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
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
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
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
Maximum Throughput for a Cognitive Radio Multi-Antenna User with Multiple Primary Users
我们研究了一个认知无线电的情况下，涉及一个单一的认知发射机配备$\mathcal{K}$天线共享频谱与$\mathcal{M}$主要用户（PU）在正交频带上传输。每个终端都有一个队列来存储它的输入流量。我们提出了一种新的协议，认知用户发送其数据包在一个信道上形成的聚集的不活跃的主频带。我们研究了PU的数量，感知错误，和天线的数量上的最大二级稳定吞吐量的影响。
2014-06-09 cs.IT cs.NI math.IT
Dead Zone Penetration Protocol for Cognitive Radio Networks
当前认知无线电网络的路由协议受到主用户频繁活动的严重影响。在出现的主用户的干扰范围内的节点不被允许发送，因此利用这些节点的现有路由必须经历路由维护阶段。这自然会提供到目的地的其他路由，这可能会导致额外的延迟或增加分组排队开销。在这项工作中，提出了一种新的路由维护协议，允许现有的路由，以忍受事件的主要用户的存在，通过形成相邻节点之间的合作链路，并在主接收器使用合作波束成形的传输为零。我们提出的协议可以与任何现有的路由协议，从而实现模块化。大量的模拟证明，我们提出的协议优于现有的路由维护技术的端到端的延迟和丢失率，以最小的开销。
2013-09-22 cs.NI
Particle Swarm Optimization Approaches for Primary User Emulation Attack Detection and Localization in Cognitive Radio Networks
主用户仿真攻击（PUEA）是认知无线电网络（CRN）中常见的威胁之一，在该问题中，攻击者模仿主用户（PU）信号欺骗其他次用户（SU），使其离开PU分配的频谱中的空白空间（空闲空间）。在本文中，PUEA检测和定位使用到达时间差（TDOA）定位技术。提出了一种基于粒子群优化（PSO）算法的TDOA测量代价函数求解方法。通过改变标准PSO的惯性权重和加速度常数等参数，开发了PSO变体。这些方法的收敛速度和处理时间与标准的粒子群算法进行了比较。本文首次提出了一种适合于定位问题的粒子群优化算法的设计研究，将被认为是一个很好的指导应用优化算法在无线定位技术。均方误差（MSE）和累积分布函数（CDF）被用来作为评估指标来衡量所提出的算法的准确性。仿真结果表明，所提出的粒子群算法具有更高的精度和更快的收敛速度比标准粒子群算法和泰勒级数估计（TSE）。
2019-01-22 cs.NI
Proactive SRV spectrum handoff protocol based on GCS scheme in cognitive radio adhoc network
认知无线电技术允许次用户在主用户未占用频谱时使用频谱。当主用户需要使用一个被次用户占用的信道时，次用户应该在主用户使用之前主动切换到另一个信道，并腾出所选择的信道，避免了主用户和次用户之间的冲突，提高了主用户和次用户的吞吐量。提出了一种基于贪婪信道选择（GCS）的主动频谱切换协议，避免了次用户之间以及主用户和次用户之间的冲突。在该方案中，主动频谱切换是基于单重调度（SRV）协调方案，因此，次要用户执行主动频谱切换，而不使用公共控制信道。此外，信道选择是分布式的，这导致更高的吞吐量和更低的平均服务时间。提出的主动频谱切换协议与其他主动频谱切换协议进行了比较。仿真结果表明，该协议具有较高的平均吞吐量和较低的平均服务时间，优于其他协议。
2016-11-21 cs.NI
On Characterization of Feasible Interference Regions in Cognitive Radio Networks
在现有技术的干扰管理方案中，如果每个主接收点的认知干扰低于最大阈值，即对应接收点的所谓的干扰温度限制（ITL），则认为所有PU都受到保护。假设这是固定的，与其他主要接收点的ITL值无关，这对应于一个类似盒子的FCIR。在本文中，我们的特点的FCIR { \em上行链路}在蜂窝CRN传输和直接传输的ad-hoc CRN。我们表明FCIR实际上是一个多面体（即，每个主接收点的最大可行认知干扰阈值不是常数，它取决于其它主接收点的最大可行认知干扰阈值）。因此，在实际的干扰管理算法中，为每个主接收点考虑恒定且独立的ITL值是不合适的。这一发现将显着影响设计的实际干扰管理方案的CRN。为了证明这一点，基于所表征的FCIR，我们提出了两种功率控制算法，分别找到不可行和可行CRN中的最大接纳SU数和SU的最大总吞吐量。对于两个不同的目标，我们提出的干扰管理方案优于现有的。
2015-11-26 cs.NI
