Performance Analysis of Underlay Cognitive Radio Systems: Estimation-Throughput Tradeoff
在这封信中，我们研究了认知底层系统（US），采用功率控制机制在辅助发射机（ST）的性能。现有的基线模型考虑的性能分析，要么假设知识的参与渠道在ST或检索此信息的反馈渠道的手段，然而，这种情况几乎不存在于实践中。出于这一事实，我们提出了一种新的方法，它结合了在ST所涉及的信道的估计，以表征现实情况下的US的性能。此外，我们应用中断约束，捕捉不完善的信道知识的影响，特别是在主接收机接收到的干扰功率。除此之外，我们采用了在ST的发射功率约束，以确定美国的操作制度。最后，我们分析了一个有趣的权衡之间的估计时间和二级吞吐量允许优化的性能，美国。
2015-10-12 cs.IT math.IT
On the Deployment of Cognitive Relay as Underlay Systems
本文的目的是扩展认知中继（CR）的想法。CR作为次要用户，遵循一种可扩展的范例，以支持室内设备对频谱的次要使用。寻找一个空间的机会，即，决定其在主用户信道上的传输，CR对其部署场景以及主接收器和室内设备的移动进行建模。建模有利于理论分析，但它也是重要的，以确保CR在一个真实的场景中的性能。我们认为简要地，同时部署这样一个系统的硬件原型所涉及的挑战。
2014-04-18 cs.IT math.IT
Optimal time sharing in underlay cognitive radio systems with RF energy harvesting
由于基本的权衡，实现频谱效率和能量效率是未来无线网络的两个竞争的设计挑战。然而，在认知无线电系统中应用射频（RF）能量收集（EH）可能会规避这种权衡，从而产生具有无限电源和有意义的可实现信息速率的次级系统。提出了一种在线的解决方案，用于在认知无线电系统的EH阶段和信息传输（IT）阶段之间的最优时间分配（分时），该方案收集来自主系统的RF能量。所提出的在线解决方案最大限度地提高了认知无线电系统的平均可达速率，受到主系统的$\varepsilon$百分位保护标准。与EH和IT阶段之间的相等时间分配相比，最佳分时实现了显著的收益。
2015-07-01 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Arbitrarily-Shaped Underlay Cognitive Networks: Effects of Secondary User Activity Protocols
分析了任意形状的认知网络中主用户和次用户的性能。为了满足在任意位置的主接收机（PU-Rx）的干扰阈值要求，我们考虑不同的SU活动协议，限制活动SU的数量。我们提出了一个框架，基于矩生成函数（MGF）的干扰，由于一个随机SU，解析计算中断概率在主网络中，以及在次级网络中的活动SU的平均数量。我们还提出了一个合作为基础的SU活动协议在认知网络，其中包括现有的阈值为基础的协议作为一个特殊情况。我们研究了不同SU活动协议的活动SU的平均数量，在PU给定的中断概率约束下，我们采用它作为一种分析方法来比较不同SU活动协议对主网络和辅网络性能的影响。
2014-11-07 cs.IT math.IT
Non-orthogonal Multiple Access in Large-Scale Underlay Cognitive Radio Networks
本文将非正交多址接入（NOMA）技术应用于随机部署用户的大规模认知无线电（CR）网络。为了表征所考虑的网络的性能，新的封闭形式的中断概率的表达式推导出使用随机几何。更重要的是，通过执行分集分析，在具有不同功率约束的两种场景下获得了新的见解：1）主发射机（PT）的固定发射功率，以及2）PT的发射功率与辅基站的发射功率成比例。对于第一种情形，在第$m$个有序NOMA用户处经历$m$的分集阶数。对于第二种情况，有一个渐进的错误地板的中断概率。仿真结果验证了推导结果的准确性。通过仔细设计用户的目标数据率和功率分配系数，NOMA可以在GPRS网络中获得优于传统正交多址接入的性能。
2016-01-14 cs.IT math.IT
Optimal Harvest-or-Transmit Strategy for Energy Harvesting Underlay Cognitive Radio Network
考虑了一种具有能量收集的认知无线电网络，该网络以时隙方式工作。主用户（PU）在每个时隙中以恒定的功率发送，而次用户（SU）从主用户的发送中获取能量或发送其数据。我们提出了一个最佳的离线收获或发送策略，在每个时隙中，SU决定是否收获能量或发送其数据限制在主接收机的干扰。我们的目标是在能量因果关系和干扰约束下最大化SU的可实现速率。将优化问题转化为一个混合整数非线性规划问题，并利用广义Benders分解算法求解最优的收获或传输策略。通过仿真，分析了各种系统参数和主接收端干扰约束对最优策略的影响。
2018-05-05 cs.IT math.IT
Energy- and Spectral- Efficiency Tradeoff for D2D-Multicasts in Underlay Cellular Networks
底层带内设备到设备（D2D）多播通信（其中相同内容经由组中的直接链路传播）具有提高蜂窝网络的频谱和能量效率的潜力。然而，大多数现有的解决这个问题的方法只解决频谱效率（SE）或能量效率（EE）。我们研究了在单个小区D2D集成蜂窝网络中SE和EE之间的权衡，其中多个D2D多播组（MG）可以与多个蜂窝用户（CU）共享上行链路信道。我们制定的EE最大化问题的约束SE和最大可用传输功率。提出了一种功率分配算法来解决这个问题，并通过大量的数值仿真证明了其有效性。SE和EE之间的权衡作为D2D MG的密度和MG的最大传输功率的函数被表征。
2017-12-12 cs.IT cs.NI math.IT
