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
Enhancing Multiuser MIMO Through Opportunistic D2D Cooperation
我们提出了一种蜂窝架构，它结合了多用户MIMO（MU-MIMO）下行链路与机会使用的未授权ISM频段建立设备到设备（D2 D）的合作。该架构包括基于通过D2 D中继形成下行链路虚拟MIMO信道的物理层协作方案，以及用于这种D2 D使能网络的新颖的资源分配策略。我们证明了物理层方案的近似最优性，并证明了这种合作提高了系统中最弱用户的有效SNR，特别是在多用户制度中，由于多用户分集。为了利用这个物理层计划，我们制定了合作用户调度和中继选择问题，使用网络效用最大化框架。对于这样的合作网络，我们提出了一种新的实用工具度量，联合捕获公平的吞吐量和中继系统中的成本。我们提出了一个联合用户调度和中继选择算法，我们证明是渐近最优的。我们研究的架构，通过系统级模拟在广泛的场景。这些模拟的亮点是小区边缘（底部第五百分位）用户的数据率的大约$6$ x改进（在最先进的SU-MIMO上），同时仍然改进了总体吞吐量，并且考虑了各种系统约束。
2017-03-06 cs.IT cs.NI math.IT
Spectrum and Infrastructure Sharing in Millimeter Wave Cellular Networks: An Economic Perspective
毫米波频段的许可模式一直是相当大的争论的主题，一些行业参与者主张未经许可的使用，而另一些则主张传统的地理区域独家使用许可。同时，这些频段的大带宽、高定向天线、高穿透损耗和对阴影的敏感性表明了频谱和基础设施共享的某些优势。然而，即使分享在技术上是有益的（正如这一领域的最新研究所表明的那样），它也可能是无利可图的。本文研究了毫米波网络资源共享的技术和经济意义。毫米波服务被认为是在一个网络商品的经济框架，消费者的效用取决于网络的规模，消费者和服务提供商的战略决策连接到详细的网络模拟。结果表明，为任何服务提供商的用户提供服务的中立小型小区的“开放”部署通过使网络更容易达到临界质量而鼓励市场进入，而不是“开放”（未授权）频谱。在何种条件下，有竞争力的服务提供商将更愿意共享资源或不也说明。
2016-05-15 cs.IT cs.NI math.IT
Spectrum Sharing Between A Surveillance Radar and Secondary Wi-Fi Networks
在3-GHz频带中与陆地（例如空中交通管制）和船载雷达在空间-时间上共享频谱的未授权网络之间的共存吸引了显著的兴趣。类似于每个主-辅共存场景，从未许可设备到主接收机的干扰必须在可接受的范围内。在这项工作中，我们制定了一个脉冲，搜索雷达（主要）和802.11 WLAN作为次要的频谱共享问题。我们计算这样的搜索雷达的保护区域a）一个单一的二级用户（最初）以及b）多个二级用户的随机空间分布。此外，我们还分析了从雷达的传输到WiFi设备的干扰，以估计对可实现的WLAN吞吐量的影响，作为到主雷达的距离的函数。
2016-02-02 cs.IT math.IT
Secondary Resource Allocation for Opportunistic Spectrum Sharing with IR-HARQ based Primary Users
我们提出了一个次要的资源分配的问题时，主要的增量冗余混合自动重传请求（IR-HARQ）协议。次用户（SU）打算使用其IR-HARQ协议的知识来在最小主用户（PU）吞吐量的约束下最大化其长期吞吐量。对主要IR-HARQ协议建模所需的累积互信息（ACMI）用于定义约束马尔可夫决策过程（CMDP）。SU的资源分配，然后被证明是这个CMDP的解决方案。然后，分配问题被认为是一个无限维空间线性规划。求解该线性规划的对偶类似于求解无约束MDP。最后，使用相对值迭代（RVI）算法的解决方案。
2013-06-24 cs.IT math.IT
A Throughput and Energy Efficiency Scheme for Unlicensed Massive Machine Type Communications
