CSMA-SIC: Carrier Sensing with Successive Interference Cancellation
连续干扰消除（SIC）是一种物理层技术，其使得解码器能够解码多个同时发送的信号。SIC的复杂模型要求仔细设计MAC协议和精确调整传输参数。我们提出了一种新的MAC协议，称为CSMA-SIC，采用SIC的多包接收能力。该协议调整传输概率，以实现吞吐量最优。
2015-02-23 cs.IT cs.NI math.IT
Cross-Layer Designs for Body-to-Body Networks: Adaptive CSMA/CA with Distributed Routing
在本文中，我们提出了一种新的自适应载波侦听多址接入方案与冲突避免（CSMA/CA）进行有效和可靠的数据传输，增加吞吐量在多个共存的无线体域网（BAN）的分层架构。我们使用两种分布式跨层优化动态路由技术，即，最短路径路由（SPR）和协作多路径路由（CMR）。使用物理层和MAC层之间的自适应跨层载波侦听机制将来自物理层的信道状态信息传递到网络层，该自适应跨层载波侦听机制调整载波侦听阈值（例如，RSSI）。使用“日常”混合活动的开放获取实验数据集来分析跨层优化。我们提出的使用自适应载波侦听的优化比使用CSMA/CA的静态载波侦听的性能更好，因为它减少了连续的回退持续时间和延迟，并显着增加吞吐量（成功的数据包/秒）超过50%。自适应CSMA/CA还显示了20%和6%的改进，协调TDMA的方法，具有更高的占空比的吞吐量和频谱效率，分别，并提供可接受的数据包交付率和中断概率相对于SINR。
2018-03-15 cs.NI
Limitations of Stochastic Geometry Modelling for Estimating the Performance of CSMA Networks
这封信认为，随机几何模型（SGM）估计信号干扰噪声比（SINR）和吞吐量的CSMA网络。我们发现，尽管其紧凑的数学公式，SGM有严重的局限性，在精度和计算效率。SGM通常严重低估SINR与ns-3模拟，但由于它忽略了在将SINR映射到吞吐量时的感测开销，SGM通常大大高估吞吐量。我们提出了我们的混合模型的CSMA，我们认为这是一个优越的建模方法，由于显着更准确，至少一个数量级的速度比SGM计算。
2020-06-01 cs.NI
Collision Avoidance in TV White Spaces: A Cross-layer Design Approach for Cognitive Radio Networks
认知无线电网络（CRN）最有前途的应用之一是有效利用电视空白（TVWS）来提高无线网络的性能。在本文中，我们提出了一种跨层设计（CLD）的载波侦听多路访问与冲突避免（CSMA/CA）机制在媒体访问控制（MAC）层与频谱感知（SpSe）在物理层，用于识别电视频段的占用状态。建议的CLD依赖于一个马尔可夫链模型与一个状态对包含的SpSe和CSMA/CA，从中我们得到的冲突概率和可实现的吞吐量。通过改变竞争窗口、退避阶段和检测概率，获得了不同的冲突避免和频谱感知实现方案的分析和仿真结果。所得到的结果描绘了不同的冲突避免和频谱感知的实现方案下，从而指示在TVWS的认知无线电网络中的冲突避免的性能可实现的吞吐量。
2014-11-26 cs.NI
Capacity of Large-scale CSMA Wireless Networks
在文献中，多跳无线网络容量的渐近研究通常只考虑集中式和确定性的TDMA（时分多址）协调方案。基于载波侦听多址接入（carrier-sensing multi-access，CSMA）的大规模无线网络以分布式随机方式调度传输，其渐近容量的研究较少。随着CSMA技术的迅速和广泛采用，一个关键的问题是，CSMA网络是否可以像TDMA网络一样可扩展。为了回答这个问题，并探讨CSMA网络的容量，我们首先制定模型的CSMA协议，考虑到独特的CSMA特性没有捕获现有的干扰模型在文献中。这些CSMA模型决定了可行的状态，从而决定了CSMA网络的容量。然后，我们研究的吞吐量效率的CSMA调度相比，TDMA。最后，我们调整CSMA参数，以最大化吞吐量的最佳顺序。结果表明，在均匀随机网络中，CSMA可以达到与最优集中式TDMA相同的$Ω(\frac{1}{\sqrt{n}})$的吞吐量。我们的CSMA方案利用了一个有效的骨干-外围路由方案和精心设计的双载波侦听和双通道方案。我们还解决了我们的CSMA方案的实施问题。
2010-05-17 cs.NI cs.PF
To Sense or Not To Sense: A Delay Perspective (full version)
本文基于统一分析框架优化了Aloha和CSMA的平均排队延迟，获得了CSMA优于Aloha的感知时间上界，并探讨了5G RA-SDT方案中感知对延迟的改善。
2024-06-05 cs.NI
Approaching Throughput-optimality in Distributed CSMA Scheduling Algorithms with Collisions