On Energy Cooperation in Energy Harvesting Underlay Cognitive Radio Network
在本文中，我们考虑了一个能量收集认知无线电网络（EH-CRN），其中主用户和次用户共存于GPRS模式。两个发射器都具有能量收集能力，并配备有有限容量电池以存储收集的能量。此外，次级用户（SU）具有独立的能量传输单元，使得其可以将其收集的能量的一部分传输给初级用户（PU）。我们得到了一个最佳的发射功率和能量传输策略为单时隙和一个次优的策略为多时隙的情况下，最大限度地提高了由SU传输的比特数在离线设置下的主要和速率约束。对于这两种情况下，能量合作对系统性能的影响进行了研究，并观察到能量合作导致更高的SU吞吐量。
2016-03-10 cs.IT math.IT
Benefits of improper signaling for underlay cognitive radio
在这封信中，我们研究的潜在好处不正确的信令的辅助用户（SU）在认知无线电网络。我们考虑一个基本但说明性的场景，其中主用户（PU）总是发送适当的高斯信号，并具有最小的速率约束。参数化后的SU发送信号在其功率和圆系数（衡量的程度不适当），我们证明了SU提高其速率传输不适当的信号，只有当SU-PU干扰链路和SU直接链路之间的平方模的比率超过一个给定的阈值。作为这种分析的副产品，我们得到了最佳的圆形系数，必须使用SU取决于其功率预算。一些仿真结果表明，SU受益于传输不适当的信号，特别是当PU不是高负载。
2014-09-19 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
Opportunistic Scheduling in Underlay Cognitive Radio based MIMO-RF/FSO Networks
针对基于认知无线电的多输入多输出射频/自由空间光（MIMO-RF/FSO）解码转发系统，提出了一种基于固定干扰功率约束和比例干扰功率约束的次用户发射机（SU-TX）机会调度的最优度量.为了分析所提出的系统的性能，封闭形式的表达式推导出考虑Nakagami- $m$衰落RF链路上的正交空时分组码传输的精确和渐近中断概率。此外，中继和目的地eNodeB之间的FSO链路被建模为具有指向误差的广义马拉加$(\mathcal{M})$湍流信道。最后，仿真结果开发几个有趣的见解到端到端的系统性能和选择概率的SU-TX。它还表明，所提出的系统优于现有的文献中。
2018-05-23 cs.IT math.IT
MIMO Underlay Cognitive Radio: Optimized Power Allocation, Effective Number of Transmit Antennas and Harvest-Transmit Tradeoff
本文分析了一种多输入多输出（MIMO）认知无线电系统的性能。特别地，次级发射器在空间复用传输模式下操作，而在次级接收器处采用迫零检测器。此外，次系统受到单天线主用户（PU）的干扰。为了提高二次传输的性能，在二次发射机处执行最优功率分配，其中约束由PU指定的最大可允许中断阈值。此外，辅发射天线的有效数量基于针对任意MIMO尺度的最优功率分配来指定。此外，推导了次系统各态历经信道容量的封闭表达式。然后，深入分析和评估了大规模MIMO次系统的场景，其中研究了捕获使能的次传输。分析了最优功率分配、有效副发射天线数、副发射天线与副接收天线之间的有效折衷以及副系统的平均信道容量。最后，大量的数值和模拟结果证实了我们的分析的有效性，同时提供了一些有用的工程见解。
2018-01-22 cs.IT math.IT
Improper Gaussian signaling for multiple-access channels in underlay cognitive radio
本文考虑了一个未授权的多址接入信道（MAC），与一个授权的点对点用户共存，以下的认知无线电范式。我们假设，除了辅基站的每个收发器有一个天线，并且主用户（PU）受到最小速率约束的保护。与传统的高斯信号的假设相反，我们允许次级用户（SU）发送与其复共轭相关的不适当的高斯信号。当辅基站执行迫零，我们表明，不正确的信令是最佳的，如果干扰信道增益的总和（在一个等效的规范模型）是高于一定的阈值。此外，我们推导出一个有效的算法来计算达到这种情况下的速率区域边界的传输参数。所提出的算法利用了单用户表示的辅助MAC以及新的结果不适当的信令的最优性，在单用户的情况下，当PU被损坏的不适当的噪声。
2018-11-08 cs.IT math.IT
Energy Efficiency in MIMO Underlay and Overlay Device-to-Device Communications and Cognitive Radio Systems
本文研究了主链路和辅链路通过重叠或重叠方式共享可用频谱的系统中的资源分配问题。在观察到这样的场景模型的认知无线电和D2D通信，我们制定的问题作为最大化的次级能源效率的最低速率要求的主要用户。这导致了具有挑战性的非凸，分数问题。在这种情况下，我们通过一个适当的重新制定获得的整体解决方案。在覆盖场景中，提出了两种算法。第一个产生一个资源分配满足一阶最优性条件的资源分配问题，通过解决一系列更容易的分数问题。第二种方法的最优性要求较弱，但计算复杂性更低。数值结果表明，所提出的算法的优点，无论是在能源效率的性能和复杂性，也表明，所提出的两个算法的覆盖场景执行非常相似，尽管不同的复杂性。
2016-10-28 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
Blind Null-Space Learning for MIMO Underlay Cognitive Radio Networks
该文提出了一种在最大干扰约束下，MIMO认知无线电次用户（SU）与主用户（PU）在同一频带内同时进行传输的盲技术。在所提出的技术中，SU能够满足PU的干扰约束，而无需显式地估计对PU的干扰信道矩阵，并且不会使PU负担与SU的任何交互。PU所需的唯一条件是，对于短时间间隔，它使用功率控制方案，使得其发送功率是SU所造成的干扰的单调函数。在该时间间隔期间，SU迭代地修改其发射信号的空间取向，并测量该修改对PU的总发射功率的影响。整个过程基于能量测量，这从实现的角度来看是非常期望的。
