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
Multiple Service providers sharing Spectrum using Cognitive Radio in Wireless Communication Networks
目前对频谱的利用效率很低;因此，如果使用得当，目前可用的频谱并不短缺。因此，预计无线电系统之间更灵活地使用频谱和频谱共享将是促进未来系统成功实施的关键因素。认知无线电被认为是解决频谱共享问题最智能、最有前途的技术。在本文中，我们考虑的频谱共享技术之间的用户的服务提供商共享的许可频谱的许可服务提供商。结果表明，该技术降低了呼叫阻塞率，提高了频谱利用率。
2012-10-12 cs.IT cs.NI math.IT
Full-Duplex Cooperative Cognitive Radio Networks with Wireless Energy Harvesting
提出并分析了一种新的具有无线能量收集功能的全双工协作认知无线电网络。我们认为次级接收器配备有FD无线电并且充当FD混合接入点（HAP），其旨在从其相关联的EH次级发射器（ST）收集信息并且中继信号。假设ST配备有EH单元和可充电电池，使得其可以从由主发射器（PT）和HAP发射的射频（RF）信号收集和积累能量。我们开发了一种新的合作频谱共享（CSS）协议所考虑的系统。在所提出的协议中，由于其FD能力，HAP可以同时接收PT的信号并发送能量承载信号以给ST充电，或者同时转发PT的信号并接收ST的信号。我们推导出解析表达式的可实现的吞吐量的主要和次要的链接通过表征的ST电池的动态充电/放电行为作为一个有限状态马尔可夫链。我们提出的数值结果来验证我们的理论分析，并证明了所提出的协议的优点，其非合作对应。
2017-03-20 cs.IT math.IT
Cognitive Energy Harvesting and Transmission from a Network Perspective
无线网络可以通过从射频（RF）信号中收集能量来自我维持。基于经典的认知无线电网络，我们提出了一种新的网络共存方法，其中来自次级网络的移动设备（称为次级发射机（ST））从来自初级网络的附近发射机（称为初级发射机（PT））的传输中获取能量，或者如果PT足够远则发送信息; ST将收集的能量存储在具有有限容量的可充电电池中，并在电池充满电时将所有可用能量用于随后的传输。在该模型中，每个PT以具有给定半径的圆盘的保护区和收获区为中心;如果ST位于某个收获区中，则它收获能量，如果它在所有保护区之外，则发送固定功率信号，否则空闲。在此模型的基础上，使用随机几何模型，其中PT和ST被建模为独立的齐次泊松点过程（HPPPs），在共存网络的中断约束下，并在一个简单的封闭形式获得的二次网络的空间吞吐量最大化。从结果中可以看出，最大二次吞吐量随着PT密度的增加而线性下降，最优ST密度与ST的传输概率成反比。
2012-09-16 cs.IT 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
Medium Access Control for Dynamic Spectrum Sharing in Cognitive Radio Networks
在过去十年中，无线服务和应用的激增导致了对无线频谱的快速增长的需求。因此，我们一直面对严重的频谱短缺问题，尽管多项测量结果显示，大部分持牌无线电频谱的使用率极低。这些事实促使了动态频谱接入（DSA）和认知无线电技术的发展，以提高频谱利用的效率和灵活性。在这篇论文中，我们研究的设计，分析和优化问题的联合频谱感知和认知媒体接入控制（CMAC）协议工程的认知无线电网络（CRN）。联合频谱感知和CMAC的设计被认为是在交织频谱共享范式和不同的通信设置。我们的研究成果主要有四个方面，即并行频谱感知的CMAC协议设计、顺序感知的CMAC协议设计、协作感知的CMAC协议设计和异步全双工认知MAC协议设计。我们开发了各种分析模型，我们提出的CMAC协议设计的吞吐量性能分析。基于这些分析模型，我们开发了不同的有效算法来配置CMAC协议，包括信道分配，感知时间，发送功率，竞争窗口，以最大化次级网络的总吞吐量。此外，广泛的数值结果，以获得进一步的见解，并评估我们的CMAC协议设计的性能。数值和仿真结果证实，我们提出的CMAC协议可以实现有效的频谱利用率和显着的性能增益相比，现有的和未优化的设计。