最近的研究表明，在一定的假设条件下，CSMA（载波侦听多址接入）类分布式算法可以在无线网络（和任务处理网络）中获得最大的吞吐量。一个重要但理想化的假设是，感测时间可以忽略不计，因此不存在冲突。在本文中，我们研究了更实用的基于CSMA的调度算法的冲突。首先，我们提供了一个马尔可夫链模型，并给出了一个显式的吞吐量公式，考虑到冲突和开销的成本。该公式具有简单的形式，因为马尔可夫链是“几乎”时间可逆的。其次，我们提出了传输长度控制算法，在这种情况下接近吞吐量最优。给出了保证算法收敛性和稳定性的充分条件。最后，我们描述了CSMA参数（如最大数据包长度）和可达到的容量区域之间的关系。
2010-11-16 cs.NI
Transport Capacity of Distributed Wireless CSMA Networks
在本文中，我们研究了大型多跳无线CSMA网络的传输容量。不同于以往的研究依赖于使用集中式调度算法和/或集中式路由算法来实现最优容量缩放定律，我们表明，最优容量缩放定律可以实现使用完全分布式的路由和调度算法。具体地说，我们考虑一个网络的节点Poiss只分布在一个$\sqrt{n}\times\sqrt{n}$正方形$B_{n}\subset\Re^{2}$的单位强度。此外，每个节点随机且独立地选择其目的地，并遵循CSMA协议进行传输。借助逾渗理论，通过仔细调整CSMA协议中的三个可控参数，即传输功率、载波侦听阈值和倒计时器，我们证明了在分布式CSMA网络中可以实现$Θ\left(\frac{1}{\sqrt{n}}\right)$的吞吐量.此外，我们通过给出输运能力的上界和下界，导出了输运能力阶之前的预常数。使用模拟验证的界限的紧密性。
2014-05-17 cs.NI
Throughput Computation in CSMA Wireless Networks with Collision Effects
众所周知，CSMA无线网络的链路吞吐量可以从由理想CSMA网络模型（ICN）产生的时间可逆马尔可夫链来计算。特别是，该模型产生一般封闭形式的方程的链路吞吐量。然而，在ICN中做出的理想化且重要的假设是退避倒计时过程是“连续时间”的，并且载波侦听是瞬时的。因此，ICN中没有冲突。在诸如IEEE 802.11的实际CSMA协议中，站在“迷你时隙”中倒计时，并且该过程因此是“离散时间”过程。具体地，两个站可能在相同的微时隙中结束它们的退避过程，然后同时发送，从而导致分组冲突。本文是一个尝试，研究如何计算链路吞吐量后，考虑到这种退避冲突的影响。我们提出了一个广义理想CSMA网络模型（GICN）来描述冲突状态以及网络中链路之间的相互作用和依赖关系。我们表明，链路吞吐量和碰撞概率可以从GICN计算。仿真结果验证了GICN的准确性。有趣的是，我们还发现，尽管没有对碰撞进行建模，但原始ICN模型产生了相当准确的结果。
2011-07-08 cs.NI
On the Aggregate Interference in Random CSMA/CA Networks: A Stochastic Geometry Approach
本文利用随机几何方法，推导了基于泊松点过程和瑞利衰落的CSMA/CA网络中聚合干扰的累积分布函数，并通过NS-2仿真验证了其准确性。
2015-12-24 cs.NA cs.NI math.NA
Employing p-CSMA on a LoRa Network Simulator
低功耗广域网（LPWAN）的出现是为了满足物联网（IoT）的需求-设备的运行寿命和长工作范围。在LPWAN中，远程（LoRa）WAN是最有前途的;这是一种即将推出的物联网协议，已经被KPN和TTN等大型移动运营商采用。通过LoRaWAN，物联网设备可以在单跳中将数据传输到数公里之外的相应网关，占空比为1%。然而，在LoRa网络中，任何设备都要求用于数据传输的信道，而不执行信道感测或与其他设备同步。当每个网关连接的IoT设备的数量增加时，这极大地增加了信息分组的冲突数量。为了提高信道的利用率，我们提出在LoRaWAN的MAC层上应用持续载波侦听多址（p-CSMA）协议。在这篇手稿中，我们报告了ns 3中用于LoRa网络模拟的p-CSMA组件的初始设计。特别地，呈现了向IoT设备添加p-CSMA功能的类别。此外，还详细说明了这些类与它们所应用的现有LoRaWAN模块之间的依赖关系和关系。此外，我们通过模拟LoRa网络来评估这个新的p-CSMA LoRaWAN模块的分组接收率（PRR）。目前的报告是创建整体p-CSMA模块的第一步，旨在支持网络研究人员和鉴赏家在ns 3中模拟LoRa网络的各个方面。
2018-05-30 cs.NI cs.PL
Back-of-the-Envelope Computation of Throughput Distributions in CSMA Wireless Networks
这项工作开始于我们偶然发现的模式的吞吐量分布在IEEE 802.11网络中的链路从实验结果。这种模式产生了一种简单的计算方法，我们称之为信封背面（BoE）计算，因为对于许多网络配置，通过简单的手工计算，可以在几分钟内（如果不是几秒钟的话）获得非常准确的结果。BoE在速度和准确性方面都击败了以前的方法。虽然BoE的计算过程很简单，但解释它的工作原理绝非易事。事实上，我们的大部分研究工作都致力于构建一个理论来解释英国央行。本文将理想的CSMA网络建模为一组相互作用的开关电报过程。在理论的发展过程中，我们发现了许多以前研究中没有的分析技术和观察结果，例如，在理想的CSMA网络中，链路之间的载波侦听相互作用导致系统状态演化是时间可逆的;并且系统状态的概率分布对给定均值的“开”和“关”持续时间的分布不敏感，是马尔可夫随机场我们相信这些理论框架不仅对解释BoE有用，而且也可以成为基本理解CSMA网络中链路如何交互的基础。最后但并非最不重要的是，由于它们的基本性质，我们推测，本文中开发的一些技术和结果可能不仅适用于CSMA网络，而且适用于其他物理和工程系统，这些系统由在时间和空间上相互作用的实体组成。