本文研究了未经许可的机器类型通信网络的吞吐量和能源效率。如果在网络中发生中断事件，则存在分组重传的可能性，以便获得较低的错误概率。该模型包括两种类型的用户，授权和未授权用户的网络。授权用户分配的上行链路信道也由未授权用户使用。然而，这是以这样的方式完成的，即与未许可用户共享相同的信道不会对许可用户的传输造成损害。然而，授权用户的传输会对未授权网络造成干扰。这里使用泊松点过程来模拟节点的位置和干扰对网络的影响。我们研究了不同的因素，如重传次数，SIR阈值和中断可以影响网络的吞吐量和能量效率。吞吐量和能源效率也都研究了约束优化问题，其中的约束是SIR阈值和重传尝试次数。我们还展示了为什么使用有限的传输是重要的，以及有什么好处。
2019-05-04 cs.IT math.IT
Opportunistic Spectrum Sharing using Dumb Basis Patterns: The Line-of-Sight Interference Scenario
我们研究了一个频谱共享系统与非严重衰落的相互干扰的链接，其中无论是次级到初级和初级到次级的信道有一个视线（LoS）组件。莱斯模型的LoS信道的基础上，我们表明，分析和数值，LoS干扰阻碍了可实现的二次用户容量。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器（ESPAR）天线在二次终端的使用。ESPAR天线需要单个RF链，并且具有可重新配置的辐射方向图，该辐射方向图通过将任意权重分配给M个标准正交基辐射方向图来控制。通过将这些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。因为所提出的方案使用单个RF链，所以它非常适合于紧凑且低成本的移动终端。
2014-03-28 cs.IT math.IT
Exploiting Multi-Antennas for Opportunistic Spectrum Sharing in Cognitive Radio Networks
在认知无线电（CR）网络中，存在次要（较低优先级）用户打算通过机会性地利用最初分配给现有主要（较高优先级）用户的发射频谱来彼此通信的场景。对于这样的场景，次用户通常必须同时在两个冲突的目标之间进行权衡：一个是最大化其自身的传输吞吐量;另一个是最小化其在每个主接收器处产生的干扰量。在本文中，我们研究了这个基本的权衡从信息理论的角度来看，通过表征二次用户的信道容量下，它自己的发射功率约束，以及一组干扰功率约束，每个施加在一个主接收机。特别是，本文利用多天线在次级发射机有效地平衡空间复用的次级传输和干扰避免在主接收机。凸优化技术用于设计用于实现二次传输容量的最佳二次传输空间频谱的算法。次优的解决方案，便于实施，并与最佳解决方案的性能进行比较。此外，为单信道传输开发的算法也被扩展到多信道传输的情况，由此次用户能够通过不仅在空间中而且在时域和频域中的传输适配来实现机会性频谱共享。
2007-11-28 cs.IT math.IT
On the Capacity of Opportunistic Time-Sharing Downlink with a Reconfigurable Intelligent Surface
本文提出两种近似方法分析RIS辅助机会时分下行链路的总速率容量，揭示其与用户数及超原子数的依赖关系，并验证了数学分析的准确性。
2023-10-12 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed Resource Allocation for Network Slicing over Licensed and Unlicensed Bands
网络切片是5G的关键使能技术之一，它能够定制和“切片”公共资源以支持不同的服务和垂直领域。本文介绍了一种新型的跨运营商网络切片框架，其中多个移动网络运营商（MNO）可以在授权和未授权频段协调和联合切片其可访问的频谱资源。对于授权频带切片，我们提出了一种运营商间频谱聚合方法，该方法允许两个或更多个MNO合作并共享其授权频带以支持一组共同的服务类型。然后，我们考虑共享未授权频段。由于所有的移动网络运营商享有平等的权利，访问这些频段，我们介绍了权利共享的概念，移动网络运营商共享和交易他们的频谱访问权。我们开发了一个{ \em修改后的信封背面（mBoE）的方法}的移动网络运营商评估其{ \em的权利价值（VoR）}时，与其他无线技术共存。基于重叠联盟形成博弈，提出了一个{ \em网络切片博弈}来研究移动网络运营商之间的合作.我们证明，我们提出的游戏总是有至少一个稳定的切片结构，最大限度地提高社会福利。为了实现我们提出的框架，而不需要移动网络运营商透露私人信息给其他移动网络运营商，我们开发了一个分布式算法称为D-ADMM-PVS。我们提出的框架的性能评估是使用离散事件模拟器提供的，该模拟器由真实的MNO部署场景驱动，该场景基于都柏林市两个主要蜂窝运营商部署的400多个基站位置。数值结果表明，我们提出的框架几乎可以将城市环境中每个MNO的所有支持服务的容量增加一倍。
