-07-02 cs.NI
A Soft Sensing-Based Cognitive Access Scheme Exploiting Primary Feedback
在本文中，我们研究了认知频谱接入方案中，次要用户利用主要的反馈信息。我们考虑采用随机接入方案的覆盖次级网络，在该方案中次级用户通过作为频谱感测度量的函数的某些接入概率来接入信道。在设置我们的问题，我们假设次要用户可以窃听主链路的反馈。我们从排队论的角度研究了认知无线电网络。访问概率是通过求解二级吞吐量最大化问题来确定的，该问题受到对主队列稳定性的约束。首先，我们制定我们的问题，发现是非凸的。然而，我们有效地解决了它，利用二级吞吐量方程的结构。我们的计划产生改善的结果，无论是，次要用户的吞吐量和主要用户的数据包延迟。此外，它非常接近最佳的基因辅助计划，其中次要用户的行为后，假定完美的知识的主要用户的活动。
2012-04-08 cs.NI math.OC
Cramer-Rao Bounds for Joint RSS/DoA-Based Primary-User Localization in Cognitive Radio Networks
关于授权主用户（PU）的位置的知识可以使认知无线电（CR）网络中的几个关键功能，包括改进的时空感测，智能位置感知路由，以及协助频谱政策的执行。在本文中，我们认为可实现的精度PU定位算法，联合利用接收信号强度（RSS）和到达方向（DoA）的测量，通过评估克拉美-罗界（CRB）。以前的作品分别评估的CRB的RSS和DoA的定位算法，并假设DoA估计误差方差是一个固定的常数或独立的RSS。我们推导出CRB联合RSS/DoA为基础的PU定位算法的基础上的数学模型的DoA估计误差方差作为RSS的函数，对于一个给定的CR放置。与实际的定位算法和几个关键参数，如节点数，天线和样本数，信道遮蔽方差和相关距离的影响进行了比较，可实现的精度进行了深入的分析和讨论。我们还推导出封闭形式的渐近CRB均匀随机CR放置，并进行理论和数值研究所需数量的CR，使渐近CRB紧密近似的CRB的数值积分为一个给定的位置。
2012-07-05 cs.IT cs.NI cs.PF
Age of Information-Aware Cognitive Shared Access Networks with Energy Harvesting
研究带能量收集的认知共享接入网络在主用户AoI约束下的性能，通过引入能量收集区和保护区管理干扰与能量，分析主用户在三种数据包管理策略下的AoI表现。
2025-10-13 cs.NI
Blind Cognitive MAC Protocols
Nile University（尼罗河大学）；Ohio State University（俄亥俄州立大学）
我们考虑认知媒体访问控制（MAC）协议的设计，该协议使得未授权（辅助）发射机-接收机对能够在一组授权信道的空闲时段上进行通信，即，的主要网络。目标是最大化数据吞吐量，同时保持次级用户之间的同步，并避免与授权（主）用户的干扰。没有关于主业务的统计信息被假定为对次用户先验可用。我们调查两个不同的感知场景。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，次发射机仅感测一个信道。在这两种情况下，我们提出了MAC协议，有效地学习统计的主要交通在线。我们的仿真结果表明，建议的盲协议渐近实现的吞吐量时，获得的先验知识的主要流量统计。
2008-10-08 cs.LG cs.NI
Renewal-Theoretical Dynamic Spectrum Access in Cognitive Radio Networks with Unknown Primary Behavior
认知无线电网络中的动态频谱接入可以大大提高频谱利用率。然而，当次用户（SU）动态地利用主用户（PU）的许可信道时，干扰可能被引入主用户（PU）。如果SU可以与PU的时隙同步，则干扰主要是由于它们对主信道的不完善的频谱感测。然而，如果SU不知道PU的确切通信机制，则可能发生额外的干扰。本文提出了一种动态频谱接入协议，该协议适用于具有未知主要行为的SU，并研究了其动态接入所引起的干扰。通过分析SU在主信道中的动态行为，证明了SU的通信行为是一个更新过程。基于更新理论，我们量化了SU引起的干扰，并导出了相应的封闭表达式。在干扰分析的基础上，研究了在满足PU通信服务质量（QoS）和二级网络稳定性的约束下，如何优化SU的性能。最后，仿真结果验证了我们的分析的有效性。
2011-11-21 cs.NI
Mitigating selfish primary user emulation attacks in multi-channel cognitive radio networks: A surveillance game
主用户仿真攻击（PUEA）是认知无线电网络（CRN）中的一个严重安全问题，攻击者通过仿真主用户信号来限制用户在被攻击信道上的二次接入。执行PUEA以自私地占用更多信道的用户被称为自私PUEA攻击者。网络管理员可以对不允许的信道采取监视过程，以识别自私PUEA攻击者的非法信道占用，从而减轻自私PUEA。确定监视策略，特别是在多信道环境中，对于确保网络操作的公平性是必要的。在本文中，我们制定了一个游戏，称为多通道监视游戏，自私的攻击和监视过程中的多通道CRNs。采用序列形式表示法确定博弈的纳什均衡。我们表明，执行所获得的NE监视策略显着减轻自私的PUEA。
2016-04-19 cs.GT cs.NI
Binary Inference for Primary User Separation in Cognitive Radio Networks