2007-12-12 cs.NI cs.PF
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
Enhanced Out-of-Band Sensing Algorithm for Cognitive Radio Networks
在认知无线电网络（CRN）中，带外（OoB）频谱感知提供无缝通信。认知无线电（CR）用户，即所谓的次级用户（SU），在尝试接入未使用的授权或未授权频带以进行频谱利用时，应避免干扰授权频带的所有者主用户（PU）。当PU请求接入它们的频带时，SU需要腾出频带，因此在没有OoB感测的情况下提供无缝通信是不方便的。在本文中，我们提出了一个OoB传感算法，以保证无缝通信，也最大限度地减少SU上的PU的干扰。此外，我们得到基于分析的可实现的吞吐量，考虑OoB感测持续时间。为了验证我们的算法，我们进行了模拟，发现由于OoB感知对总吞吐量的影响是微不足道的。
2014-07-13 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
LPOS: Location Privacy for Optimal Sensing in Cognitive Radio Networks
认知无线电网络（CRN）通过允许未授权用户利用空闲信道机会来实现对授权信道资源的机会性接入。一种有效的技术是协作频谱感测，通过该技术，未授权用户（通常被称为辅助用户（SU））获取信道是否空闲。尽管其在使能CRN接入方面的有效性，但是协作感测遭受位置隐私威胁，这仅仅是因为需要在SU之间交换以执行感测任务的感测报告与SU的位置高度相关。在本文中，我们开发了一个新的位置隐私的最佳传感（LPOS）计划，保留了位置隐私的SU，同时实现最佳的感知性能，通过投票为基础的感知。此外，LPOS是现有的CRN位置隐私保护方案（据我们所知），确保高隐私，实现容错，并对CRN的高度动态和无线性质的鲁棒性之间的唯一选择。
2018-06-10 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
Maximizing System Throughput Using Cooperative Sensing in Multi-Channel Cognitive Radio Networks
在认知无线电网络（CRN）中，当授权频谱当前未被主用户（PU）使用时，允许未授权用户接入授权频谱。在本文中，我们研究的吞吐量最大化问题的多信道CRN，每个SU只能感测有限数量的信道。我们发现，这个问题是强NP-难的，并提出了一个近似算法的一个因素至少$1/2μ$其中$μ\in [1,2]$是一个系统参数，反映跨信道的SU的感知能力和他们的感知预算。这种性能保证是通过利用目标函数的良好结构特性并构造特定匹配来实现的。我们的数值结果表明，我们的算法相比，一个随机的和贪婪的传感器分配算法的优势。
2012-11-15 cs.NI
Design and Analysis of an Asynchronous Zero Collision MAC Protocol
本文提出并分析了一种分布式MAC协议，该协议实现了零冲突，无需控制消息交换和同步。ZC（零冲突）既不是基于预留的，也不是动态TDMA;该协议支持可变长度的数据包，并且在某些站点不发送时不会失去效率。同时，ZC不是CSMA;在其稳定状态下，它是完全无冲突的。一旦达到收敛状态，站点就以循环顺序重复发送。如果某些站跳过它们的轮，则它们的传输被空闲的$20 μ$ -秒微时隙替换，所述空闲的$20 μ$ -秒微时隙使得其它站能够跟踪它们的顺序。由于其短的介质访问延迟和它的效率，该协议支持实时和弹性的应用。该协议允许节点离开和加入网络;它可以将更多的吞吐量分配给特定的节点（如接入点）。该协议对载波侦听错误或时钟漂移具有鲁棒性。虽然在单个冲突域中可以保证避免冲突，但在多个冲突域中情况并非如此。然而，实验表明ZC在多冲突域环境中支持与CSMA相当的有效吞吐量。本文提出了一种分析和广泛的模拟协议，证实ZC优于CSMA和TDMA在高，低负载。
2008-06-22 cs.NI
Cooperative Spectrum Sensing Scheduling in Multi-channel Cognitive Radio Networks: A broad perspective
协作频谱感知可以提高认知用户在频谱分集下的感知性能。对于多信道CRN（MC-CRN），协作频谱感知方案的设计具有很大的挑战性，因为它需要一个最优的感知调度方案，将认知用户调度到不同的信道上，从而在检测性能和发现频谱空洞之间取得良好的平衡。协同频谱感知调度（CSSS）方案的主要问题是设计一个最优的调度方案，该方案可以指定在什么时间将哪些SU分配给哪些信道，从而以最小的能量获得最大的网络吞吐量，并满足期望的感知精度。在这方面，为MC-CRN设计一个有效的CSSS方案对于CRN的实际实现至关重要。在这篇文章中，我们从广泛的角度探讨CSSS问题，并提出了不同的目标和内在的问题和挑战出现在设计CSSS计划。我们还讨论了不同的方法用于MC-CRN的CSSS计划建模。最后，提出了在解决CSSS问题时需要进一步研究的几个方向。
