Adaptive Full Duplex Communications in Cognitive Radio Networks
在本文中，我们提出了一种新的自适应方案，在认知无线电网络中的二次用户（SU）的全双工通信。次级网络以三种模式操作：协作感测（CS）、全双工发送和感测（FDTS）以及全双工发送和接收（FDTR）。在CS模式下，次节点通过一种新的协作MAC协议检测主用户（PU）的活动，并决定系统在随后的频谱空洞中的操作模式。在FDTS模式中，SU之一在向另一节点发送的同时连续地感测PU活动。在FDTR模式中，SU将以异步全双工（FD）方式双向通信，具有减小的最大和平均冲突持续时间。推导了SU网络的冲突概率、平均冲突持续时间和累积冲突持续时间以及吞吐量的解析闭合形式，并通过仿真验证了所提出的协议在上述度量方面的性能、其有效性以及与传统的感知和传输方法相比的优势
2017-10-16 cs.IT cs.NI math.IT
Queueing Analysis for Preemptive Transmission in Underlay Cognitive Radio Networks
在许多认知无线电应用中，存在多种类型的消息队列。现有的GPRS网络的拥塞分析工作没有讨论数据包的异构性。因此，高优先级的数据包具有不耐烦的等待时间，有抢占传输机会超过低类进行了研究。我们将系统行为建模为一个M/M/1+GI排队系统，用一个二维的状态转移图表示。分析了两级优先级队列中高优先级分组的放弃概率和平均等待时间。仿真结果表明，高优先级分组的平均等待时间随着干扰功率门限的增大而减小，低优先级分组的平均等待时间与高优先级分组的到达速率成正比。该工作为设计高效的MAC协议和通过合理选择系统参数优化系统长期性能奠定了基础。
2015-01-22 cs.NI
OODT: Obstacle Aware Opportunistic Data Transmission for Cognitive Radio Ad Hoc Networks
近年来，大量的智能设备将使用ad hoc网络连接在物联网（IoT）中，这需要更多的频谱。认知无线电（CR）技术可以以一种机会主义的通信方式提高物联网的频谱利用率，形成了一种被称为认知无线电自组织网络（CRAHN）的有前途的范例。然而，动态频谱可用性和移动设备/人使得难以在障碍环境下开发用于CRAHN的有效数据传输方案。启发式路由可以利用无线信道的广播性质来增强网络性能。受此启发，本文从计算几何的角度，考虑能量效率和社会特征，提出了一种CRAHNs中的障碍感知并行数据传输方案（OODT）。在该方案中，我们利用了一个新的路由度量，这是基于一个障碍避免算法，使用多边形边界1-搜索技术，和拍卖模型选择转发候选人。此外，我们证明了候选人选择问题是NP-困难的，并提出了一个启发式算法的候选人选择。仿真结果表明，该方案比现有方案具有更好的性能。
2020-03-26 cs.NI
Energy Harvesting-Aided Spectrum Sensing and Data Transmission in Heterogeneous Cognitive Radio Sensor Network
在无线传感器网络中结合认知无线电（CR）和能量收集（EH）能力使得能够实现频谱和能量高效的异构认知无线电传感器网络（HCRSN）。HCRSN的新网络模式由EH启用的频谱传感器和电池供电的数据传感器组成。频谱传感器可以协作地扫描许可频谱中的可用信道，而数据传感器则监视感兴趣的区域，并通过这些信道将感测到的数据传输到接收器。在这项工作中，我们提出了一个资源分配解决方案的HCRSN实现频谱传感器的可持续性和节省能源的数据传感器。所提出的解决方案是通过两个算法，在串联操作，频谱传感器调度算法和数据传感器资源分配算法。频谱传感器调度算法将信道分配给频谱传感器，使得信道的平均检测到的可用时间最大化，同时考虑EH动态并且保护PU传输。数据传感器资源分配算法分配传输时间、功率和信道，使得数据传感器的能量消耗最小化。大量的仿真结果表明，数据传感器的能量消耗可以显着降低，同时保持频谱传感器的可持续性。
2016-04-06 cs.NI
Joint Transaction Transmission and Channel Selection in Cognitive Radio Based Blockchain Networks: A Deep Reinforcement Learning Approach