2016-01-19 cs.IT cs.NI math.IT
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
Rate-Interference Tradeoff in OFDM-based Cognitive Radio Networks
在认知无线电（CR）网络中，允许次要用户（SU）机会性地接入主要用户（PU）频谱以提高频谱利用率;然而，这增加了PU处的干扰水平。在本文中，我们考虑了一个正交频分复用OFDM为基础的CR网络和调查之间的权衡增加SU传输速率（从而提高频谱利用率）和减少在PU的干扰水平。我们制定了一个新的多目标优化（MOOP）问题，共同最大限度地提高SU的传输速率，并最大限度地减少其发射功率，同时施加干扰阈值的PU。此外，我们提出了一种算法，以取得SU传输速率和干扰水平之间的平衡，以PU。该算法考虑了已知SU发送器和PU接收器之间的链路的部分信道状态信息（CSI）的实际情况。仿真结果表明，该算法的性能和其优越性相比，在文献中的工作。
2019-02-08 cs.IT eess.SP math.IT
Predictive and Recommendatory Spectrum Decision for Cognitive Radio
认知无线电技术能够提高宝贵而稀缺的无线电频谱的利用效率。如何最大限度地提高整体频谱利用率，同时最大限度地减少与主用户的冲突，是认知无线电的关键。关键是做出正确的频谱接入决策。频谱预测可以用于使用频谱带的先前状态来预测频谱带的未来状态，而频谱推荐基于次级用户接入可用频谱带的先前经验来向次级用户推荐可用频谱带的子集。提出了一种基于频谱预测和频谱推荐的频谱决策框架。作为基准，提出了基于极限学习机（ELM）的单用户频谱预测方法和基于Q学习的多用户频谱预测方法。在频谱决策阶段，分别提出了基于Q学习和马尔可夫决策过程（MDP）的两种方法，以提高频谱决策的整体性能。实验结果表明，该频谱判决框架具有较好的性能.
2017-03-09 cs.IT cs.NI math.IT
Wideband Spectrum Sensing for Cognitive Radio Networks: A Survey
认知无线电已经成为下一代蜂窝网络中提高频谱利用率的最有前途的候选解决方案之一。未来认知无线电网络的一个关键要求是宽带频谱感知：次级用户在很宽的频率范围内可靠地检测频谱机会。在本文中，各种宽带频谱感知算法，连同讨论的优点和缺点的每种算法和挑战性的问题。特别注意的是使用的子奈奎斯特技术，包括压缩传感和多通道子奈奎斯特采样技术。
2013-03-04 cs.IT math.IT
Cognitive Non-Orthogonal Multiple Access with Cooperative Relaying: A New Wireless Frontier for 5G Spectrum Sharing
两种面向5G无线网络的新兴技术，即非正交多址（NOMA）和认知无线电（CR），将在未来提供更有效的无线频谱利用。在这篇文章中，我们将NOMA与CR集成到一个整体系统中，即认知NOMA网络，以实现更智能的频谱共享。认知NOMA网络的设计原则完全符合5G无线网络的功能要求，例如高频谱效率，大规模连接，低延迟和更好的公平性。提出了三种不同的认知NOMA结构，包括NOMA网络，覆盖NOMA网络和CR启发的NOMA网络。针对认知NOMA网络中网络间和网络内干扰严重影响网络性能的问题，提出了协作中继策略。对于每一个认知NOMA架构，我们提出的合作中继策略显示出其潜在的显着降低中断概率。此外，我们还讨论了认知NOMA网络实现面临的挑战和未来的研究方向。
2018-01-12 cs.IT math.IT
Transmit Antenna Selection in Underlay Cognitive Radio Environment