2017-11-07 cs.NI
Channel-Adaptive Sensing Strategy for Cognitive Radio Ad Hoc Networks
在认知无线电（CR）自组织网络中，次用户（SU）试图在不对授权主用户（PU）造成显著干扰的情况下利用宝贵的频谱资源。虽然对CR中的频谱机会检测、利用和自适应传输进行了大量研究，但大多数现有方法仅关注在做出感测决策时避免PU活动。由于近视传感策略导致拥塞和吞吐量差，在文献中研究了几种避免碰撞的传感方法。然而，它们提供了有限的改进。提出了一种信道感知的近视感知策略，该策略根据SU链路的衰落信道状态信息（CSI）来调整奖励。由于多径和阴影衰落，该CSI在CR频谱上并且从一个SU对到另一个SU对变化，从而使感测决策随机化并增加网络吞吐量。所提出的在介质访问控制（MAC）和物理层处的联合CSI自适应提供了超过随机化感测策略和/或常规自适应传输方法的大吞吐量增益。所提出的CSI辅助感知策略的性能在实际网络场景中得到了验证，并被证明对CSI失配、感知误差和空间信道相关性具有鲁棒性。
2012-10-30 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
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
Doubly Cognitive Architecture Based Cognitive Wireless Sensor Network
如今，频谱可用性的稀缺性正在急剧增加。在现有的无线传感器网络（WSN）基础设施中添加认知功能将有助于解决这种情况。由于无线传感器网络中的传感器节点受到功率等约束的限制，需要努力增加网络的生命周期和其他性能指标。在本文中，我们提出了双重认知无线传感器网络的想法。其基本思想是逐步地将感测资源仅分配给频谱中最有希望的区域。这项工作是基于人工神经网络以及支持向量机（SVM）的概念。由于感知资源的负载显著减少，该方法将节省节点的能量，也大大减少了感知时间。经过足够长的时间反复进行模式分析，以审查感知策略，可以增强所提出的工作。因此，双认知无线传感器网络将使现有的无线传感器网络，以克服频谱稀缺以及节省能源的传感器节点。
2011-04-01 cs.NI
Non-Uniform Time-Step Deep Q-Network for Carrier-Sense Multiple Access in Heterogeneous Wireless Networks
本文研究了一类新的载波侦听多路访问（CSMA）协议，该协议采用深度强化学习（DRL）技术，称为载波侦听深度强化学习多路访问（CS-DLMA）。CS-DLMA的目标是在一组共址异构无线网络之间实现高效和公平的频谱共享。现有的CSMA协议，例如WiFi的介质访问控制（MAC），是为同构网络设计的，其中所有节点都采用相同的协议。这样的协议遭受严重的性能下降，在异构环境中，有节点采用其他MAC协议。CS-DLMA旨在通过使用DRL来规避这个问题。特别地，本文采用α-公平性作为CS-DLMA的总体目标。通过alpha公平性，CS-DLMA可以通过改变alpha值与其他MAC共存时实现一系列不同的目标。CS-DLMA的一个显著特点是它可以通过基于DRL的学习过程在不知道共存MAC的情况下实现这些目标。CS-DLMA中的基础DRL技术是深度Q网络（DQN）。然而，传统的DQN算法不适合CS-DLMA，由于其均匀的时间步长假设。在CSMA协议中，时间步长是不均匀的，因为载波侦听所需的持续时间小于数据传输的持续时间。本文介绍了一种非均匀的时间步长制定的DQN来解决这个问题。我们的仿真结果表明，CS-DLMA可以实现一般的α-公平性目标时，共存的TDMA，ALOHA，WiFi协议，通过调整自己的传输策略。有趣的是，我们还发现，CS-DLMA是更帕累托效率比其他CSMA协议时，与WiFi共存。
2019-10-11 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
Optimal Channel Sensing Strategy for Cognitive Radio Networks with Heavy-Tailed Idle Times
在认知无线电网络（CRN）中，每当无线信道与授权/主用户（PU）空闲时，次用户（SU）机会性地接入无线信道。即使在占用信道之后，SU也必须间歇地感测信道以检测PU的再现，使得其可以停止其传输并且避免对PU的干扰。频繁的信道感测导致SU的吞吐量下降，而稀疏感测增加了PU所经历的干扰。因此，最优感知间隔策略在CRN中起着至关重要的作用。在文献中，最佳的信道感知策略已被分析的情况下，时的ON-OFF时间分布的PU是指数。然而，最近的频谱测量迹线的分析表明，PU表现出重尾空闲时间，可以很好地近似与超指数分布（HED）。在我们的工作中，我们推导出的结构，最佳的感知间隔政策的信道HED关闭时间通过马尔可夫决策过程（MDP）。然后，我们使用动态规划框架，以获得次优的感知间隔政策。提出了一种新的Multishot感知间隔策略，并在信道感知次数和对PU的干扰方面与现有策略进行了性能比较。