2020-01-28 cs.IT cs.NI cs.SY
Markov Modeling for Licensed and Unlicensed Band Allocation in Underlay and Overlay D2D
提出一种马尔可夫资源分配分析模型，支持underlay/overlay D2D共享授权频段及与Wi-Fi共享非授权频段，并通过阈值流控保障QoS、推导阻塞概率。
2025-09-27 cs.IT cs.NA cs.NI
Multiuser MIMO Wireless Energy Transfer With Coexisting Opportunistic Communication
这封信认为，一个主要的多用户多输入多输出（MIMO）无线能量传输（WET）系统和一个共存的次要的点对点MIMO无线信息传输（WIT）系统之间的频谱共享，其中WET产生干扰WIT和降低其吞吐量性能。我们表明，由于干扰，WIT系统遭受损失的自由度（DoF）的能量发射机（ET），其中，在一般情况下，需要大于1，以优化多用户WET与用户公平性的考虑发送的能量波束的数量成正比。为了最小化WIT中的自由度损失，我们进一步提出了一种基于分时原理的新的单波束能量传输方案，其中ET每次发送一个最优能量波束。这种新的方案实现了相同的WET系统的最佳性能，并最大限度地减少其干扰的WIT系统的影响。
2015-01-09 cs.IT math.IT
Message-Passing Algorithms for Optimal Utilization of Cognitive Radio Networks
认知无线电是一种通过使未授权用户能够访问未使用的资源来显著提高无线网络中频谱使用率的关键技术。我们提出了新的算法，需要实施的机会主义的调度策略，最大限度地提高吞吐量利用率的资源由次要用户，现有的主要用户施加的最大干扰约束下。我们的方法是基于置信传播（BP）算法，这是有利的，由于其简单性和潜在的分布式实现。我们研究收敛性能和评估所提出的BP算法的性能，通过模拟和证明，结果相比，毫不逊色于基准贪婪策略。
2013-10-21 cond-mat.stat-mech cs.IT cs.NI
Physical-Layer Security for Spectrum Sharing Systems
在本文中，我们研究的物理层安全频谱共享系统组成的多个源-目的地对，动态访问他们的共享频谱的数据传输中存在的窃听者。我们提出了一个源合作（SC）辅助的机会性干扰框架，以保护频谱共享系统的传输机密性，防止窃听。具体地，当源节点被允许接入共享频谱进行数据传输时，在频谱共享系统中机会性地选择另一个源来发送人工噪声，以在不影响合法传输的情况下干扰窃听者。我们提出了两个具体的SC辅助机会干扰方案，即SC辅助随机干扰机选择（RJS）和最佳干扰机选择（OJS），这被称为SC-RJS和SC-OJS，分别。我们还将常规的不合作视为基线。我们推导出封闭形式的拦截概率表达式的非合作，SC-RJS和SC-OJS计划，在此基础上，他们的秘密分集增益是通过在高信噪比（SNR）区域的渐近拦截概率分析确定。它被证明是传统的非合作表现出的秘密多样性为零，而建议的SC-RJS和SC-OJS实现了更高的秘密多样性为1。这也令人惊讶地意味着，与随机选择策略相比，最佳干扰机选择没有实现额外的保密分集增益。此外，数值结果表明，即使在合法信道比窃听信道差的情况下，SC-OJS的截获概率性能始终优于SC-RJS和非合作的截获概率性能。
2016-12-22 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Spectrum Sharing for NOMA-based Cooperative Relaying
非正交多址（NOMA）和频谱共享（SS）是第五代（5G）无线通信标准中用于高效频谱利用的两种新兴多址技术。在本文中，我们提出了一个封闭的形式分析的平均可达和速率和中断概率的NOMA为基础的协作中继系统（CRS）在一个频谱共享的情况下。我们考虑峰值干扰约束，其中次级（未许可）网络对主用户（许可）接收器（PU-Rx）造成的干扰应小于预定阈值。我们表明，CRS-NOMA优于CRS与传统的正交多址接入（OMA）在PU-Rx的峰值干扰功率的大值。