为了确保数据聚合、数据存储和数据处理都是以分散但可信的方式进行的，我们建议使用带有矿池的区块链来支持基于认知无线电网络的物联网服务。这样，次用户可以发送其感测数据，即，交易，到矿池。经过矿工验证后，交易被添加到区块中。然而，在主信道的动态性和矿池的mempool状态的不确定性下，它是具有挑战性的二级用户，以确定最优的交易传输策略。在本文中，我们提出使用深度强化学习算法来推导次级用户的最优事务传输策略。具体来说，我们采用了双深度Q网络（DDQN），允许二级用户学习最佳策略。仿真结果清楚地表明，所提出的深度强化学习算法在奖励和学习速度方面优于传统的Q学习方案。
2018-10-24 cs.NI
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
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
Cognitive Radio Transmission Strategies for Primary Markovian Channels
认知无线电系统中的一个基本问题是认知无线电不知道主信道状态，因此不知道它对主许可证持有者造成的实际损害的量。感测主发射器在这方面没有帮助。为了解决这个问题，我们假设在本文中，认知用户可以窃听的ACK/NACK自动重传请求（ARQ）反馈从主接收器到主发送器。假设主信道状态遵循马尔可夫链，该反馈向认知无线电给出主链路质量的指示。基于收到的ACK/NACK，我们设计的认知无线电的最佳传输策略，以最大限度地提高主，辅吞吐量的加权和。在网络操作期间使用的实际权重由提供给主链路的保护程度确定。我们首先用公式表示具有一般状态数的信道的问题。然后，我们研究了一个两态模型，在那里我们描述了一个跨越初级-次级速率区域边界的方案。此外，我们研究了一个三态模型，我们得出的最优策略，使用动态规划。我们还扩展了我们的两个状态模型的两个信道的情况下，二级用户可以决定在一个特定的信道上传输或不传输。我们提供了我们的最佳策略的数值结果，并比较它们与简单的贪心算法的主要信道参数的范围。最后，我们调查的情况下，一些参数是未知的，并使用隐马尔可夫模型（HMM）学习。
2012-11-25 cs.NI
Optimal Primary-Secondary user Cooperation Policies in Cognitive Radio Networks
Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）；Athens University of Economics and Bussiness (AUEB)（雅典经济与商业大学）；Centre for Research and Technology Hellas (CERTH)（希腊研究与技术中心）；University of Thessaly（色萨利大学）
研究提出了一种基于谱感知的随机化合作策略，实现主从用户速率优化并扩大主用户队列稳定性区域。
2014-12-22 cs.NI cs.SY eess.SY
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
PCF Scheme for Periodic Data Transmission in Smart Metering Network with Cognitive Radio
在双向智能计量网络（SMN）的帮助下，下一代高级计量基础设施（AMI）有望支持许多高级功能。在这项工作中，我们专注于应用远程定期能源消耗报告，这是一个基本的和重要的组成部分，需求响应和负荷管理。为了支持这种周期性的应用与令人满意的通信性能，一个合适的媒体访问控制（MAC）协议需要设计。由于SMN中涉及的智能仪表（通信节点）的数量比当今局域网中的智能仪表（通信节点）的数量大得多，因此传统的轮流MAC协议（例如WiFi中的点协调功能（PCF））不太可能表现良好。为了解决这个问题，我们提出了一种改进的PCF方案与认知无线电技术相结合，其中智能电表可以使用空闲信道（空白），以报告能源消耗数据的本地收集器时，主用户不占用的信道。我们还进行了全面的吞吐量分析所提出的计划。数值结果和NS-3仿真结果表明，在SMN这样的密集网络中，基于认知无线电的PCF方案的性能明显优于传统方案。
2016-03-04 cs.NI
Full-Duplex Cognitive Radio: A New Design Paradigm for Enhancing Spectrum Usage