2012-02-02 cs.IT math.IT
In this research, we proposes a new method for cooperation and underlay mode selection in cognitive radio networks. We characterize the maximum achievable throughput of our proposed method of hybrid spectrum sharing. Hybrid spectrum sharing is assumed where the Secondary User (SU) can access the Primary User (PU) channel in two modes, underlay mode or cooperative mode with admission control. In addition to access the channel in the overlay mode, secondary user is allowed to occupy the channel currently occupied by the primary user but with small transmission power. Adding the underlay access m…
2016-04-13 cs.IT cs.NI math.IT
MIMO Precoding in Underlay Cognitive Radio Systems with Completely Unknown Primary CSI
该文研究了一种新的认知无线电（CR）系统，其中干扰信道对主接收机（PR）的瞬时或统计信道状态信息（CSI）对于CR是完全未知的。对于单信道接收机的情况下，我们假设必须保证最小的信息速率的CR主信道的CSI是已知的CR发射机。我们首先表明，低秩CR干扰是更可取的，以提高吞吐量的PR相比，传播更少的功率在更多的发送维度。基于这一观察，我们然后提出了一个秩最小化CR传输策略，假设最小的信息速率必须保证在CR主信道上。我们提出了一个简单的解决方案，称为节俭注水（FWF），使用所需的最少的功率来实现速率约束与最小秩传输协方差矩阵。我们还提出了两个启发式的方法，已被用于在以前的工作中转换到凸优化问题的秩最小化问题。所提出的计划，然后推广到一个MIMO CR下行链路网络与多个接收机。最后，对瑞利衰落信道下的干扰温度和泄漏率中断概率进行了理论分析，证明了直接FWF方案虽然比探试法和经典注水法具有更高的干扰温度，但仍能获得更高的PR吞吐量，这就质疑了将干扰温度作为CR干扰的度量。
2012-04-05 cs.IT math.IT
Molecular communication often involves coexisting links where certain links may have priority over others. In this work, we consider a system in three-dimensional (3-D) space with two coexisting communication links, each between a point transmitter and fully-absorbing spherical receiver (FAR), where the one link (termed primary) has priority over the second link (termed secondary). The system implements the underlay cognitive-communication strategy for the co-existence of both links, which use the same type of molecules for information transfer. Mutual influence of FARs existing in the same co…
2021-02-11 cs.IT math.IT
On Optimal Offline Time Sharing Policy for Energy Harvesting Underlay Cognitive Radio
RF能量收集可以用于为通信设备供电，使得可以确保这样的设备的永久操作。我们考虑一个RF能量收集的认知无线电系统工作在时隙的方式。主用户（PU）配备有可靠的电源，并且在所有时隙中以恒定的功率进行传输。然而，次用户（SU）从主用户的传输中获取能量，并且同时传输其自己的数据，使得主接收机（PR）处的干扰保持在可接受的阈值以下。在次级发射机（ST）处，每个时隙被划分为两个阶段：能量收集（EH）阶段和信息传输（IT）阶段。将在主接收机保护准则下最大化可达到的副和速率的问题表示为凸优化问题，得到了EH和IT相位之间的最优分时分配和离线设置下的最优副发射功率。最佳离线方案，然后比较与在线近视的政策，其中EH和IT阶段之间的最佳分时，和最佳的二次发射功率的基础上获得的瞬时信道增益。
2016-05-01 cs.IT math.IT
Performance of Adaptive Link Selection with Buffer-Aided Relays in Underlay Cognitive Networks