2016-07-28 cs.NI
A Sensing Contribution-based Two-layer Game for Channel Selection and Spectrum Access in Cognitive Radio Ad-hoc Networks
在认知无线电（CR）网络中，次用户（SU）感知授权给主用户（PU）的频谱，以识别暂时未占用的信道并可能在其上进行传输。协作感知被提出来提高感知精度，但是在异构场景中，SU对协作感知结果的贡献并不相等，因为它们在其传感器处经历不同的接收PU信号质量。在本文中，一个两层的联盟游戏开发的分布式传感和接入多通道CR ad hoc网络中的SU的传输机会是相称的，他们的传感贡献，从而促进合作，消除搭便车。数值结果表明，所提出的两层游戏是计算效率和性能优于以前研究的异构多信道CR网络的协同感知和频谱接入方法的能源效率，吞吐量，SU公平性和复杂性。此外，它表明，这个游戏是鲁棒的网络拓扑结构的变化和在低流动性的情况下，SU的数量。最后，我们提出了一种新的物理层方法来分配网络级的漏检测（MD）的约束，公平地在干扰SU之间的保证PU保护，并证明了性能优势的频谱感知结果的AND规则相结合的异构SU。
2017-02-05 cs.NI
Performance Comparison of Cooperative and Distributed Spectrum Sensing in Cognitive Radio
在本文中，我们比较了无线传感器网络中的合作和分布式频谱感知的性能。在介绍了基本问题后，我们描述了两种策略：1）合作感知策略，它利用合作分集增益来增加检测概率; 2）分布式感知策略，它通过以节点间的方式传递结果来增加节点之间的能量效率和公平性。然后，我们比较了三个标准方面的策略的性能：灵活性，能源效率，对SNR变化的鲁棒性，并总结比较。它表明：1）非协作策略具有最好的能量消耗公平性，2）协作策略导致最好的灵活性，以及3）分布式策略导致最低的能量消耗和对SNR变化的最好的鲁棒性。
2008-09-22 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
Full Duplex Joint Sensing for Opportunistic Access in Spectrum-Heterogeneous Cognitive Radio Networks
在认知无线电网络（CRN）中，次用户（SU）可以与授权主用户（PU）共享频谱。因为SU接收器（SU-Rx）并不总是与对应的SU发射器（SU-Tx）共享相同的频谱可用性视图，所以仅由SU发射器进行的频谱感测往往过于敏感，以SU低效率为代价来保证安全的频谱接入。在这封信中，我们提出了一种联合频谱感知机制，命名为全双工联合感知（FJDS），放松SU检测的灵敏度，提高SU吞吐量。FDJS采用由带内全双工通信实现的瞬时反馈，以促进从SU-Rx到SU-Tx的频谱信息的共享。FDJS中的联合检测问题被建模为非线性优化问题，并通过二分搜索算法来求解。仿真结果表明，FDJS在较宽的参数设置范围内，可以提高SU吞吐量，同时满足PU中断约束。
2016-08-04 cs.NI
Maximizing System Throughput by Cooperative Sensing in Cognitive Radio Networks
认知无线电网络允许未授权用户机会性地接入授权频谱，而不会对主用户（PU）造成破坏性干扰。CRN中的主要挑战之一是检测PU传输的能力。最近的工作已经建议使用次级用户（SU）的个人感测合作，以提高感测精度。在本文中，我们考虑一个CRN组成的一个单一的PU和多个SU研究的问题，最大化的总期望系统吞吐量。我们提出了一个贝叶斯决策规则为基础的算法来解决这个问题的最佳常数时间复杂度。为了优先处理PU传输，我们重新制定的吞吐量最大化的问题，通过增加一个约束的PU吞吐量。约束优化问题被证明是NP难的，并通过伪多项式时间复杂度的贪心算法求解，该算法严格大于最优解的1/2。我们还调查的情况下，其中一个约束的感知时间开销，这限制了可以参与合作感知的SU的数量。我们发现，系统的吞吐量是单调的，在选择用于感测的SU的数量。我们说明了我们的算法的性能，通过数值调查的功效。
2011-11-13 cs.NI
Energy-Efficient Delay-Constrained Transmission and Sensing for Cognitive Radio Systems
在这项工作中，我们研究了能量有效的传输认知无线电（CR）的机会主义的主用户（PU）的信道上通过频谱感知。频谱感测和强制空闲（用于现任保护）为次级用户（SU）的操作引入能量开销，并且因此需要数据传输中的能量消耗和能量开销之间的适当平衡。我们制定这个问题作为一个离散时间马尔可夫决策过程（MDP），其中SU的目标是最小化其平均成本（包括能源消耗和延迟成本），通过适当的速率分配完成一个目标流量有效载荷。在此基础上，提出了一种低复杂度的速率自适应策略，该策略具有与最优策略相当的性能。在低复杂度策略下，我们量化了能量开销（包括频谱感知和强制空闲的功耗）对SU传输策略的影响。具体而言，SU率随着能源费用的增加而增加，但其边际影响却逐渐减小。此外，能量开销的边际影响是更显着的延迟不敏感的流量相比，延迟敏感的流量。为了减轻由于不完善的频谱感知的损失，我们量化的SU降低（增加）其速率与更大的误检概率（虚警概率）。