Power Control in Cognitive Radio Networks: How to Cross a Multi-Lane Highway
我们认为，在认知无线电网络中，次要用户识别和利用瞬时和本地频谱的机会，而不会造成不可接受的干扰，主要用户的功率控制。我们定性地描述了次用户的发射功率对频谱机会的发生和机会检测的可靠性的影响。基于一级网络的泊松模型，我们量化了这些影响：（i）频谱机会的概率相对于二级用户的传输功率呈指数衰减，其中指数衰减常数由一级用户的业务负载给出;（二）可靠的机会检测是在两个极端的制度方面的传输功率之间的比率的次要用户和的主要用户。这样的分析特征，使我们能够研究功率控制的最佳传输吞吐量的约束下的干扰，主要用户。此外，我们揭示了检测主信号和检测频谱机会之间的差异，并展示了物理层频谱感知和MAC层吞吐量之间的复杂关系。示出了该PHY-MAC交互对应用类型和诸如RTS/CTS的握手信令的使用的依赖性。
2009-03-17 cs.NI
Cooperation-based Routing in Cognitive Radio Networks
主用户活动是认知无线电网络中现有路由协议的主要瓶颈。典型的路由协议避开主要用户高度拥塞的区域，只留下一小部分可用链路用于次要路由构建。此外，无线链路容易受到信道损害，如多径衰落，这使得可用链路的质量波动很大。在本文中，我们研究使用合作通信机制，以揭示新的路由机会，提高路由质量，并使真正的主网络和辅助网络的共存。因此，我们建议卧底：一个合作的路由协议，利用现有的位置信息，以协助在路由过程中。具体来说，我们的协议重温了一个基本假设所采取的最先进的路由协议设计的认知无线电网络。使用Undercover，次用户可以通过利用协作通信技术在主用户活动的区域中进行发送，以经由波束成形在主接收机处使传输无效。此外，次级链路质量的提高，使用合作分集。考虑到通常由于合作传输而引起的过度干扰水平，我们允许我们的协议是干扰感知的。因此，根据负面影响的次级流的量来惩罚协作传输。我们评估我们提出的协议的性能通过NS2模拟表明，我们的协议可以提高网络吞吐量的比例达到250%相比，其他流行的认知路由协议，以最小的额外开销。
2016-08-04 cs.NI
Reinforcement Learning Approach for RF-Powered Cognitive Radio Network with Ambient Backscatter
对于具有环境反向散射能力的RF供电的认知无线电网络，当主信道繁忙时，RF供电的次级用户（RSU）可以反向散射主信号以发送其自己的数据或从主信号中获取能量（并存储在其电池中）。然后，当主信道变为空闲时，可以使用所收获的能量来发送数据。为了最大化二次系统的吞吐量，RSU决定何时反向散射以及何时收集能量至关重要。这种最佳决策必须考虑主信道的动态、能量存储能力和要发送的数据。为了解决这个问题，我们提出了一个基于马尔可夫决策过程（MDP）的框架，以优化RSU的决策基于其当前状态，例如，能量、数据以及主信道状态。由于状态信息可能不容易在RSU，我们然后设计了一个低复杂度的在线强化学习算法，引导RSU找到最佳的解决方案，而不需要事先和完整的环境信息。大量的仿真结果清楚地表明，所提出的解决方案实现了更高的吞吐量，即，50%以上，比传统的方法。
2018-08-23 cs.NI
Inter-Sensing Time Optimization in Cognitive Radio Networks
我们考虑一组主要渠道，在一个unslotted的方式，在随机时间切换活动。次要用户感测主要信道以搜索传输机会。如果一个信道被感测到是免费的，次终端发送，如果被感测到是繁忙的，次发射机保持silent.We解决的问题，确定最佳的时间之后，一个主信道需要再次感测取决于感测结果。目标是找到感测间时间，使得平均次级吞吐量最大化，同时对主要网络上造成的最大可容忍干扰施加约束。我们的数值结果表明，通过优化传感相关的检测时间，我们提出的方案减少了由虚警和误检引起的检测错误的影响，并优于单一检测周期的情况。
2010-07-07 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
An Adaptive Primary User Emulation Attack Detection Mechanism for Cognitive Radio Networks
先进信息技术（IT）的激增，特别是物联网（IoT）的广泛传播，使无线频谱成为宝贵的资源。认知无线电网络（CRN）已被公认为是实现通信频带有效利用的关键。由于动态频谱接入的难度大、复杂度高、规则性强等特点，如何保护CRN免受恶意攻击者或自私滥用者的攻击是一个非常具有挑战性的问题。主用户模拟（Primary User Emulation，PUE）攻击是一种容易发起但难以检测的CRN攻击，恶意实体模仿主用户信号，以自私地占用频谱资源或进行拒绝服务（Denial of Service，DoS）攻击。受各种电子设备的物理特征指纹的启发，提出了一种自适应的、真实的PUE攻击检测技术。它利用了攻击者无法模仿的PU传输功能。在这项工作中，由于PU和攻击者之间的内在差异，同时考虑到在实际实现中的约束，传输功率被选为难以模仿的特征之一。实验结果验证了该机制的有效性和正确性。
2018-04-24 cs.NI