2018-09-24 cs.IT math.IT
Exploiting Opportunistic Multiuser Detection in Decentralized Multiuser MIMO Systems
该文研究了一种分散式多用户多天线（MIMO）系统的设计，该系统在固定的窄带上实现频谱共享，其中共存用户通过迭代的方式独立地更新各自的发送协方差矩阵，以达到各自的发送速率最大化。在文献中通常通过假设每个用户将来自所有其他用户的同信道干扰视为接收机处的附加（有色）噪声来研究该设计问题，即，应用传统的单用户解码器（SUD）。该文提出了一种新的分布式多用户MIMO系统的译码方法，即每个用户通过多用户检测技术机会性地消除来自部分或全部其他用户的同频干扰，即机会多用户检测（OMD）。本文研究了基于OMD的用户迭代最大化传输速率的最优传输协方差设计，并证明了与传统SUD相比，该方法在分散多用户MIMO系统中的容量增益。
2009-05-21 cs.IT 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
Ultra Reliable Communication via Opportunistic ARQ Transmission in Cognitive Networks
提出了一种新的机会频谱共享方案，该方案采用ARQ协议在有限块长体制下实现超可靠性。主用户与次用户共享其许可频谱，其中两者都与同一基站通信。基站对次用户应用ARQ，次用户具有有限次数的发送每个分组的尝试。我们诉诸交织模型，在该模型中，次要用户感测主要用户的活动和访问信道的访问概率取决于主要用户的到达率和可用的试验次数。我们的特征的二次用户接入概率和发射功率，以实现目标的错误约束为两个用户。此外，我们分析了主用户的性能中断概率和延迟。结果表明，我们提出的方案优于开环和非机会的情况下，次要用户的传输功率节省和主用户的可靠性。
2018-01-29 cs.IT math.IT
Investigation on Multiuser Diversity in Spectrum Sharing Based Cognitive Radio Networks
针对认知无线电（CR）网络中的机会通信，研究了一种新的多用户分集技术--\emph{multiuser interference diversity}，该技术利用了CR与现有主无线电（PR）链路之间的相互干扰.多用户分集增益和遍历吞吐量分析不同类型的CR网络，并与传统的网络中没有PR链路。
2009-12-09 cs.IT math.IT
A Deep Reinforcement Learning Framework for Contention-Based Spectrum Sharing
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Qualcomm Research Center（高通研究中心）
在未授权频谱中操作的无线设备的数量的增加促进了频谱接入的智能自适应方法的发展。我们认为，分散的基于竞争的介质访问的基站（BS）在未经许可的共享频谱上工作，其中每个BS自主决定是否在给定的资源上进行传输。竞争决策试图最大化的不是它自己的下行链路吞吐量，而是一个网络范围的目标。我们制定这个问题作为一个分散的部分可观察马尔可夫决策过程与一个新的奖励结构，提供长期的比例公平的吞吐量。然后，我们引入了一个两阶段的马尔可夫决策过程中使用的信息，从频谱感知和接收质量，使媒体接入的决定，在每个时隙。最后，我们将这些功能到一个分布式的强化学习框架，基于竞争的频谱访问。我们的公式提供了分散的推理，在线适应性，也迎合了部分可观察性的环境，通过经常性Q学习。经验上，我们发现它的比例公平性度量的最大化是有竞争力的基因辅助的自适应能量检测阈值，同时对信道衰落和小竞争窗口是鲁棒的。
2021-10-05 cs.IT cs.LG eess.SP
Packet Relaying Control in Sensing-based Spectrum Sharing Systems
认知中继已经被引入机会频谱接入系统，通过该系统，每当主链路面临中断条件时，次节点转发主分组。对于频谱共享系统，认知中继的参数化的干扰功率约束水平上施加的次要用户的发射功率。对于基于感测的频谱共享，检测概率也涉及分组中继控制。本文考虑这两个参数的选择，以最大限度地提高从节点的吞吐量在一定的约束条件。分析导致一个马尔可夫决策过程，使用动态规划方法。该问题使用值迭代来解决。最后，突出所得到的最优控制的结构特性。