频谱感知是近年来认知无线电（CR）网络研究的热点，次要用户（SU）不断地监视信道条件以检测主要用户（PU）的存在。在本文中，我们超越频谱感知，并介绍了PU分离问题，这涉及到的问题，区分和表征PU的背景下，协同频谱感知和监测选择。监视器的观测值被建模为PU的底层二进制源的布尔或混合。我们首先证明使用的二进制或混合模型，而不是传统的线性混合模型，通过模拟研究。然后，我们设计了一种新的二进制推理算法的PU分离。不仅揭示了PU-SU关系，而且还可以推断PU在每个时隙的传输统计和活动。仿真结果表明，在没有任何先验知识的PU的活动，该算法实现了高的推理精度，即使在存在噪声的测量。
2010-12-06 cs.NI
Stable Throughput Region of Cognitive-Relay Networks with Imperfect Sensing and Finite Relaying Buffer
在这封信中，我们得到了稳定的吞吐量区域的认知中继方案与有限的中继缓冲区和不完美的感知。分析调查的影响，次用户的有限中继能力下的不同场景的主要，次要和中继链路中断。此外，我们证明了漏检和虚警概率的主要和次要用户的可实现的吞吐量的效果。
2018-03-18 cs.NI
Distributed Fuzzy Optimal Spectrum Sensing In Cognitive Radio
频谱是一种稀缺资源，必须有效利用，认知无线电是解决频谱利用不足的一种很有前景的方案。频谱感知是减轻次用户对主用户干扰的关键功能。认知无线电必须检测到主用户的存在，并且如果主用户检测到，则立即为主用户腾出频带。在协作感知中，每个认知无线电通过报告信道将其决策通知给融合中心。报告信道不是无错误的，这导致由于多径衰落和阴影而导致的次级的决策或信息的损坏。研究了分布式模糊最优协作频谱感知问题。研究了基于模糊检测的数据与决策融合问题。仿真结果表明，与AND，OR和多数规则相比，传感器性能有明显的改善。该方法在总恶意二次用户数为1/3的情况下实现了频谱感知的最优性。该方案优于恶意用户的存在。
2013-03-09 cs.NI
Detection Of Primary User Emulation Attack (PUEA) In Cognitive Radio Networks Using One-Class Classification
认知无线电技术的基础是对授权用户（或主用户）拥有的频谱的主动使用。因此使用频谱的未授权（或次要）用户机会性地依赖于频谱感测来确定主要用户信号的存在。在这样的上下文中，攻击者可以模仿主用户（PU）的行为来欺骗次用户（SU），使其相信存在PU信号，而实际上不存在。这种攻击被称为主用户仿真攻击（PUEA）。恶意用户可能会启动PUEA，意图抓住空闲频带用于自己的传输。另一个原因可能是简单地破坏认知无线电网络（CRN）的功能。这项工作研究了使用一类分类检测PUEA在基于基础设施的CRN。我们认为，在融合中心收集的传感数据主要用于协同频谱感知（CSS）可以用来表征PU信号。由此学习的PU信号特征可以帮助区分PU信号与PU信号仿真。特别是，我们研究一类分类技术的使用，即，隔离森林，支持向量机（SVM），最小协方差行列式（MCD）和局部离群因子（LOF）检测PUEA攻击。仿真结果支持了单类分类检测PUEA的有效性。
2021-06-21 cs.NI eess.SP
Opportunistic Adaptive Relaying in Cognitive Radio Networks
将认知无线电技术与用户协作相结合可以对主传输和次传输都有利。在本文中，我们提出了第一个中继方案的认知无线电网络（称为“自适应中继方案1”），其中一个中继节点可以协助主或二次传输的目的是提高中断概率的二次传输相对于一个主要的中断概率阈值。在瑞利衰落信道下，推导了该方案的二次中断概率的上界表达式。数值和仿真结果表明，该方案的二次中断概率低于其他中继方案。然后，我们扩展所提出的方案的情况下，中继节点有能力解码的主要和次要的信号，也可以同时协助两个传输。仿真结果表明，由于这种扩展的二次中断概率的性能改善，可以得到。
2012-01-13 cs.NI
Reinforcement Learning Based Transmission Strategy of Cognitive User in IEEE 802.11 based Networks
认知无线电的传统概念是主用户和次用户以复用方式共存。我们考虑在基于IEEE802.11的网络中的机会信道接入方案，该方案受到干扰减轻方案的影响。根据协议规则和消息传递的约束，次用户不知道主用户的确切状态。在本文中，我们提出了一种在线算法辅助辅助确定退避计数器或空闲的决定，利用未被主用户占用的时间/频率槽。提出的算法是基于传统的强化学习技术，即Q学习。仿真已经进行，以证明该算法的强度，并与我们的当代解决方案，这个问题的次要用户是知道一些状态的主要用户的结果进行了比较。
2015-10-15 cs.NI
Securing Cognitive Radio Networks against Primary User Emulation Attacks
认知无线电（Cognitive Radio，CR）是下一代无线网络中的一项重要技术，能够有效利用有限的频谱资源，满足人们对无线应用和服务的需求。安全是CR网络中一个非常重要但尚未得到很好解决的问题。在本文中，我们专注于CR网络中的主用户仿真（PUE）攻击所带来的安全问题。我们提出了一个全面的介绍PUE攻击，从攻击原理和它对CR网络的影响，检测和防御方法。为了保护CR网络免受PUE攻击，提出了一种两级数据库辅助检测方法来检测此类攻击。能量检测和位置验证相结合，以实现快速可靠的检测。针对CR网络在PUE攻击下性能下降的问题，提出了一种基于接纳控制的防御方法。说明性的结果，以证明所提出的检测和防御方法的有效性。
2013-08-28 cs.ET cs.NI