在本文中，我们研究了一个三节点的双跳认知无线电网络（CRN）的性能与半双工（HD）解码和转发（DF）缓冲辅助中继。我们推导出的平均速率和符号出错率（SER）性能的自适应链路选择基于信道感知缓冲辅助中继（CABR）计划，施加峰值功率和峰值干扰的限制，对次要节点，并将它们与传统的非缓冲辅助中继（CNBR）和传统的缓冲辅助中继（CBR）计划的延迟容忍系统。对于有限延迟系统，我们分析了固定速率传输的修改后的基于阈值的方案的性能，并证明了使用后进先出缓冲区在某些情况下是有利的。我们提出了延迟，吞吐量和SER之间的权衡。计算机模拟结果证明推导的表达式的准确性。
2016-09-03 cs.IT math.IT
Blind Null-space Tracking for MIMO Underlay Cognitive Radio Networks
最近已经提出了盲零空间学习（BNSL），用于快速且准确地学习与次级发射器和初级接收器之间的信道矩阵相关联的零空间。在本文中，我们提出了一种信道跟踪增强的算法，即盲空间跟踪（BNST）算法，允许传输的信息的辅助接收机（SR），同时学习零空间的时变目标信道。具体地，增强的算法最初执行BNSL扫描以便获取零空间。然后，它执行修改的雅可比旋转，使得在同时向SR发送信息的同时，对主接收机的感应干扰以概率$p$保持低于给定阈值$P_{Th}$。我们目前的仿真结果表明，该方法具有严格的性能优于BNSL算法的信道具有独立的瑞利衰落与一个小的多普勒频率。
2012-03-30 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
Performance Analysis of Energy Harvesting Underlay Cooperative Cognitive Radio Relay Networks with Randomly Located Nodes
研究了主用户泊松场存在时能量收集协作认知无线电网络（CRN）的成功数据通信概率.我们考虑的情况下，收获能量后，从主发射机（PT），次发射机（ST）将发送其符号向次要目的地（SD）通过一个合适的辅助中继从一组随机分散的空闲节点在一个圆形区域内。我们已经考虑了几个中继选择标准，在我们的工作中，一个更好的中继节点选择。我们还分析了二次发射机的性能成功的符号传输的概率。通过详细的分析，研究了ST的性能与PU的密度、PT的发射功率和ST所需的发射功率等网络实体之间的关系。在本工作中，已经探索了能量收集的益处和来自PT的干扰之间的非平凡的权衡。数值结果验证了推导出的解析表达式的精度。
2019-03-04 cs.IT math.IT
Feasibility of Serving K Secondary Users in Underlay Cognitive Radio Networks using Massive MIMO
在本文中，我们分析的可行性服务K个次级用户（SU）在下行链路上使用次级基站（SBS），配备了一个大的天线阵列，在认知无线电（CR）网络。首先，我们制定了一个可行性问题，以计算波束成形向量和功率分配的K个SU的约束的最大允许干扰的主要用户（PU），所需的最小速率在SU，和最大发射功率从SBS。问题的制定考虑到不完善的SU和PU之间的信道状态信息。我们提出了一个两步的方法来解决非凸问题。在第一步中，使用两种备选方案中的一种来计算波束成形向量：最大本征模波束成形（MEB）或迫零波束成形（ZFB）。我们表明，可以通过解决线性规划的可行性问题来计算的功率分配。此外，我们提供了理论上的可行性分析服务K SU与相等的功率分配，通过推导出的分布的SINR在SU和干扰PU，从而计算服务K SU的概率作为约束的函数。分析和仿真结果表明，在CR网络的可行性服务K SU的约束的影响。
2019-03-18 cs.IT math.IT
On the Performance Analysis of Underlay Cognitive Radio Systems: A Deployment Perspective
从部署的角度研究了在次发射端采用功率控制机制的认知底层系统的性能。考虑用于性能分析的现有基线模型要么假设ST处所涉及的信道的知识，要么通过频带管理器或反馈信道来检索该信息，然而，这种情况在实践中很少存在。出于这一事实，我们提出了一种新的方法，它结合了在ST所涉及的信道的估计，以表征在主接收机和吞吐量在次级接收机（或\textit{secondary throughput}）的干扰功率方面的US的性能。此外，我们应用中断约束，捕捉不完善的信道知识的影响，特别是对不确定的干扰。除此之外，我们采用在ST的发射功率约束分类的干扰限制制度和功率限制制度方面的美国的操作。此外，我们的不确定性的干扰和二次吞吐量的情况下，所涉及的信道遇到Nakagami- $m$衰落的表达式的特征。最后，我们调查的估计时间和二次吞吐量之间的基本权衡描绘一个优化的性能，美国。
2016-09-08 cs.IT math.IT
In this letter, we consider an underlay cognitive radio network assisted by dual-hop decode-and-forward (DF) relaying. For a general multi-user network, we adopt a max-min fairness relay selection scheme and analyse the outage probability when the channels are subject to independent and non-identical Nakagami-m fading. The relay network operates within the constraint imposed on the peak interference power tolerable by the primary receiver. We then analyse the asymptotic outage probability performance and illustrate the existence of i) the full-diversity order when the interference level at the…