2012-05-08 cs.NI
Weighted Soft Decision for Cooperative Sensing in Cognitive Radio Networks
增强现有服务或部署在RF频谱中操作的新服务需要更多的许可频谱，而由于频谱稀缺，监管机构可能无法提供这些许可频谱。相反，最近的研究表明，许可频谱的许多部分在相当长的一段时间内保持未使用或未充分使用，从而以机会主义的方式提出了没有许可证的频谱接入的问题。在所有的频谱接入技术中，基于感知的方法因其简单性和成本效益而被认为是最佳的。在本文中，我们介绍了一种新的合作频谱感知技术，它考虑了空间变化的次级（未授权）用户和每个用户的贡献是加权的一个因素，这取决于接收功率和路径损耗。与现有的技术相比，所提出的一个增加的感知能力和频谱利用率，并提供更大的鲁棒性噪声的不确定性。此外，这种协作技术使用非常简单的能量检测器作为其构建块，从而降低了成本和操作复杂度。
2010-05-05 cs.NI
Distributed Fair Scheduling Using Variable Transmission Lengths in Carrier-Sensing-based Wireless Networks
IEEE 802.11无线网络（包括无线局域网和Ad-hoc网络）的公平性由于MAC竞争和动态性的随机性和复杂性而难以预测和控制。此外，不对称的信道条件，如捕获和信道错误所造成的，往往会导致站之间的严重不公平。在本文中，我们提出了一种新的分布式调度算法，我们称之为VLS，为“{ \em可变长度调度}”，提供加权公平的所有站点，尽管MAC层和物理信道的缺陷。VLS的独特功能包括使用基于分布式观测的可变传输长度，与802.11的竞争窗口算法的兼容性，在时变无线环境中实现高吞吐量的机会主义调度，以及灵活性和易于实现。此外，VLS使每个站的吞吐量更平滑，这对视频和语音等实时应用很有吸引力。虽然本文主要假设了802.11协议，但该思想通常适用于基于载波侦听多址接入（CSMA）的无线网络。
2007-12-12 cs.NI
Security Schemes in Vehicular Ad hoc Networks with Cognitive Radios
车载自组织网络（VANETworks，VANETworks）作为互联车辆的基础设施，可以为互联车辆的应用和服务提供便利。认知无线电技术是对无线局域网的有效补充和增强。它可以减少频谱资源不足对VAN的影响。虽然CR-VANcraft可以有效地利用未使用的授权频谱，但CR-VANcraft的分布式特性可能为不同的攻击打开大门，例如频谱感知数据伪造攻击。在本文中，我们提出了一个联合RSU和车辆为基础的轻量级云CR-VANcraft。在此云计算模型的基础上，提出了一种新的频谱感知服务（Spectrum Sensing as a Service，SSaas），该服务可以在CR-VAN中进行协作频谱感知，并在云计算的协助下确保频谱感知过程的安全。因此，可以在CR-VAN中获得可靠的服务。仿真结果表明，CR-VAN中的云计算可以有效降低延迟，提高CR-VAN的安全性。
2016-11-21 cs.NI
On Randomized Sensing and Access Schemes in Wireless Ad-Hoc Cognitive Networks
在过去的十年中，我们见证了无线通信系统的快速增长和发展，以至于传统的频谱分配策略可能无法满足所有这些需求。联邦通信委员会（FCC）将某些频率段许可给特定地理区域中的特定用户。工业、科学和医疗（ISM）无线电频带也被设想为供所有其他未许可用户共享，只要它们遵循某些功率规定。但随着最近无线技术的蓬勃发展，这些开放的信道已经变得过于拥挤，从无线网络到无线控制器。因此，管理和标准化机构一直致力于无线通信系统的新频谱管理策略。其基本思想是让未授权用户使用授权频带，只要它们能够保证对授权用户的低干扰。虽然看似简单，但需要复杂的干扰管理协议来满足许可用户所接受的预期透明度水平。在本报告中，我们采用动态频谱接入方法来限制对主用户的干扰，并分析基于随机感知和接入方案的认知MAC协议的性能。
2013-02-08 cs.NI
Multi-Agent Reinforcement Learning for Joint Cooperative Spectrum Sensing and Channel Access in Cognitive UAV Networks
研究了认知无线电无人机（CUAVs）覆盖在主信道上的分布式频谱/信道接入问题。在协作频谱感知和机会传输的框架下，以最大化多个CUAV的期望累积加权回报为目标，建立了一个一次性的信道分配优化问题.为了处理由于缺乏关于主用户活动的先验知识以及缺乏信道接入协调器而引起的不确定性，在马尔可夫博弈（MG）框架下将原问题转化为竞争与合作混合多智能体强化学习（CCH-MARL）问题.然后，基于值迭代的强化学习算法，该算法具有上置信界Hoeffding（UCB-H）策略搜索，通过处理每个CUAV作为一个独立的学习者（IL）。为了解决维数灾难，UCB-H策略进一步扩展为双深度Q网络（DDQN）。数值仿真结果表明，所提算法能够有效地收敛到稳定的策略，与经典的Q学习算法和DDQN算法相比，网络性能得到显著提高.