2013-03-30 cs.IT cs.NI math.IT
Adaptive Modulation in Multi-user Cognitive Radio Networks over Fading Channels
分析了多用户认知无线电网络中自适应调制在衰落信道下的性能。多用户分集被认为是在多个次要用户之间的机会用户选择。分析得到Nakagami- $m$衰落信道。分析了自适应连续速率和自适应离散速率方案在机会频谱接入和频谱共享中的应用。数值结果得到和描绘量化的多用户衰落环境的影响，自适应调制在认知无线电网络中工作。
2013-10-07 cs.IT math.IT
Hybrid Spectrum Sharing in mmWave Cellular Networks
虽然毫米波（mmWave）频率的频谱比6 GHz以下的传统频率更稀缺，但它仍然不是无限的，特别是如果我们考虑使用相同频带的其他服务的要求以及将mmWave频带许可给多个移动运营商的需要。因此，高效的频谱接入方案对于从新兴的毫米波技术中获得最大利益至关重要。在本文中，我们介绍了一种新的混合频谱接入方案的毫米波网络，其中数据通过两个毫米波载波具有不同的特性聚合。特别是，我们考虑的情况下，混合频谱方案之间的毫米波波段独家访问和毫米波波段频谱之间的池多个运营商。据我们所知，这是第一项提出毫米波网络混合频谱接入并对其益处进行定量评估的研究。我们的研究结果表明，这种方法相对于传统的完全授权或完全免许可的频谱接入方案提供了重大优势，但需要进一步的工作，以实现更完整的理解技术和非技术的影响。
2017-07-27 cs.IT cs.NI math.IT
A Game-Theoretic Framework for Coexistence of WiFi and Cellular Networks in the 6-GHz Unlicensed Spectrum
针对6 GHz免许可频谱中WiFi与5G蜂窝网络的共存问题，提出基于非合作博弈的分布式频谱共享框架，采用分布式最佳响应算法求解，显著提升两类网络平均数据速率，且在非均匀分布的真实场景中具备可行性。
2021-10-21 cs.GT cs.IT cs.SY
Iterative Spectrum Shaping with Opportunistic Multiuser Detection
针对多载波多用户通信系统，研究了一种新的分散式资源分配策略--迭代频谱整形（ISS），其中两个共存用户独立地顺序更新并行子载波上的发射功率分配，以最大化各自的发射速率。与传统的迭代注水（IWF）算法在每个用户的接收端进行单用户检测（SD），将来自其他用户的干扰作为附加噪声处理不同，ISS算法在可行的情况下采用多用户检测技术对期望用户和干扰用户的消息进行解码，因此被称为机会多用户检测（OMD）。对于ISS考虑两种编码方法：一种是载波独立编码，其中独立码字由不同的子载波调制，可以对其应用不同的解码方法;另一种是载波联合编码，其中单个码字由应用单个解码器的所有子载波调制。对于每一种编码方法，本文提出了相关的最佳用户功率和速率分配策略，在每次迭代的传输自适应。结果表明，在许多情况下，建议ISS算法采用OMD是能够实现大量的吞吐量增益比传统的IWF算法采用SD分散频谱共享。最后讨论了ISS在认知无线电通信系统中的应用。
2009-01-15 cs.IT math.IT
Optimal Power Allocation for Secrecy Fading Channels Under Spectrum-Sharing Constraints
在频谱共享技术中，次用户可以利用主用户的许可频带，只要其对主用户的干扰低于可容忍值。在本文中，我们考虑的情况下，一个次要用户是在一个主要用户和窃听者的存在下操作。因此，次用户具有干扰限制和安全考虑。在这种情况下，我们研究了衰落环境中的机会频谱共享信道的保密容量限制，并研究了在主用户处具有全局信道侧信息（CSI）的平均和峰值接收功率约束下的次用户的最优功率分配。此外，在窃听者的CSI的情况下，我们研究了平均功率约束下的最优功率分配，并提出了一种次优的开/关功率控制方法。
2010-09-30 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Slotted Secondary Transmission with Adaptive Modulation under Interweave Cognitive Radio Implementation