2021-05-08 cs.IT eess.SP 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
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
In this work, we investigate the physical layer security of a jamming-based underlay cognitive hybrid satellite-terrestrial network {consisting of a} radio frequency link at the first hop and an optical feeder at the second hop. Particularly, one secondary user (SU) is transmitting data {to an end-user} optical ground station {($\boldsymbol{D}$)} through the aid of a relay satellite, in the presence of {an active} eavesdropper {at} each hop. {Moreover}, another SU located in the first hop is acting as a friendly jammer and continuously broadcasting an artificial noise that cannot be decoded by…
2020-09-29 cs.IT math.IT
Random Aerial Beamforming for Underlay Cognitive Radio with Exposed Secondary Users
在本文中，我们介绍了暴露的次级用户问题的认知无线电系统中，无论是次到主和主到次信道有一个视线（LoS）组件。基于莱斯模型的LoS信道，我们表明，分析和数值，LoS干扰阻碍了可实现的次要用户容量时，干扰约束施加在主用户接收机。这是由当存在主导LoS分量时干扰信道波动的差的动态范围引起的。为了提高这样的系统的容量，我们提出了一个电子可控寄生阵列辐射（ESPAR）天线在二次终端的使用。ESPAR天线涉及单个RF链，并且具有可重新配置的辐射方向图，该辐射方向图通过经由改变一组电抗性负载向M个标准正交基辐射方向图分配任意权重来控制。通过将正交模式视为多个虚拟哑天线，我们随时间随机改变它们的权重，从而创建人工信道波动，可以完美地消除LoS干扰的不良影响。该方案被称为随机空中波束成形（RAB），并且由于其使用单个RF链，因此非常适合于紧凑且低成本的移动终端。此外，我们调查暴露在多用户设置中的次用户问题，表明LoS干扰阻碍多用户干扰分集，并影响SU容量的增长率作为用户数量的函数。使用RAB，我们表明，实际上可以利用LoS干扰，以提高多用户分集通过机会调零。
2015-08-01 cs.IT math.IT
Transmit Beamforming for Interference Exploitation in the Underlay Cognitive Radio Z-channel
本文介绍了新的发射波束形成方法的认知无线电（CR）Z信道。所提出的传输方案利用关于SBS处的干扰的非因果信息来重新设计CR波束成形优化问题。这样做的目的是通过利用次级链路中的相长干扰来提高次级用户的服务质量（QoS）。波束形成器的设计，以最大限度地减少最坏的次用户的符号错误概率（SEP）的约束下的瞬时总发射功率，在主链路的瞬时干扰的功率。该问题被表述为一个二元概率约束规划（BPCP）问题。我们表明，BPCP问题可以转化为一个凸优化问题，可以解决实际SEP，例如，屏障法。一个计算效率高的紧近似方法也被开发来计算近最优的解决方案。仿真结果和分析表明，该近似问题的平均每下行帧计算复杂性与传统的CR下行波束赋形问题相当。此外，所提出的方法提供了显着的性能改进相比，传统的CR下行链路波束成形，同时保证在瞬时的基础上，在传统的波束成形器的平均QoS保证的主用户的QoS。
2016-06-21 cs.IT math.IT
Power Control and Frequency Band Selection Policies for Underlay MIMO Cognitive Radio
研究了多频段MIMO认知无线电系统的功率控制和频段选择策略，目标是在最大化次用户（SU）链路速率的同时，将对主用户（PU）的干扰泄漏限制在阈值以下.每个策略中的SU的目标是在每个时隙中选择一个频段并确定发射功率。为了限制在时变信道中对PU的干扰，我们提出了固定和动态的发射功率控制方案，这取决于PU流量和SU和PU之间的信道的时间相关性。我们研究了使用固定或动态功率控制的频段选择策略的性能。我们表明，动态频段选择政策，例如，与SU停留在一个频带上的固定频带策略相比，基于多臂Bandit框架的策略（其中SU在每个时隙中选择不同的频段）导致对PU的更高干扰。我们还提供了一个表达式的速度之间的差距，通过SU实现透视政策和固定波段政策。据观察，这种差距减少增加的时间相关性和SU天线的数量增加。
2019-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Sensing and Reception Design of SIMO Hybrid Cognitive Radio Systems
本文研究了认知无线电系统中频谱感知和接收波束形成的联合设计问题。所提出的设计的目的是最大化的可实现的平均上行链路速率的次要用户（SU），受到基于中断的服务质量（QoS）约束的主要通信。研究了一种混合CR系统方法，根据该方法，系统或者作为交织器操作（即，机会主义的）或作为投机者（即，频谱共享）CR系统，基于SS结果。一个现实的信道状态信息（CSI）框架，根据该框架，直接信道链路是已知的多天线接收机（RX），而只有统计（协方差）信息可用于干扰链路。一个新的，封闭的形式近似推导出的中断概率的主要通信，和SS参数和接收波束形成器的速率最优选择的问题是解决的混合，交织和MIMO系统。事实证明，我们提出的系统设计优于两个交织和交织CR系统的一系列系统方案。