随着人们对数据率需求的快速增长，频谱资源变得越来越稀缺。认知无线电（CR）技术作为一种提高频谱利用率的技术，通过允许非授权用户共存于授权频段，具有很大的潜力来满足这一需求。在传统的CR系统中，在数据传输之前的每个时隙的开始处执行频谱感测。不幸的是，这导致两个主要问题：1）由于感测而导致的传输时间减少，以及2）由于数据传输而导致的感测准确性损害。为了解决这些问题，在本文中，我们提出了一个新的设计范式，未来CR探索全双工（FD）技术，以实现同时频谱感知和数据传输。通过在次用户（SU）处配备FD无线电，SU可以同时感测和接入空闲频谱，从而显著改善感测性能，同时提高数据传输效率。本文的目的是通过解决协议设计和理论分析等各种挑战，将有前途的概念框架转化为实际的无线网络设计。阐述了支持FD的CR的几种应用场景，并讨论了这些系统中的关键开放研究方向和新算法。
2015-03-13 cs.NI
Design and Optimal Configuration of Full-Duplex MAC Protocol for Cognitive Radio Networks Considering Self-Interference
在本文中，我们提出了一种自适应媒体访问控制（MAC）协议的全双工（FD）认知无线电网络中，FD次要用户（SU）执行信道竞争，其次是并发的频谱感知和传输，传输只有最大功率在两个不同的阶段（称为FD感测和传输阶段，分别）在每个竞争和访问周期。提出的FD认知MAC（FDC-MAC）协议不需要SU之间的同步，它有效地利用频谱，并减轻FD收发器中的自干扰。然后，我们开发了一个数学模型来分析FDC-MAC协议的吞吐量性能，其中半双工（HD）传输（HDTx）和FD传输（FDTx）模式被认为是在传输阶段。然后，我们研究了FDC-MAC配置优化通过自适应控制频谱感知持续时间和发射功率电平在FD感测阶段，我们证明了存在最佳的感测时间和发射功率，以实现最大的吞吐量，我们开发了一种算法来配置建议FDC-MAC协议。大量的数值结果来说明最佳FDC-MAC配置的特性和协议参数和自干扰消除质量对吞吐量性能的影响。此外，我们证明了显着的吞吐量增益的FDC-MAC协议相对于现有的半双工MAC（HD MAC）和单级FD MAC协议。
2015-12-11 cs.IT cs.NI math.IT
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
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
Stackelberg Game for Distributed Time Scheduling in RF-Powered Backscatter Cognitive Radio Networks
在本文中，我们研究了在射频供电的认知无线电网络中的传输策略自适应问题，在该网络中，混合次级用户能够在捕获然后发送模式和环境反向散射模式之间切换，以与次级网关进行通信。在该网络中，引入了一种货币激励机制，用于管理由具有不完美信道感测的二次传输引起的干扰。二级网关和发送者的感知-定价-发送过程被建模为一个单领导者-多跟随者的Stackelberg博弈。此外，从发射机之间的追随者子博弈建模为一个广义的纳什均衡问题的共享约束。基于我们的理论发现，在追随者的子游戏和Stackelberg游戏的均衡的属性，我们提出了一个分布式的，迭代的策略搜索计划，保证收敛到Stackelberg均衡。数值仿真结果表明，所提出的混合传输方案总是优于固定传输模式的方案。此外，仿真结果表明，所采用的混合方案是能够实现更高的吞吐量比从固定的传输模式的方案获得的吞吐量之和。
2018-04-08 cs.GT cs.IT 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
Throughput of TCP over Cognitive Radio Channels
在本文中，我们研究了认知无线电网络上的TCP连接的性能。在这些网络中，网络可能并不总是可用于传输。此外，分组可能由于无线信道损伤而丢失。我们评估的吞吐量和数据包重传超时概率的二级TCP连接在ON/OFF通道。我们首先假设ON和OFF持续时间是指数分布，然后将其扩展到更一般的分布。然后我们考虑通过ON/OFF通道的多个TCP连接。我们通过ns 2模拟验证了我们的理论模型和近似。
2016-11-17 cs.NI