在认知无线电通信中，未授权次用户（SU）可以机会性地接入未被充分利用的授权主用户（PU）的频谱，以用于新兴的无线应用。对于交织实现，SU必须在目标频带上执行频谱感测，并且如果PU占用信道则等待传输。该等待时间导致二次传输的额外延迟。本文采用时隙传输协议对二次分组传输的时延和吞吐量性能进行了评估。我们提出了一个离散时间马尔可夫模型来描述二次时隙传输过程。得到了碰撞概率的解析解。然后，我们进行了排队延迟和吞吐量分析的基础上的二维有限状态马尔可夫链的小尺寸的数据包传输。对于大尺寸的数据包，扩展的交付时间的分布函数的二次分组传输也被推导出来。选定的数值结果来说明的数学公式，并验证我们的研究结果。
2017-04-18 cs.IT math.IT
Spectrum Sharing between Wireless Networks
我们考虑的问题，两个无线网络在同一个频段（大概是未经许可的）。给定网络内的配对合作以调度传输，但是网络之间存在对频谱的竞争。为了使问题易于处理，我们假设传输调度根据随机接入协议，每个网络选择一个访问概率为它的用户。定义了两个网络之间的博弈。我们刻画了系统的纳什均衡行为。确定了三种制度;一种是两个网络同时调度所有传输;一种是密集网络调度所有传输而稀疏网络仅调度一部分;以及一种是两个网络仅调度它们传输的一部分。操作状态取决于路径损耗指数$α$，后一状态是期望的，但是仅对于$α>4$是可获得的。这表明，在某些环境中，竞争对手的无线网络最终可能会自然合作。为了证实我们的分析结果，我们模拟了一个系统，其中网络以贪婪的方式迭代优化其访问概率。我们还讨论了一个分布式调度协议，采用载波侦听，并通过仿真证明，再次近合作的平衡存在足够大的$α$。
2008-09-17 cs.IT math.IT
Low-Latency MAC Design for Pairwise Random Networks
使用非授权频谱进行超可靠低延迟通信（URLLC）的可行性仍然是超越5G无线网络的问题。对信道的低延迟接入和在多个用户之间有效地共享频谱是利用用于URLLC的未授权频谱的主要要求。为了避免信道访问中的冲突而实施的先听后说和退避过程阻碍了低延迟通信。在本文中，我们提出了一种新的低延迟的介质访问控制（MAC）方案的基础上的冲突解决的成对随机无线网络。我们使用几何序列分解的冲突解决方案之间的竞争用户。这使得系统能够解决冲突，从而消除对载波侦听和退避过程的需要。这节省了获得对信道的访问的时间，并提高了系统的效率。我们实现我们的方法在同步时隙系统，并表明它产生显着的改善现有的MAC方案。
2022-05-22 cs.IT cs.SY eess.SY
Double-Target Collaborative Spectrum Sharing for 6G Hybrid Satellite-Terrestrial Networks with User-Centric Channel Pools
针对6G混合卫星-地面网络频谱稀缺问题，提出基于以用户为中心信道池的双目标协同频谱共享方法，在干扰约束下联合优化功率与信道分配，显著提升接入终端数与平均和速率。
2025-07-29 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Spectrum Sharing for NOMA-Based Cooperative Relaying Under a Peak Interference Constraint
非正交多址接入（NOMA）和频谱共享（SS）是未来无线通信标准中用于高效频谱利用的两种新兴多址接入技术。在本文中，我们提出了一个基于NOMA的协作中继系统（CRS）的性能分析在一个频谱共享的情况下，考虑峰值干扰约束（PIC），其中的峰值干扰造成的次要（未授权）网络上的主要用户（授权）接收机（PU-Rx）应小于一个预定的阈值。在所提出的系统中，中继器和次级用户接收器（SU-Rx）配备有多个接收天线，并且应用选择组合（SC）和最大比组合（MRC）来进行信号接收，其中选择具有最高瞬时信噪比（SNR）的天线。推导了基于SS的CRS-NOMA的平均可达速率和中断概率的闭式表达式。这些结果表明，对于较大的峰值干扰功率，基于SS的CRS-NOMA在频谱效率方面优于具有传统正交多址（OMA）的CRS。干扰信道对系统性能的影响也进行了讨论，特别是，它示出了二次用户发射机（SU-Tx）和PU-Rx之间的干扰信道具有更严重的影响的平均可达速率相比，中继和PU-Rx之间。分析和数值结果之间的密切协议确认我们的速率和停电分析的正确性。