2015-09-14 cs.IT math.IT
Full-Duplex Relay Selection in Cognitive Underlay Networks
在这项工作中，我们分析了频谱共享网络中全双工中继选择（FDRS）的性能。与半双工中继相反，全双工中继（FDR）使得能够在辅助中继处同时监听/转发，从而允许更高的频谱效率。然而，由于源和中继同时在FDR中发送，所以它们在主接收机处的叠加信号现在应该满足现有的干扰约束，这可以显著地限制辅网络吞吐量。在这方面，中继选择可以提供足够的解决方案来提高次级吞吐量，同时满足强加的干扰限制。我们首先分析了机会FDRS与残余自干扰（RSI）的性能，推导出精确的累积分布函数的端到端的信号与干扰加噪声比Nakagami-m衰落。我们还评估了提供的中继选择不同的全双工合作计划中存在/不存在的直接源-目的地链路的分集增益。当所采用的RSI链路增益模型是次线性的中继功率，这与最近的研究结果相一致，我们表明，显着的分集增益可以恢复，即使在存在干扰的直接链路。其次，我们评估端到端的FDRS的性能与干扰的限制，由于存在一个主接收机。最后，通过数值模拟验证了所提出的精确的理论结果。
2017-09-30 cs.IT math.IT
Wireless-Powered Communication Assisted by Two-Way Relay with Interference Alignment Underlaying Cognitive Radio Network
本文针对MIMO认知无线电网络中无线供电次级系统，提出结合功率分割、双向DF中继和基于MMSE的干扰对齐的两步设计方法，以最小化中断概率，仿真显示中断概率平均降低超过两个数量级。
2023-09-16 cs.IT math.IT
QoS Aware Power Allocation and User Selection in Massive MIMO Underlay Cognitive Radio Networks
研究了认知无线电网络中配备大量天线的次级基站下行链路的功率分配和次级用户选择问题。提出了一种新的优化框架，以选择最大数量的SU和计算功率分配，以满足瞬时速率或服务质量要求的SU。优化框架还旨在使用SBS处的可用不完美CSI将对主用户（PU）的干扰限制在预定义阈值以下。为了获得一个可行的解决方案的功率分配和用户选择，我们提出了一个低复杂度的算法称为DeleteSU与最大功率分配（DeleteSU）。理论分析计算了对PU的干扰和超过所需速率的SU的数量。分析和仿真结果表明，该算法在满足最小速率约束的情况下，能够服务更多的用户，并且在天线数大于用户数一个数量级的情况下接近最优解。
2019-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
Performance of DF Incremental Relaying with Energy Harvesting Relays in Underlay CRNs
分析了认知无线电网络中采用能量收集（EH）解码转发（DF）中继的增量中继的吞吐量性能。当直接链路中断时，目的地组合直接和中继信号。从推导出的封闭形式的表达式，我们提出了一个表达式的EH中继，优化吞吐量性能的功率分配参数。我们证明，中继使用EH DF中继的结果比直接信令没有中继更好的性能，只有当目的地结合了直接信号从源与中继信号。计算机模拟证明了所导出的表达式的准确性。
2017-09-01 cs.IT math.IT
Interference Mitigation and Resource Allocation in Underlay Cognitive Radio Networks
由于无线设备和数据饥渴应用的不断增加的使用，提高现有无线网络的频谱效率已经变得必要。提高频谱效率的单向式方法之一是在不同的共存网络之间共享频谱并同时服务于多个设备。在最近的文献和说明书中正在考虑用于诸如LTE的许可网络与诸如Wi-Fi的未许可网络的共存的频谱共享机制。为了实现授权用户和未授权用户之间的共存，有必要包括干扰缓解技术以保护授权主用户（PU）免受有害干扰。典型的干扰减轻机制基于频谱感测和认知无线电（CR），其中，未许可的次级用户（SU）观察频谱，并且在许可的PU不活动时使用频谱。因此，SU利用共享频谱中的空时隙来避免干扰。如果允许SU通过利用由多天线技术提供的空间维度与PU同时发送，则可以进一步提高频谱效率。MCR范例允许这样的共存，其中SU通过利用网络中的空间和频率资源在与PU相同的时隙中发送其信号。为了利用空间维度，SU可以利用PU的位置坐标来引导其信号远离PU以减轻干扰。SU发射机还可以采用多种天线技术来为大量设备提供服务。此外，SU可以通过动态地选择提供最高速率的频段来利用PU占用的频段。在这项工作中，我们开发的PU的位置估计，空间资源分配和频段选择SUs在GPRS网络的技术。
2019-05-11 cs.IT eess.SP 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
This paper investigates a machine learning-based power allocation design for secure transmission in a cognitive radio (CR) network. In particular, a neural network (NN)-based approach is proposed to maximize the secrecy rate of the secondary receiver under the constraints of total transmit power of secondary transmitter, and the interference leakage to the primary receiver, within which three different regularization schemes are developed. The key advantage of the proposed algorithm over conventional approaches is the capability to solve the power allocation problem with both perfect and imper…