认知无线电（CR）技术解决了频谱利用率不足的问题。在GPRS模式中，允许次要用户通信，只要它们的传输不会损害主要用户通信。发射天线选择是提高无线通信系统容量的低复杂度方法之一。在这篇文章中，我们提出并分析了一个发射天线选择方案的性能优势，为二次系统，确保所造成的瞬时干扰的二次发射机到主接收机是低于预定水平。封闭形式的表达式的中断概率，衰落量，和遍历容量的次级网络。Monte-Carlo模拟也进行了确认本文中提出的各种数学结果。
2014-07-30 cs.IT math.IT
Wideband Spectrum Sensing in Cognitive Radio Networks
频谱感知是认知无线电网络检测频谱空洞并适时使用未充分利用的频带而不会对传统网络造成有害干扰的重要功能。本文介绍了一种新的宽带频谱感知技术，称为多频带联合检测，联合检测信号的能量水平在多个频带，而不是考虑一个频带的时间。该策略在提高动态频谱利用率和减少对主用户的干扰方面是有效的。在干扰受限的认知无线电网络中，频谱感知问题可以归结为一类优化问题。通过利用看似非凸的问题公式中隐藏的凸性，在实际条件下得到了多频带联合检测的最优解。仿真结果表明，所提出的频谱感知方案可以显着提高系统性能。本文建立了认知无线电网络中宽带频谱感知算法设计的重要原则。
2008-02-28 cs.IT math.IT
Channel Capacity Limits of Cognitive Radio in Asymmetric Fading Environments
认知无线电技术是一种创新的无线电设计理念，旨在通过在动态变化的环境中利用未使用的频谱来提高频谱利用率。通过扩展以前的结果，我们调查的容量增益与这种动态频谱的方法在非对称衰落信道。更具体地说，我们允许次级到初级和次级到次级用户信道经历瑞利或莱斯衰落，具有任意链路功率。为了计算容量，我们推导了瑞利变量和莱斯变量的比值分布。对称衰落的情况下相比，我们的研究结果表明，在平均和峰值接收功率约束下的容量行为的几个有趣的功能。最后，研究了非对称衰落下多主用户对系统容量的影响。
2008-06-05 cs.IT math.IT
Joint Channel Estimation and Pilot Allocation in Underlay Cognitive MISO Networks
认知无线电作为一种灵活的技术被提出来以提高频谱利用率。本文处理的问题，信道估计及其对下行链路传输的影响，在认知无线电场景。我们认为主要和认知基站，每个配备多个天线和服务多个用户。主网络经常遭受认知干扰，这可以通过在认知系统处部署波束成形以在空间上引导传输远离主接收器来减轻。估计的信道状态信息（CSI）的准确性在设计可以调节干扰量的准确波束形成器中起着重要作用。然而，信道估计受到干扰的影响。因此，我们提出了不同的信道估计和导频分配技术来处理认知系统的信道估计，并减少污染的影响，在主系统和认知系统。为了解决主系统和认知系统中的污染问题，我们利用协方差矩阵中嵌入的信息，成功地将信道估计与相关认知单输入多输入（SIMO）信道中的其他用户的信道分离。最小均方误差（MMSE）的框架，提出了利用二阶统计量来分离重叠的空间路径，造成的干扰。我们通过仿真验证我们的算法，并将它们与最先进的技术进行比较。
2015-05-08 cs.IT math.IT
Multi-player Bandits for Distributed Cognitive Radar
随着雷达网络的新应用，如汽车控制或室内定位，预计对频谱共享和通用互操作性的需求将会增加。本文介绍了应用程序的波形选择的多玩家强盗算法的分布式认知雷达网络，必须与通信系统共存。具体来说，我们假设网络中的雷达节点没有专用的通信信道。正如我们稍后将讨论的那样，节点可以通过采取故意干扰其他节点的行为并观察由此产生的冲突来间接通信。雷达节点试图优化它们自己的频谱利用率，同时避免冲突，不仅彼此冲突，而且与通信系统冲突。假设通信系统静态地占用雷达网络可用的频带的某个子集。首先，我们研究模型，假设每个节点经历等效的信道条件，然后研究放松这一假设的模型。
2021-01-30 cs.IT math.IT
Cross-layer estimation and control for Cognitive Radio: Exploiting Sparse Network Dynamics