Ecology-Based DoS Attack in Cognitive Radio Networks
认知无线电技术，这是为了提高频谱利用率，取决于成功的机会接入，其中次要用户（SU）利用频谱空闲的主用户（PU）进行传输。我们注意到，系统的行为非常类似于生态系统中共存的不同物种之间的相互作用。然而，具有自私性质或误导性信息的SU可能会为了额外的激励而与PU进行并发传输，从而破坏整个生态系统。通过利用这个漏洞，本文提出了一种新的分布式拒绝服务（DoS）攻击，入侵物种，即，恶意用户（MU）诱导原本行为正常的SU与PU执行并发传输，从而使认知无线电网络崩溃。我们采用随机几何模型的空间分布的PU，SU，和MU之间的相互干扰的分析。频谱共享生态系统中每个SU的接入策略随着经验收益和干扰的变化而演化，采用演化博弈模型进行建模。基于进化稳定策略的概念，我们可以有效地识别脆弱的操作区域，在该区域中，正常行为的SU最终进化到进行并发传输，从而导致网络的崩溃。
2016-03-03 cs.CR cs.GT cs.NI
Multi-channel Sensing And Resource Allocation in Energy Constrained Cognitive Radio Networks
我们考虑一个认知无线电网络中的多信道许可的环境。如果信道被感测为空闲，则次用户在信道中发送。这导致感测时间和传输时间之间的折衷。当次用户能量受限时，如果更多的能量用于感测，则可用于传输的能量更少。这就产生了能量的权衡。对于多个主信道，次用户必须在每个信道中决定适当的感测时间和发送功率，以最大化每个帧持续时间内的平均聚合比特吞吐量，同时确保主用户的服务质量。考虑到时间和能源的有限资源，我们制定了这个问题作为一个资源分配问题。最初考虑单个二级用户场景，并使用分解和交替优化技术获得解决方案。之后我们将分析扩展到多个二级用户的情况。仿真结果研究了信道占用、衰落和能量可用性对该方法性能的影响。
2017-01-17 cs.IT cs.NI math.IT
Impact and analysis of space-time coupling on slotted MAC in UANs
本文分析水下声学网络中时空耦合对时隙MAC的影响，揭示时隙间与时隙内碰撞及无碰撞区域的存在，并证明较短保护间隔即可实现最大成功传输概率和吞吐量，优于传统Slotted-ALOHA设置。
2023-08-06 cs.NI
Analysis of the Packet Loss Probability in Energy Harvesting Cognitive Radio Networks
提出了一种马尔可夫电池模型，用于描述认知无线电网络中能量收集（EH）次用户（SU）的能量状态变化。基于所提出的电池模型，我们推导出分组损失率在EH SU由于感测不准确和能量中断。利用所提出的分析，分组损失率可以容易地被预测并用于优化传输策略（即，成功传输和EH的机会），以提高其吞吐量。特别地，所提出的方法可以应用于上层（调度和路由）优化。为此，我们通过Monte-Carlo模拟验证了所提出的分析，并显示了分析和模拟结果之间的协议。
2016-03-03 cs.NI cs.PF math.PR
Cognitive Random Access for Internet-of-Things Networks
本文重点研究认知无线电（CR）物联网（IoT）网络，其中频谱传感器被部署用于IoT CR设备，这些设备没有足够的硬件能力来自己识别未占用的频谱。在该传感器使能的IoT CR网络中，CR设备和传感器是分离的。这导致CR设备和传感器位置处的频谱占用可能不同。为了处理这种差异，我们针对传感器处的给定测量干扰，研究CR设备处的条件干扰分布（CID）。我们可以通过CID观察到聚合干扰分布的空间相关性。反映CID，我们设计了一个认知随机接入方案，自适应调整传输概率相对于传感器的干扰测量。我们的计划提高了面积频谱效率（ASE）相比，传统的ALOHA和自适应传输方案，试图发送数据时，传感器测量低于干扰阈值。
2017-03-22 cs.NI
Distributed Algorithms for Learning and Cognitive Medium Access with Logarithmic Regret