2019-09-23 cs.IT math.IT
Using Age of Information for Throughput Optimal Spectrum Sharing
本文研究次用户在 N 个信道上的机会性频谱共享问题，通过将问题解耦并证明最优阈值策略的可索引性，提出基于信息年龄的 Whittle 索引调度策略，在最大化吞吐量的同时减少与主用户的碰撞。
2025-09-22 cs.IT cs.NI 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
Two-sided Matching Based Cooperative Spectrum Sharing
动态频谱接入（DSA）通过允许非授权次用户（SU）机会性地接入主用户（PU）的授权频谱，可以有效地提高频谱利用率，缓解频谱稀缺问题。合作频谱共享是一种新的有前途的模式，提供必要的激励，在动态频谱接入的PU和SU。关键思想是SU中继PU的业务，以换取PU的许可频谱上的接入时间。本文将多个PU和多个SU之间的合作频谱共享问题描述为一个双边市场，研究了完全信息和不完全信息下的市场均衡。首先，我们刻画了市场均衡的充分必要条件。我们分析表明，可能存在多个市场均衡，其中总是有一个唯一的帕累托最优均衡的PU（称为PU最优EQ），其中每个PU实现的效用不差于任何其他均衡。然后，我们表明，在完全信息下，唯一的帕累托最优均衡PU-Optimal-EQ总是可以实现，尽管PU之间的竞争;而在不完全信息下，PU-Optimal-EQ可能无法实现，由于SU的错误陈述（在报告他们的私人信息）。关于这一点，我们进一步研究了PU的最坏情况下的均衡，并描述了PU的鲁棒均衡（称为PU鲁棒EQ），它为每个PU提供了一个保证的效用下所有可能的错误表示行为的SU。数值结果表明，在PU和SU的数量不同的典型网络中，PU-Optimal-EQ和PU-Robust-EQ之间的性能差距相当小（例如，在模拟中小于10%）。
2016-04-13 cs.GT cs.IT cs.NI
Security-Reliability Tradeoff for Distributed Antenna Systems in Heterogeneous Cellular Networks
在本文中，我们调查的物理层安全的频谱共享异构蜂窝网络由一个宏小区和一个小小区，其中一个被动窃听者被假定为挖掘的宏小区和小小区的传输。在宏小区中，配备有多个分布式天线的宏基站（MBS）通过机会发射天线向宏用户（MU）发送其机密信息。同时，在小小区中，小基站（SBS）在MBS所使用的相同频谱上向小用户（SU）发送。我们提出了一个干扰消除的机会天线选择（IC-OAS）计划，以提高异构网络的物理层安全性。具体地说，MBS通过机会分布式天线向MU发送其机密消息时，在MBS处人为地设计并发射特殊信号，以确保消除MU处接收到的来自SBS的干扰。为了进行比较，传统的干扰受限的机会天线选择（IL-OAS）被认为是一个基准。我们的特点的安全性-可靠性权衡（SRT）的建议IC-OAS和传统的IL-OAS计划在推导其封闭形式的表达式的拦截概率和中断概率。仿真结果表明，与传统的IL-OAS相比，IC-OAS不仅能为宏小区带来SRT优势，而且还具有通过增加分布式天线数量来改善小小区SRT的潜力。此外，通过联合考虑宏小区和小小区，所提出的IC-OAS方案的总体SRT被示出为在总和拦截概率与总和中断概率方面显著优于常规IL-OAS方法的总体SRT。
2018-10-19 cs.IT math.IT
Optimal Spectrum Sharing with ARQ based Legacy Users via Chain Decoding
该文研究了频谱共享网络中的接入策略设计，利用传统的主用户重传协议，通过次用户机会重传和链式解码来提高频谱效率。在对PU的干扰约束下，最大化SU吞吐量的最优策略及其性能被发现在封闭的形式。结果表明，最优策略在三种模式中随机选择：空闲模式，SU在PU的重传窗口内保持空闲，避免造成干扰;干扰消除模式，SU在解码PU分组后才进行传输，通过干扰消除提高自身的吞吐量; SU总是在PU的重传窗口上进行发送，以最大化未来经由链解码的干扰消除的可能性。该结构被利用来设计随机优化算法，以便于在模型参数未知或随时间变化时基于来自SU接收机处的PU和CSI测量的ARQ反馈来进行学习和自适应。它示出的数字，对于10%的干扰约束，最佳的接入策略产生15%的改进，比一个国家的最先进的计划没有SU重传，和高达2倍的增益超过一个计划使用非自适应接入策略，而不是最佳的。