Spectrum Sensing with Small-Sized Datasets in Cognitive Radio: Algorithms and Analysis
频谱感知是认知无线电的基本组成部分。如何及时感知主用户的存在是认知无线电网络的关键问题。时间要求是至关重要的，因为违反它将对主要用户造成有害干扰，导致系统范围的故障。我们的工作的动机是提供一个有效的频谱感知方法，以尽快发现主用户。在基于流的实时数据处理的语言中，短时间意味着小尺寸的数据。在本文中，我们提出了一种累积频谱感知方法处理有限大小的数据。利用一种新的协方差矩阵估计方法来逼近真实的协方差矩阵。理论分析是基于浓度不等式和随机矩阵理论，以支持检测性能的要求。通过对一个数字电视信号的仿真实验，将该方法与其他传统方法进行了比较，结果表明，该方法既可以使用较小的数据量，也可以在较低信噪比的环境下工作。
2014-04-24 cs.NI
Adaptation to the Primary User CSI in Cognitive Radio Sensing and Access
在认知无线电（CR）网络中，多个次级网络用户（SU）尝试在宽的潜在频谱上通信而不对主用户（PU）造成显著干扰。频谱感知算法是任何感知策略的关键组成部分。当PU发送器和SU传感器之间的衰落信道的平均SNR较低时，常规频谱检测方法的性能受到严重限制。合作传感和先进的检测技术只能部分解决这个问题。传统方法的一个关键限制是，感测阈值是根据衰落分布上的平均误检率来确定的。在给定的冲突概率约束下，将门限值与PU-to-SU的瞬时信道状态信息（CSI）相适应，提出了一种新的覆盖CR网络感知策略设计，将瞬时虚警概率引入到信念更新和奖励计算中.结果表明，所提出的感测方法提高了SU的信心，随机感测决策，并显着提高SU网络的吞吐量，同时满足冲突概率约束的PU在低平均PU到SU的SNR区域。此外，所提出的自适应感知策略是鲁棒的失配和相关衰落信道信息和传统的合作感知技术的显着改善。最后，探索了对PU信道增益和SU链路CSI的联合自适应，以进一步提高CR吞吐量并减少SU冲突。
2013-04-02 cs.NI
Distributed Energy Efficient Cross-layer Optimization for Multihop MIMO Cognitive Radio Networks with Primary User Rate Protection
由于MIMO和认知无线电（CR）特有的物理层特性，网络性能与物理层、链路层、网络层和传输层的机制紧密相关。在本文中，我们考虑了多跳MIMO CR网络的能量有效的跨层优化问题。目标是在最小PU传输速率约束和SU功耗约束下，平衡SU会话的加权网络效用和加权功耗。然而，这个问题是非常具有挑战性的，由于非凸PU率约束。我们提出了一个解决方案，功能线性化为基础的替代优化方法和启发式原始恢复方法。我们进一步开发了一种分布式算法，以联合优化协方差矩阵在每个发送SU节点，带宽分配在每个SU链路，速率控制在每个会话源和多跳/多路径路由。大量的仿真结果表明，所提出的分布式算法的性能接近集中式算法，所提出的框架提供了一种有效的方法，以显着节省功耗，同时实现网络效用非常接近，实现与全功耗。
2014-10-08 cs.NI
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
Protocol Design and Stability Analysis of Cooperative Cognitive Radio Users
单个认知无线电发射机-接收机对与两个主要用户共享频谱，这两个主要用户与各自的接收机通信。每个主用户有一个本地流量队列，而认知用户有三个队列;一个存储自己的流量，而其他两个是中继队列，用于存储从两个主用户接纳的主中继数据包。提出了一种新的协作认知媒体接入控制协议，其中认知用户利用主频谱带的空闲时间。每个中继队列的流量到达控制使用可调的准入因子，而中继队列服务调度控制通过信道访问概率分配给每个队列的基础上的操作频带。所提出的协议的稳定区域的特征在于其最大预期吞吐量的光。数值结果表明，所提出的合作认知协议的性能增益。
2014-01-18 cs.IT cs.NI math.IT
On the Stable Throughput of Cooperative Cognitive Radio Networks with Finite Relaying Buffer
在本文中，我们研究了认知无线电系统中的协作通信问题，其中次用户有有限的中继空间的偷听主数据包。更具体地说，我们的特点是稳定的吞吐量区域的认知无线电网络与有限的中继缓冲区在次要用户。为了实现这一目标，我们制定了一个约束优化问题，最大限度地提高次要用户的吞吐量，同时保证稳定的主要用户队列。我们考虑一个一般的合作政策，其中的数据包准入和队列选择概率，在二级用户，都依赖于有限的中继缓冲区的状态（长度）。尽管纯粹的优化问题的复杂性，由于其非凸性，我们将其转换为一个线性规划。我们的数值结果揭示了一些有价值的见解，例如，就扩展稳定吞吐量区域而言，在传递主分组时进行合作总是互利的。此外，该系统的稳定吞吐量区域，相比无限中继队列容量的情况下，边际收缩有限中继队列容量。
2014-10-09 cs.NI
Binary is Good: A Binary Inference Framework for Primary User Separation in Cognitive Radio Networks