2022-02-23 cs.NI
Low Delay MAC Scheduling for Frequency-agile Multi-radio Wireless Networks
最近的趋势表明，基于认知无线电的无线网络将是频率捷变的，并且节点将配备有能够在大范围频谱上调谐的多个无线电。在这样的网络中的MAC调度问题指的是做出关于在哪个时刻以及在哪个频带上激活哪些通信链路的智能决策。在设计一个低复杂度的分布式MAC，实现低延迟的挑战，是由认知无线电网络的两个额外的维度：干扰图和数据率，是频带相关的，和爆炸的数量的可行的时间表，由于大量的可用频带。在本文中，我们提出了MAXIMALGAIN MAC，一种用于频率捷变多频带网络的分布式MAC调度器，同时实现以下功能：（i）相对于通信对的数量的最优网络延迟缩放，（ii）O的低计算复杂性（log 2（干扰图的最大程度）），其独立于频带的数量，每个节点的无线电的数量，和网络的整体大小，以及（iii）鲁棒性，即，它可以适用于节点不同步并且控制分组可能丢失的情况。我们提出的MAC还实现了吞吐量证明在一个恒定的分数（各向同性传播下）的最大吞吐量。由于最近的不可能性结果，最佳延迟缩放只能在一定量的吞吐量损失的情况下实现[30]。使用OMNeT++网络模拟器进行的大量模拟表明，相比一个国家的最先进的CSMA算法（即Q-CSMA）的多频带扩展，我们的异步算法实现了2.5倍？减少延迟，同时实现最大可实现吞吐量的至少85%。我们的MAC算法是来自一个新的本地搜索为基础的技术。
2013-02-17 cs.NI
Distributed Multiuser Sequential Channel Sensing Schemes in Multichannel Cognitive Radio Networks
这篇论文已被撤回的作者，由于一个关键的问题与图。2和3
2012-02-07 cs.NI cs.PF math.PR
Optimal Tradeoff Between Exposed and Hidden Nodes in Large Wireless Networks
配备有CSMA协议的无线网络由于干扰而遭受冲突。对于一个给定的干扰范围，我们调查冲突（隐藏节点）和未使用的容量（暴露节点）之间的权衡。我们发现，最大限度地提高吞吐量的传感范围关键取决于节点的激活率。对于无限线网络，我们证明了存在一个阈值：当激活率低于这个阈值时，最佳感知范围很小（以最大限度地提高空间重用）。当激活率高于阈值时，最佳感测范围刚好大到足以排除所有冲突。模拟表明，这种阈值策略扩展到更复杂的线性和非线性拓扑结构。
2010-04-07 cs.NI math.PR
Design of Spectrum Sensing Policy for Multi-user Multi-band Cognitive Radio Network
Aalto University（阿尔托大学）
为特定的访问策略和感测方案找到最佳感测策略是一个费力的组合问题，需要已知系统模型参数。在实践中，参数或模型本身可能不完全已知，使得强化学习方法具有吸引力。提出了一种基于非参数强化学习的多用户认知无线电网络多频段频谱感知和接入方法。针对一种特定的多用户多频带接入策略和随机化Chair-Varshney规则，提出了一种次优感知策略搜索算法。随机化的Chair-Varshney规则用于在保护主用户的检测概率的约束下降低误报警的概率。仿真结果表明，该方法实现了总利润（如数据率）接近最佳的感知策略，同时达到了预期的检测概率。
2012-09-08 cs.LG cs.NI
Opportunistic Spectrum Sensing and Transmissions
认知无线电是当今无线通信领域最有前途的研究方向之一，其目标是有效地利用无线电资源。无线电频谱的正确利用需要动态频谱接入。为此，频谱感知无疑是必要的。在本章中，动态频谱接入方案的各种方法，以及认知无线电频谱感知方法的调查。此外，分析了与频谱感知和动态频谱接入技术相关的挑战。如果不采取适当的预防措施，不同认知终端发送的感知信标会对主用户产生显著的干扰。因此，认知无线电发射机功率控制将最终解决分析能源效率方面。
2013-08-06 cs.ET cs.NI
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
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
Distributed Compressed Wideband Sensing in Cognitive Radio Sensor Networks
提出了一种新的认知无线电传感器网络（CRSN）分布式压缩宽带感知方案。该方案利用CRSN的分布式特性，在每个节点上仅部署一个超低采样率的窄带采样器，即可完成宽带频谱感知。首先，详细描述了各节点处压缩采样器的实际结构。其次，我们展示了融合中心（FC）如何利用频谱随机混叠的采样信号来检测全球宽带频谱活动。最后，通过大量的仿真验证了所提出的方案，这表明它是特别适合CRSN。
2014-02-22 cs.IT cs.NI math.IT
Green Sensing and Access: Energy-Throughput Tradeoffs in Cognitive Networking