2018-06-29 cs.IT math.IT
Time-Scale-Adaptable Spectrum Sharing for Hybrid Satellite-Terrestrial Networks
Minzu University of China（中央民族大学）；Tsinghua University（清华大学）；University of Durham（杜伦大学）；Southeast University（东南大学）；Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）
本文提出了一种时标适应性频谱共享方案，通过链接特征草图和分层链路聚类优化，提升混合卫星-地面网络的频谱效率与服务质量。
2026-01-26 cs.IT math.IT
System Power Minimization to Access Non-Contiguous Spectrum in Cognitive Radio Networks
使用非连续频谱块的无线传输由于各种场景而变得越来越重要，诸如：次要用户在TV空白空间中避开现任用户;商业和军事系统之间的预期频谱共享;以及未授权频带中的未协调的运营商之间的频谱共享。多信道多无线电（MCMR）平台和非连续正交频分多址（NC-OFDMA）技术是接入这些非连续频谱块的两种商业上可行的传输选择。固定MC-MR由于其支持无线电前端的固定集合而不随着非连续频谱块的数量的增加而缩放。NC-OFDMA允许节点访问这些非连续频谱块，并将空子载波放在剩余的块中。然而，使子载波归零增加了采样率（频谱跨度），这又增加了无线电前端的功耗。我们的工作从跨层的角度来描述这种权衡，特别是通过展示ADC/DAC功耗与采样率曲线的斜率如何影响多跳网络中的调度决策。具体而言，我们提供了一个分支定界算法为基础的混合整数线性规划的解决方案，执行联合功率控制，频谱跨度选择，调度和路由，以最大限度地减少系统功率的多跳NC-OFDMA网络。我们还提供了一个低复杂度（O（E^2 M^2））的贪心算法，其中M和E分别表示信道和链路的数量。数值模拟表明，我们的方法降低了30%的系统功率比经典的基于跨层算法的发射功率最小化。
2016-02-15 cs.IT cs.NI math.IT
Spectrum Sharing in Satellite-Terrestrial Integrated Networks: Frameworks, Approaches, and Opportunities
本文综述卫星-地面一体化网络中频谱共享的四种框架、干扰管理方法及性能指标，并通过初步评估展示其提升频谱效率的潜力。
2025-08-11 cs.IT cs.SY eess.SP
Sense-and-Predict: Harnessing Spatial Interference Correlation for Cognitive Radio Networks
认知无线电（CR）是实现未来网络的关键使能器，通过允许不同无线网络之间的频谱共享来实现更高的频谱效率。探索频谱接入机会是否可用是重要的，但是基于发射机（TX）感测的传统CR不能用于此目的，因为配对的接收机（RX）可能根据它们的分离、阻塞和波束方向的程度而经历不同水平的干扰。为了解决这个问题，本文提出了一种新的形式的媒体访问控制（MAC）称为感测和预测（SaP），其中每个辅助TX预测在RX的干扰水平的基础上感测到的干扰在TX，这可以量化的两个位置之间的空间干扰相关性。使用随机几何，空间干扰相关性可以以条件覆盖概率的形式表示，使得RX处的信号干扰比（SIR）不小于给定TX处的感测到的干扰的预定阈值，该预定阈值被定义为机会概率（OP）。次级TX随机接入频谱取决于OP。我们优化的SaP框架，以最大限度地提高二级网络的区域频谱效率（ASES），同时保证主网络的服务质量。使用USRP和MATLAB仿真的测试床实验表明，与没有预测的CR相比，SaP提供了更高的ASE。
2019-02-04 cs.IT cs.NI math.IT
Hybrid SIC Aided Hybrid NOMA: A New Approach For Improving Energy Efficiency
针对现有混合NOMA采用固定阶SIC能效提升有限的问题，提出一种HSIC辅助的混合NOMA方案，可作为OMA网络附加组件，通过机会用户透明复用时隙提升传输机会，理论分析与仿真验证其能效优于OMA及FSIC方案。
2024-12-10 cs.IT math.IT