认知无线电网络中主用户分离问题是指识别和表征主用户的问题。我们认为，需要PU分离的背景下，协作频谱感知和监测选择。在本文中，我们模型的观察监视器作为布尔或混合物的潜在的二进制延迟源的PU，并设计了一种新的二进制推理算法PU分离。仿真结果表明，该算法在不需要PU活动先验知识的情况下，具有较高的推理精度。该算法的一个有趣的含义是能够有效地表示n个独立的二进制源通过（相关）二进制向量的对数长度。
2012-04-19 cs.IT cs.NI math.IT
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
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
Location-aided Distributed Primary User Identification in a Cognitive Radio Scenario
我们解决了认知无线电的情况下，一些次要用户执行识别的主要用户，如果有的话，是在一个分布式的方式和使用有限的位置信息进行传输。我们提出了两个完全分布式的算法：第一个是一个直接的识别方案，并在其他一个分布式的次优检测的基础上，一个简化的Neyman-Pearson能量检测器之前的识别方案。两种算法在一个现实的传输场景中进行了分析研究，并通过仿真验证了检测预处理所获得的优势。最后，我们通过共识平均算法给出了它们的完全分布式实现的细节。
2011-10-26 cs.IT cs.NI math.IT
A Novel Relay-Aided Transmission Scheme in Cognitive Radio Networks
在认知无线电网络中，当主传输上引起的干扰有限时，允许未授权的次用户与授权的主用户共享频谱。在本文中，我们提出了一种新的协作传输方案的认知无线电网络中的中继节点是能够帮助的主要和次要的传输。我们推导出精确的封闭形式和上限表达式的条件下的主要和次要的中断概率在瑞利衰落信道。此外，我们提出了一个简单的功率分配算法。最后，使用数值评估和仿真结果，我们展示了我们的合作传输方案在提高二次中断概率，而不损害主要的潜力。
2011-09-13 cs.IT cs.NI math.IT
Secondary Outage Analysis of Amplify-and-Forward Cognitive Relays with Direct Link and Primary Interference
使用认知中继是一种新兴的和有前途的解决方案，以克服频谱利用率不足的问题，同时实现空间分集。在本文中，我们进行了中断分析的二次系统与放大转发中继在频谱共享的情况下，其中一个二次发射机通过直接链路以及最好的中继通信的次要目的地。具体来说，在峰值功率约束下，我们推导出一个封闭形式的表达式的二次中断概率提供的主要中断概率保持低于预定义的值。我们还考虑了主干扰对二次中断性能的影响。最后，我们通过仿真结果验证了分析。
2015-02-07 cs.IT cs.NI math.IT
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
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
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
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
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
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
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
Spectrum Access through Threats in Cognitive Radio Networks
我们认为多址接入游戏中，主要用户有兴趣在最小可能的传输功率最大限度地提高他们的机密数据率和次要用户采用窃听作为杠杆，以最大限度地提高他们的数据率到一个共同的目的地在最小的传输能量。对于非合作静态博弈，纳什均衡在纯策略和混合策略的推导和帕累托效率一般，当渠道收益是常识。对于主用户为领导者的两人Stackelberg博弈，即使窃听者信道优于主信道，在Stackelberg均衡优于纳什均衡的情况下，次用户也被迫作为跟随者进行博弈.在这里，斯塔克尔伯格博弈帕累托-支配实现的纳什效用实现的效用。此外，我们研究了未知的窃听信道的情况下，主要用户只有统计知识的信道增益。我们比较的结果，第一种情况下，它并不总是有益的认知用户隐藏的实际窃听信道增益。最后，我们扩展到一个多SU游戏的均衡分析，主系统选择一个子集的次用户发送，使主用户的性能最大化。
2013-06-17 cs.GT cs.NI
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
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
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