本文提出了一种跨层的框架，以联合优化频谱感知和调度资源受限的敏捷无线网络。次要用户（SU）的网络接入被许可的主要用户（PU）的网络留下未使用的频谱的部分。中央控制器（CC）基于由SU收集的分布式压缩测量来调度SU的业务。联合控制感测和调度以最大化SU吞吐量，并对PU吞吐量降级和SU成本进行约束。频谱动态中的稀疏性被利用：利用先前的频谱占用估计，CC仅需要经由稀疏恢复技术来估计残余不确定性向量。POMDP公式所带来的高复杂性通过Kullback-Leibler散度的最小化由低维置信表示来降低。证明了感知优化和调度优化是可以解耦的。提出了一种部分近视调度策略，其结构特性可以证明，近视计划分配SU流量可能空闲的频谱带。仿真结果表明，该框架能够最优地平衡频谱感知和数据传输之间的资源。该框架定义了最具信息量的网络控制，产生能源效率的资源利用的传感调度方案。
2015-06-22 cs.IT cs.NI math.IT
Bandwidth reduction in cognitive radio
随着无线设备的迅速发展，认知无线电被用来解决带宽利用率和频谱利用率问题。基于纠错码的认知无线电系统巧妙地利用带宽，以适应非授权用户。本文提出了一种传输模型，通过该模型，由长度为$n=2^{s}-1$的二进制BCH码构成一个有限的二进制循环码序列，其中所有的码具有相同的纠错能力和码率，但码长依次增加，大于$n$。最初，所有这些代码都携带其对应的主要用户的数据。根据交织模型的思想，设计了一种传输模式，该模式涉及到调制方式、带宽和码率等传输参数。无论何时，具有传输模式（二进制循环码）的任何主用户不使用其分配的带宽，具有由二进制BCH码构建的数据的用户作为次用户进入并利用自由路径。最终，每当具有$W$带宽的主用户改变其作为次用户的状态时，其仅需要小于$W$的带宽。
2013-04-04 cs.IT math.IT
Spatial MAC in MIMO Communications and its Application to Underlay Cognitive Radio
我们提出了一种MIMO辅助用户（SU）与主用户（PU）空间共存的学习技术。通过学习到PU的干扰信道的零空间，SU可以利用否则PU将不使用的空闲自由度。该学习过程不需要PU和SU之间的任何握手或显式信息交换。唯一的要求是PU通过低速率控制信道广播周期性信标，该信标是其噪声加干扰功率的函数。学习过程基于能量测量，独立于PU和SU两者的传输方案，即独立于它们的调制、编码等。所提出的学习技术还提供了一种新的空分多址接入机制，用于共享公共信道的等优先级MIMO用户，与基于时间或频率的多址接入相比，该机制大大提高了频谱利用率。
2012-02-01 cs.IT math.IT
Capacity Theorems for the Cognitive Radio Channel with Confidential Messages
认知无线电作为一种受大脑启发的无线通信方案，通过允许认知用户接入授权给主用户的未充分利用的频谱，有效地利用了稀缺的无线电频谱资源。认知无线电除了具有通信可靠性高、频谱利用率高等特点外，信息传输的安全性和抗窃听能力也是其重要的应用领域。在本文中，这个问题是从信息论的观点。探讨了认知无线电信道（CRC）的容量限制与机密消息。作为认知无线电的理想化信息理论模型，该信道包括两个发射机，它们向它们对应的接收机发送独立的消息，使得一个发射机，即，认知发射机非因果地访问另一发射机的消息，即，主要的发射机。指定给每个接收者的信息必须对其他接收者保密。每个消息的保密级别使用含糊率进行评估。新的内边界和外边界的能力模糊区域的建立。结果表明，这些界限重合的一些特殊情况。具体来说，容量模糊区域推导出一类噪声较小的CRC和一类半确定性CRC。对于只需要对认知发送端的消息保密的情况，也为弱干扰下的高斯CRC建立了容量模糊域。
2014-02-20 cs.IT math.IT
Underlay Cognitive Radio with Full or Partial Channel Quality Information