2021-01-05 cs.IT math.IT
Power Allocation for Full-Duplex Relay Selection in Underlay Cognitive Radio Networks: Coherent versus Non-Coherent Scenarios
研究了全双工认知中继网络（FDCRNs）中的功率控制和中继选择问题，其中次用户（SU）中继可以同时接收来自SU源的数据并将其转发到SU目的地。我们研究非连贯和连贯的场景。在非相干情况下，SU中继转发来自SU源的信号而不调节相位;而在相干情况下，SU中继在转发信号时调节相位以最小化主用户（PU）接收器处的干扰。我们考虑的问题，最大限度地提高传输速率从SU源到SU目的地的干扰约束在PU接收机和功率约束在SU源和SU中继。然后，我们开发了一个数学模型来分析的数据率性能的FDCRN考虑在FD中继的自干扰效应。我们开发低复杂度和高性能的联合功率控制和中继选择算法。大量的数值结果来说明功率电平参数和自干扰消除质量的速率性能的影响。此外，我们证明了在SU继电器的相位调节的显着增益。
2017-03-04 cs.IT cs.NI math.IT
Cognitive Wireless Powered Network: Spectrum Sharing Models and Throughput Maximization
射频（RF）无线能量传输（WET）的最新进展推动了无线供电通信网络（WPCN）的研究，其中分布式无线设备在下行链路（DL）中由混合接入点（H-AP）经由专用WET供电以用于上行链路（UL）无线信息传输（WIT）。本文利用认知无线电（CR）技术，研究了一种新型的认知无线电辅助WPCN（cognitive WPCN），它与主无线通信系统共享频谱。特别是，我们认为一个认知WPCN，包括一个单一的H-AP与恒定的电源和分布式用户，共享相同的频谱，其DL WET和UL WIT与现有的主要通信链路，其中WPCN的WET/WIT和主要链路的WIT可能会相互干扰。在这种新的设置下，我们提出了两个共存的模型，这两个系统，即重叠和覆盖基于认知WPCN的频谱共享，这取决于不同类型的知识，在认知WPCN的主用户传输。对于每一种模型，我们最大限度地提高了总吞吐量的认知WPCN的传输优化下，应用不同的约束，以保护主用户传输。分析和仿真结果提供了比较的总吞吐量的认知WPCN与主用户的可达速率在两个共存的模型。结果表明，基于覆盖的认知WPCN优于基于对等的，由于其完全合作的WET/WIT设计与主WIT，同时它也需要更高的复杂性实现。
2015-12-01 cs.IT math.IT
The underlay cognitive radio-based hybrid radio frequency / free-space optical (RF / FSO) systems have been emerged as a promising technology due to its ability to eliminate spectrum scarcity and spectrum under-utilization problems. Consequently, this work analyzes the physical layer security aspects of a cognitive RF / FSO hybrid network that includes a primary user, a secondary source, a secondary receiver, and an eavesdropper where the secret communication takes place between two legitimate secondary peers over the RF and FSO links simultaneously, and the eavesdropper can overhear the RF li…
2021-11-12 cs.IT eess.SP math.IT
Error Performance of Wireless Powered Cognitive Relay Networks with Interference Alignment
研究了一种采用干扰对齐技术的两跳解码转发认知无线电系统。能量受限的中继节点通过功率分配（PS）中继协议从干扰信号中收获能量。首先，主要和次要网络的波束形成矩阵的设计进行了演示。然后，计算了PS协议在理想和不理想信道状态信息（CSI）情况下系统的比特出错率（BER）性能。最后，仿真了CSI失配参数对系统误码率性能的影响。
2017-12-13 cs.IT math.IT
Online Time Sharing Policy in Energy Harvesting Cognitive Radio Network with Channel Uncertainty
本文研究了一种时隙模式下的能量收集认知无线电网络。次级发射器以半双工方式从环境源收集能量，并将其存储在有限容量的可充电电池中。它将每个时隙分为两个阶段：收获阶段和传输阶段。我们在二级用户的能量可用性建模为一阶平稳马尔可夫过程。通过联合优化两个阶段的分时分配和次用户的发射功率，提出了一种鲁棒的在线传输策略，使次用户的平均吞吐量在给定的截止时间内达到最大，并与离线策略和近视策略进行了比较.