有限的频谱资源和高数据率应用的急剧增长促使了利用有前途的认知网络概念的机会性频谱接入。虽然这一概念的出现主要是为了提高频谱利用率并允许异构网络技术的共存，但能耗的重要性带来了额外的挑战，因为能耗和通信性能可能不一致。本文研究了认知网络中能量有效的频谱感知和频谱切换方法。的权衡之间的能量消耗和吞吐量，根据本地以及根据合作感测的特点，和什么进一步的方面需要进行调查，以实现能源效率的认知操作下的各种应用需求进行了讨论。
2015-08-03 cs.IT cs.NI math.IT
Analytical and Learning-Based Spectrum Sensing Time Optimization in Cognitive Radio Systems
强大的频谱感知方案使认知无线电（CR）能够在专门分配给主用户的频谱资源中发现传输机会。在本文中，最大化的平均吞吐量的次用户通过优化其频谱感知时间制定假设的先验知识的存在和不存在的主用户的概率。评估了寻找传输机会所消耗的能量，并讨论了主用户数量对次用户吞吐量和所消耗能量的影响。为了避免与解析方法相关的挑战，作为第二种解决方案，本文还提出了一种基于系统神经网络的感测时间优化方法。所提出的自适应方案是能够找到最佳值的信道感测时间没有任何先验知识或假设的无线环境。详细介绍了该方法中所使用的人工神经网络的结构、性能和协作，并给出了一组说明性的仿真结果来验证分析结果以及所提出的基于学习的优化方案的性能。
2011-12-29 cs.AI cs.NI
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
Sensing Matrix Setting Schemes for Cognitive Networks and Their Performance Analysis
强大的频谱决策方案使认知无线电（CR）在专门分配给主用户的频谱资源中找到传输机会。影响认知无线电网络吞吐量的关键因素之一是各次用户使用的频谱感知序列。本文研究了通过寻找合适的感知矩阵来最大化次用户吞吐量的问题。为此，首先针对给定SM评估CR网络的平均吞吐量。然后，基于网络吞吐量的最大化的优化问题，制定，以找到最佳的SM。由于最佳解决方案是非常复杂的，以避免其主要挑战，三个新的次优解决方案，找到一个合适的SM提出了各种情况下，包括完美和非完美的传感。尽管具有较低的计算复杂性以及较低的能耗，所提出的解决方案执行相当不错的最佳解决方案（最佳SM）相比。详细讨论了所提出的SM设置方案的结构和性能，并给出了一组说明性的仿真结果来验证其效率。
2012-01-02 cs.NI cs.PF
Exploring Spectrum Sensing Techniques in Cognitive Radio Systems Using Time-Domain Symbol Cross-correlation
本研究探索认知无线电系统中基于时域符号互相关的频谱感知算法，以WiMAX和LTE为案例验证其有效性，并比较二者的频谱感知能力。
2023-10-16 cs.NI cs.SY eess.SY
Energy Efficient Spectrum Sensing and Handoff Strategies in Cognitive Radio Networks
有限的频谱资源和高数据率通信的急剧增长已经激发了使用认知无线电网络的有前途的概念的机会性频谱接入。虽然这一概念的出现主要是为了提高频谱利用率，但能源消耗的重要性带来了新的挑战，因为能源效率和通信性能可能不一致。本文对现有的能量有效的频谱感知和切换方法进行了分类。能量消耗和吞吐量之间的权衡建立作为认知无线电网络的众多设计参数的函数，无论是在本地和合作频谱感知的情况下。有人认为，一些重要的方面仍然需要研究，如公平性，动态行为，反应和主动计划的能源效率。
2013-11-30 cs.ET cs.NI cs.PF
Sensing for Spectrum Sharing in Cognitive LTE-A Cellular Networks
在这项工作中，我们提出了一种情况下，在不同的运营商之间的动态频谱共享系统与载波聚合（CA），这是一个重要的功能，在3GPP LTE-A系统。跨载波调度和感测被识别为LTE-A中的这种频谱共享的关键使能器。传感器分为1型传感器和2型传感器，并讨论了每种传感器在系统运行中的作用。针对单输入单输出系统，研究了更具挑战性的类型2感测，其涉及在存在期望信号的情况下感测干扰信号。能量检测和最强大的测试制定。分析了能量检测器的虚警概率和检测概率。性能评估表明，合理的感知性能，可以实现与使用的信道状态信息，使这样的感知实际上是可行的。
2014-01-30 cs.IT cs.NI math.IT
A Process Algebra for Link Layer Protocols
我们提出了一个进程代数的链路层协议，具有独特的机制建模帧冲突。我们还形式化了该框架中指定的链路层协议的合适活性属性。为了显示适用性，我们模型和分析两个版本的载波侦听多路访问与冲突避免（CSMA/CA）协议。我们的分析证实了隐藏站的问题，没有虚拟载波侦听的版本。然而，我们表明，虚拟载波侦听的版本不仅克服了这个问题，而且暴露站的问题与概率1。然而，该协议不能保证数据包的传递，甚至概率为1。
2019-07-31 cs.LO cs.NI