底层认知无线电（UCR）通过智能地利用多用户信道质量信息（CQI）和共享码本，允许次用户进入主用户的频谱。这项工作的目的是研究两个用户的高斯UCR系统，假设多用户CQI的全部或部分知识。这项工作的主要贡献是出于这样一个事实，即多用户CQI的全部知识并不总是可用的。我们首先建立了一个位置辅助UCR模型，其中假设次级用户具有关于次级发射机到初级接收机链路的部分CQI以及关于其他链路的完整CQI。然后，提出了新的UCR方法，并仔细分析了从用户的可达速率，表示为$C_2$，容量惩罚主用户，表示为$ΔC_1$，和容量中断概率。数值例子提供了直观地比较UCR的性能与多用户CQI的全部知识和所提出的方法与多用户CQI的部分知识。
2010-09-15 cs.IT math.IT
Analysis and Optimization of Random Sensing Order in Cognitive Radio Networks
开发一个有效的频谱接入策略，使认知无线电显着提高频谱利用率，同时确保预定的服务质量水平的主要用户。本文研究了一种基于随机感知顺序策略的分布式次级网络的建模、性能分析和优化问题。具体而言，次用户在主用户返回时创建可用信道的随机顺序，然后以分布式方式找到最佳传输和切换机会。通过马尔可夫链分析，研究了次用户的平均吞吐量和次用户与主用户之间的平均干扰水平。在吞吐量方面的次级网络性能的最大化，同时保持在控制下的平均干扰提出。结果表明，尽管传统的观点，非零虚警的信道感知可以提高信道利用率，特别是在密集的二级网络中的竞争是太高。在此基础上，建立了两种简单实用的自适应算法对网络进行优化。第二种算法遵循非平稳条件下无线信道的变化，甚至优于静态蛮力优化，同时需要很少的计算。基于马尔可夫链分析建立的分析性能指标，从理论上研究了分布式算法的收敛性。最后，数值结果验证了解析推导和所提出的格式的有效性。它的结论是，完全分布式感知顺序算法可以导致认知无线电网络的性能大幅改善，而不需要集中管理或用户之间的消息传递。
2014-09-03 cs.IT cs.PF math.IT
On the Capacity Region of Cognitive Multiple Access over White Space Channels
主动共享空白空间或许可给主用户（PU）的暂时未占用的频谱是提高频谱利用率的实用方式。在本文中，我们考虑的基本问题的速率区域可实现多个二级用户（SU）发送他们的信息到一个共同的接收机在这样的空白空间信道。特别地，PU活动被视为开/关侧信息，其可以由SU因果地或非因果地获得。然后，该系统被建模为一个多开关信道和其可达到的速率区域的特点在某些情况下。通过假设附加边信息，导出了速率区域的外界和内界的显式形式，并在某些特殊情况下证明了它们是紧的。提出了一种最大化总速率的最优速率和功率分配方案。数值结果揭示了边信息、信道相关性和PU活动性对可达速率的影响，也验证了我们的速率和功率分配方案的有效性。我们的工作可能会揭示一些在实际的认知无线电系统的基本限制和设计权衡。
2014-02-22 cs.IT math.IT
Optimizing DF Cognitive Radio Networks with Full-Duplex-Enabled Energy Access Points
随着射频能量收集技术的发展，无线供电的协作认知无线电网络（CCRN）在提高频谱利用率的同时，也激发了主、次系统之间的联合信息和能量合作，引起了人们极大的兴趣。专用能量波束成形（EB）旨在弥补无线功率传输（WPT）的低效率，然而，这引起带外EH阶段，从而导致低协作效率。为了解决这个问题，在本文中，我们考虑了一种新的RF EH CCRN辅助全双工（FD）使能的能量接入点（EAP），可以合作无线充电的次级发射机（ST），同时在第一传输阶段接收主发射机（PT）的信号，并在第二传输阶段执行解码和转发（DF）中继。我们研究了一个加权和速率最大化问题的发射功率约束以及总成本约束，使用连续凸逼近（SCA）技术。一个迫零（ZF）为基础的次优方案，只需要本地CSI的EAP，以获得其最佳的接收波束成形。各种权衡之间的加权和率和其他系统参数提供的数值结果，以证实所提出的解决方案对基准的有效性。
2017-03-28 cs.IT math.IT
Prospect Pricing in Cognitive Radio Networks