2017-09-01 cs.IT math.IT
On the Ergodic Rate of OFDMA Cognitive Radios under Imperfect Cross-Link Information
研究了不完全交叉链路知识下正交频分多址（OFDMA）认知无线电（CR）的各态历经速率性能和极限。我们提出了一种新的随机干扰管理和开发技术，以减轻和控制的CRs对授权用户的干扰，在CDMA频谱共享。最佳下行链路信道自适应资源分配（RA）算法被设计为在满足平均发射功率和概率峰值干扰功率约束的情况下最大化CR功能。推导了CR的接收信号与干扰噪声比（SINR）的累积密度函数（cdf）表达式，以评估由此产生的各态历经速率。仿真研究进行了检查所提出的RA算法和调查的影响，参数的不确定性对整个系统的性能。
2017-11-17 cs.IT math.IT
Joint Beamforming and Antenna Selection for Sum Rate Maximization in Cognitive Radio Networks
本文研究了在认知无线电多输入单输出广播信道中，具有多个主用户的次基站（BS）的联合发射波束形成和天线选择。目标是最大化服从次BS发射功率、次用户的最小所需速率以及PU的干扰功率约束的和速率。由于目标效用函数是非凹的，所涉及的约束条件也是非凸的，因此该问题很难求解。尽管如此，我们提出了一个新的迭代算法，找到局部最优的至少。在算法的每一步迭代中，我们利用内逼近方法构造并求解了一个简单的中维凸二次规划。仿真结果表明，该算法收敛速度快，优于现有的方法。
2017-03-01 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
Power Allocation and Cooperative Diversity in Two-Way Non-Regenerative Cognitive Radio Networks
在本文中，我们研究了一个双跳块衰落认知无线电网络的性能与独立的，但不一定同分布（i.n.i.d.）Nakagami- $m$衰落信道。主网络由源和目的地组成。根据由两个源节点组成的次级网络是否具有用于协作的单个中继或多个中继从而采用用于协作的机会性中继选择以及两个源节点是否遭受主用户（PU）干扰，本文考虑两种情况，分别称为场景（a）和场景（b）。对于所考虑的频谱共享，所提出的系统的发射功率约束调整的干扰限制的主网络和主用户（PU）施加的干扰。新的分析得到了新的中断容量（OC）和平均符号错误概率（ASEP）的分析结果。特别地，对于场景（a），以封闭形式导出次级网络的OC和ASEP的紧下界。此外，实现了场景（a）的端到端OC的封闭式表达式。关于场景（b），以封闭形式导出次级网络的OC的紧下限。所有的分析结果证实了蒙特卡罗模拟方法。
2017-05-05 cs.IT cs.NI math.IT
Spectral Efficiency Optimized Adaptive Transmission for Cognitive Radios in an Interference Channel
在本文中，我们考虑了一个主用户和一个认知用户在无线衰落干扰信道上的传输。主用户以恒定功率发射，并利用满足比特出错率要求的自适应调制和编码（AMC）方案。我们提出了一种链路自适应方案，以最大限度地提高认知无线电的平均频谱效率，而主用户所需的最低频谱效率被规定。所得到的问题被约束为还满足比特出错率要求和认知链路的功率约束。认知发射机的AMC模式选择和功率控制基于两个链路的缩放的信号与噪声加干扰比反馈来优化。然后，该问题被投射为一个非线性离散优化问题，提出了一个快速有效的次优解。我们还提出了一个方案与速率自适应和一个恒定的功率。所提出的方案的一个重要特点是，用户之间不需要协商。与自适应传输的认知无线电的交织和交织方法的比较证明了所提出的解决方案的效率。
2009-02-28 cs.IT math.IT
Transmit Power Policy and Ergodic Multicast Rate Analysis of Cognitive Radio Networks in Generalized Fading
本文确定了认知无线电网络中主用户中断约束下的点对多点通信的最优次用户功率分配和遍历组播速率。利用极值理论（EVT）的工具，首先证明了独立同分布（i.i.d.）信干比（SIR）随机变量（RV）是威布尔分布，当用户信号和干扰信号经历独立和非同分布（i.n.i.d.）$κ-μ$阴影衰落。此外，实际的最小分布的威布尔分布的收敛速度。然后，该限制分布用于确定在广义衰落场景中在主网络处受到中断约束的认知无线电网络中的次网络的最优发射功率。此外，渐进遍历多播速率的次用户进行了分析，不同的信道衰落参数。
2019-10-27 cs.IT math.IT
Energy Efficiency Analysis of Collaborative Compressive Sensing Scheme in Cognitive Radio Networks
在本文中，我们研究了传统的协同压缩感知（CCCS）方案的能量效率，重点是在认知无线电环境中的能量效率和检测精度之间的权衡。特别是，我们推导出可实现的吞吐量，能源消耗和能源效率的CCCS计划，并制定一个优化问题，以确定最佳值的参数，最大限度地提高能源效率的CCCS计划。能源效率的最大化提出了作为一个多变量，非凸优化问题，我们提供了近似，以减少它的凸优化问题。我们强调，由于这些近似的错误是可以忽略不计的。之后，我们分析了CCCS方案的降维和协作感知性能之间的权衡-节能和检测精度之间的隐含权衡，并表明压缩造成的损失可以通过协作来恢复，从而提高整体能量效率。
2019-03-03 cs.IT math.IT
QoS Analysis of Cognitive Radios Employing HARQ
近年来，对更快和更可靠的数据传输的需求带来了复杂的通信系统。因此，执行可以提供有关性能级别的洞察力的封闭式解决方案变得更加困难。在本文中，不同于现有的研究，我们研究了认知无线电系统，采用混合自动重传请求（HARQ）协议下的服务质量（QoS）的约束。我们假设二级用户通过利用一个策略，这是一个组合的扩频和交织接入技术接入频谱。考虑到次用户不完全执行信道感知，以检测活跃的主用户，并有一个传输截止日期，每个数据包在次发送器缓冲区，我们制定了系统的状态转移模型。然后，我们得到的状态转移概率时，采用HARQ-chase合并。随后，我们提供了在信道中的分组丢失率，并得到了有效容量。最后，我们证实了我们的分析推导与数值结果。
2017-02-04 cs.IT math.IT