认知无线电网络的发展主要集中在基于期望效用理论（EUT）的频谱捷变无线电和新型频谱共享技术的设计上。在本文中，我们考虑到人类的心理行为的终端用户，这往往偏离EUT的发展，在这样的网络中的新的频谱共享算法。具体而言，我们认为最终用户的决策定价和管理的无线电资源在认知无线电使能网络中的影响时，有不确定性的服务质量（QoS）保证提供的服务提供商（SP）。使用前景理论（诺贝尔奖获奖的行为经济学理论，捕捉人类的决策和偏离EUT），我们设计的数据定价和信道分配算法，用于认知无线电网络制定的价格之间的相互作用的博弈论分析，带宽分配的SP和最终用户的服务选择。我们发现，当最终用户的重量不足的服务保证，他们往往会拒绝提供的结果，在无线电资源的利用率和收入损失。我们提出了前景定价，定价机制，可以使系统的决策和提高无线资源管理的鲁棒性。我们目前的分析结果，以及初步的人类受试者的研究与视频QoS。
2015-10-03 cs.GT cs.IT math.IT
End-to-end Throughput Maximization for Underlay Multi-hop Cognitive Radio Networks with RF Energy Harvesting
研究了能量收集认知无线电网络（EH-CRN）中主用户（PU）和次用户（SU）共存的绿色模式，其中无电池SU捕获PU的频谱和能量，以提高频谱效率和绿色能源利用率。为了降低SU的发射功率，我们采用时分多址的多跳传输，通过该多跳传输，SU首先从PU的RF信号中收获能量，然后在分配的时间内与PU同时发射数据，所有这些都在授权频谱中。这样，每个SU的可用发射能量主要取决于在轮到发射之前所收获的能量，即能量因果关系。同时，必须严格控制SU的发射功率，以保护PU免受有害干扰。因此，受能量因果关系约束和干扰功率约束，我们研究了端到端的吞吐量最大化问题的最优时间和功率分配。为了解决这个非凸问题，我们首先等价地将其转化为一个凸优化问题，然后提出了联合最优时间和功率分配（JOTPA）算法，迭代求解一系列的可行性问题，直到收敛。大量的仿真评估的性能与JOTPA的EH-CRN在三个典型的部署场景，并通过与其他两个资源分配算法进行比较，验证了JOTPA的优越性。
2017-03-08 cs.IT math.IT
Efficient Online Learning for Cognitive Radar-Cellular Coexistence via Contextual Thompson Sampling
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；U.S Army Research Laboratory（美国陆军研究实验室）
本文介绍了一种顺序的，或在线的，自适应雷达传输，促进频谱共享与非合作蜂窝网络的学习计划。首先，雷达和空间上遥远的蜂窝网络之间的干扰信道进行建模。然后，应用线性上下文Bandit（CB）学习框架来驱动雷达的行为。探索和开发之间的基本权衡是平衡的汤普森采样（TS）算法，一个伪贝叶斯方法，选择波形参数的后验概率的基础上，一个特定的波形是最佳的，折扣信道信息作为上下文。结果表明，上下文TS方法收敛更快的行为，最大限度地减少相互干扰，最大限度地提高频谱利用率比可比的上下文强盗算法。此外，我们表明，TS学习计划的结果在一个有利的SINR分布相比，其他在线学习算法。最后，将所提出的TS算法与深度强化学习模型进行了比较。我们证明了TS算法在更复杂的深度Q网络（DQN）中保持了有竞争力的性能。
2020-08-24 cs.IT cs.LG math.IT
On the Spectrum Handoff for Cognitive Radio Ad Hoc Networks without Common Control Channel
认知无线电（CR）技术是一种很有前途的解决方案，以提高频谱利用率，使非授权用户利用频谱的机会主义的方式。由于非授权用户是授权频谱的临时访问者，当授权用户收回频谱时，他们被要求腾出频谱。由于授权用户出现的随机性，对授权和非授权通信的中断通常难以防止。在本章中，提出了一个积极的频谱切换框架CR ad hoc网络，以解决这些问题。在所提出的框架中，信道切换策略和主动频谱切换协议，提出了让未授权用户腾出信道之前，授权用户利用它，以避免不必要的干扰。针对非授权用户的网络协调方案也被纳入到频谱切换协议的设计中，以实现信道会合。此外，提出了一种分布式信道选择方案，以消除非授权用户之间的冲突。在我们提出的框架中，未授权用户相互协调，而不使用公共控制信道。我们比较了我们提出的主动频谱切换协议与反应频谱切换协议，在该协议下，未授权用户切换信道发生冲突后，与授权传输。仿真结果表明，我们的主动频谱切换优于反应式频谱切换方法在更高的吞吐量和更少的冲突授权用户。此外，我们提出了一种新的三维离散时间马尔可夫链来描述反应性频谱中断的过程，并分析了非授权用户的性能。我们验证了我们提出的马尔可夫模型对模拟和频谱切换场景中的其他参数的兴趣得到的数值结果。
2011-04-30 cs.IT math.IT
Optimal number of users in Co-operative spectrum sensing in WRAN using Cyclo-Stationary Detector
认知无线电允许非授权用户通过动态频谱接入来接入授权频段，从而降低频谱稀缺性。这需要智能频谱感知技术。本文研究了循环平稳检测器在地面数字视频广播（DVB-T）信号中的应用及其性能评估。通常，DVB-T在IEEE 802.22标准中规定在VHF和UHF TV广播频谱中。仿真结果表明，实现合作频谱感知有助于更好地利用资源。进一步提出在一个场景中寻找最优用户数来优化检测概率，并利用粒子群优化（PSO）技术寻找最优阈值。
2014-03-13 cs.IT cs.NI math.IT
Random Subcarrier Allocation in OFDM-Based Cognitive Radio Networks
本文研究了基于正交频分复用（OFDM）的认知无线电（CR）频谱共享通信系统的性能，该系统假设随机分配且不存在主用户（PU）的信道占用信息，不使用频谱感测来获取关于未使用的子载波的可用性的信息。在次级网络中的单个次级用户（SU）的情况下，由于缺乏PU的活动的信息，SU随机地分配主网络的子载波，并且以一定概率与PU的子载波冲突。为了维持PU的服务质量（QoS）要求，通过将SU的发射功率调整到低于预定义阈值（称为干扰温度）来控制SU对PU造成的干扰。在这项工作中，SU的平均容量与子载波冲突的性能指标，调查建议的随机分配方案一般和瑞利信道衰落模型。导出了平均容量与SU、PU和可用子载波数的界和缩放定律。此外，在存在多个SU的情况下，假设一个机会调度的SU的多用户分集增益也进行了研究。为了避免随机分配方案可能对SU造成的干扰，并根据可用子载波获得SU的最大和速率，提出了一种基于机会调度和随机分配（利用）方法的有效集中式顺序算法，以保证分配子载波的正交性。
2012-07-02 cs.IT math.IT math.PR
A Dynamic Multi-cast Routing Algorithm for Opportunistic Networks: Implementing the Expected Transmission Count Metric
认知无线电（CR）技术使智能无线通信系统成为可能。CR通过允许动态和机会性的频谱接入，为低效的频谱利用提供了有效的解决方案。在设计认知无线电网络时，主要的挑战是如何在提高网络吞吐量的同时保护授权主无线电网络（PRN）的性能，并将主用户（PU）和认知用户（CU）之间的干扰保持在规定的阈值内。在这项工作中，我们开发了一个多播路由算法，基于预期的传输计数度量（ETX），该算法根据CRN中不同的业务负载情况，结合最小生成树（MST）和最短路径树（SPT）算法，采用成功概率（POS）来确定路径选择方法在选择统一信道时使用所需传输时间和信道可用时间的信道分配度量。我们的算法的主要目标是减少预期的数据包传输（重传）的总数需要成功地将数据包转发到一个特定的目的地组，并提供一个成功的传输在给定的信道上的机会的保证。该度量能够捕获CRN环境，其中信道可用性是多样性的，并且由于PU的动态和不确定性活动而动态变化。我们提出的协议实现了高吞吐量和数据包传输率（PDR），通过联合信道分配和路径选择到特定的目的地。仿真结果被用来证明我们提出的算法在吞吐量和数据包投递率方面的有效性相比，其他现有的多播路由协议在不同的网络条件下，使用matlab作为一个模拟。
2016-05-16 cs.IT cs.NI math.IT
On Effective Secrecy Throughput of Underlay Spectrum Sharing $α$-$μ$/ Málaga Hybrid Model under Interference-and-Transmit Power Constraints
基于认知无线电的混合射频/自由空间光（RF / FSO）系统因其能够解决频谱稀缺和频谱利用率不足的问题而成为一种很有前途的技术。因此，这项工作分析了认知RF / FSO混合网络的物理层安全方面，该网络包括一个主用户，一个次级源，一个次级接收器，和一个窃听者，其中的秘密通信发生在两个合法的次级对等体之间的RF和FSO链路同时进行，窃听者只能偷听RF链路。特别地，还考虑了次用户处的最大发射功率限制以及主用户处的可允许干扰功率限制。所有的RF链路被建模为具有$α$ - $μ$衰落，而FSO链路经历具有链路阻塞和指向误差损伤的Málaga（M）湍流。在接收端，利用选择组合分集技术来选择具有最佳电信号比（SNR）的信号。此外，推导了保密中断概率、严格正保密容量概率和有效保密吞吐量的封闭表达式，分析了保密性能。此外，衰落，主-副干扰，检测技术，链路阻塞概率，大气湍流和指向误差的影响进行了研究。最后，Monte-Carlo模拟证实了推导的表达式。
2021-11-12 cs.IT eess.SP math.IT
Impact of Secondary User Communication on Security Communication of Primary User
最近，频谱共享被认为是提高频谱利用率的一种有前途的解决方案。然而，它可能容易受到安全问题的影响，因为主网络和辅助网络访问相同的资源。因此，在本文中，我们专注于在存在窃听者（EAV）谁非法监听主用户（PU）通信的认知无线电网络的性能分析，其中的次级发射机（SU-Tx）的发射功率受到SU-Tx的峰值发射功率和中断概率的联合约束。在此基础上，推导了SU的自适应发射功率策略和误符号概率的解析表达式。最重要的是，主网络的安全性评估的非零保密容量的存在概率和保密容量的中断概率。仿真结果表明，主网络的安全性不仅取决于主网络和辅网络之间的信道平均功率，还与SU-Tx到EAV链路的信道条件和SU-Tx的发射功率策略密切相关。
2014-08-29 cs.CR cs.IT cs.NI
Power Allocation and User Assignment Scheme for Beyond 5G Heterogeneous Networks
无线网络中的频谱稀缺问题逐年变得突出和关键。虽然已经提出了几种有前途的解决方案来提供频谱稀缺的解决方案，但它们中的大多数都有许多相关的权衡。在这种情况下，一个新兴的想法涉及到利用认知无线电（CR）的未来异构网络（HetNet）。本文提供了两个有希望的候选人的婚姻（即，CR和HetNets）用于第五代（5G）无线网络。更具体地，已经提出并评估了用于多用户基于HLR的HetNet的联合功率分配和用户分配解决方案。针对这些网络中的限制因素，考虑了发射节点的个体功率和主网络的干扰温度保护约束。一个有效的解决方案是设计从对偶分解方法，其中最优的用户分配得到优化的功率分配在每个节点。仿真结果验证了所提出的优化方案相对于传统基线技术的优越性。
2019-10-25 cs.IT cs.NI eess.SP
Chain-Net: Learning Deep Model for Modulation Classification Under Synthetic Channel Impairment
调制分类是物理层中信号检测和解调之间的中间过程，现在引起了认知无线电领域的更多兴趣，其中性能由人工智能算法提供动力。然而，大多数现有的传统方法构成的障碍，有效地学习弱歧视性调制模式。本文提出了一种鲁棒的调制分类方法，利用深度学习来捕获调制信号在多尺度特征表示上的有意义信息。为此，开发了一种新的卷积神经网络架构，即Chain-Net，它具有组织在两个处理流程中的各种非对称内核，并通过深度级联和元素加法进行关联，以优化特征利用率。该网络在14种具有挑战性的调制格式的大数据集上进行评估，包括模拟和高阶数字技术。仿真结果表明，Chain-Net鲁棒地分类了遭受合成信道恶化的无线电信号的调制，并且比其他深度网络表现更好。
2020-09-04 cs.IT eess.SP math.IT