研究了多个次用户认知网络中的分布式学习和信道接入问题。信道的可用性统计数据最初是未知的次要用户和估计使用感测决策。二级用户之间没有明确的信息交换或事先协议。我们提出了分布式学习和访问的策略，这些策略在自我发挥的情况下实现了顺序最优的认知系统吞吐量（成功的二次传输的数量），即，当在所有次要用户处实现时。同样，我们的策略最大限度地减少了分布式学习和访问中的遗憾。我们首先考虑的情况下，二级用户的数量是已知的政策，并证明总遗憾是对数的传输时隙的数量。我们的分布式学习和访问策略通过与任何一致良好的学习和访问策略下的渐进下限进行比较，实现了订单最优遗憾。然后，我们考虑的情况下，二级用户的数量是固定的，但未知的，并估计通过反馈。我们提出了一个政策，在这种情况下，其渐近和遗憾的增长略快于对数的传输时隙的数量。
2010-06-08 cs.NI stat.ML
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
An open shop approach in approximating optimal data transmission duration in WDM networks
在过去的十年中，光WDM网络（波分复用）被非常频繁地使用，特别是就宽带应用而言。通过这种网络传输的消息包可以使用时隙中断，以便最大限度地提高网络使用率，并最大限度地减少所有消息到达目的地所需的时间。然而，抢占数据包将导致时间成本。通过这样的网络调度消息分组的问题被称为PBS，并且已知是NP困难的。在本文中，我们已经减少了PBS开放车间调度和设计的多项式可解的情况下，开放车间近似PBS的变化。我们结合这些变化，并呼吁诱导算法HSA（混合调度算法）。我们进行了实验来建立HSA的效率，并发现在所有使用的数据集中，它产生的时间表非常接近最优。为了进一步确定HSAs的效率，我们进行了测试，将其与SGA进行比较，SGA是另一种算法，在过去的测试中取得了很好的结果。
2017-01-08 cs.NI
On Optimal Spectrum Access of Cognitive Relay With Finite Packet Buffer
我们研究了认知无线电系统中，次用户（SU）中继主用户（PU）分组使用两阶段中继。SU在中继阶段利用分时传输自己的分组，并具有一定的接入概率。PU和SU具有有限容量的队列，这导致当队列满时的分组丢失。利用中继队列状态的知识，SU的目标是最大限度地提高其数据包吞吐量，同时保持PU的丢包率低于阈值。通过利用问题的结构，我们将其表示为一个线性规划，并找到SU的最优访问策略。我们还提出了低复杂度的次优接入策略，即恒定概率传输和步进传输。数值结果比较所提出的方法的性能和研究队列大小对分组吞吐量的影响。
2017-01-22 cs.IT cs.NI math.IT
Performance Analysis of a System with Bursty Traffic and Adjustable Transmission Times
在这项工作中，我们考虑的情况下，一个源与突发流量可以调整传输持续时间，以增加可靠性。源配备有队列以存储到达的分组。我们用离散时间马尔可夫链对系统进行建模，并以服务概率和每个数据包的平均延迟来表征系统的性能。通过仿真验证了理论结果的准确性。这项工作作为一个初始步骤，以提供一个框架的系统与任意到达和可变的传输持续时间，它可以用于推导的延迟分布和延迟违规概率。
2018-09-08 cs.IT cs.NI math.IT
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
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
Neural Network Cognitive Engine for Autonomous and Distributed Underlay Dynamic Spectrum Access
Kate Gleason College of Engineering（凯特·格里森工程学院）；Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
动态频谱接入（DSA）中的两个关键挑战是如何建立来自主网络（PN）的干扰限制以及次级网络（SN）中的认知无线电（CR）如何意识到它们在PN上产生的干扰，特别是当两个网络之间没有信息交换时。本文提出了一个完全自主和分布式的CRISDSA方案，每个CR操作的基础上预测其传输效果的PN解决这些挑战。该方案是基于一个认知引擎与人工神经网络预测，而不交换网络之间的信息，最接近的传输CR的主链路的自适应调制和编码配置。通过管理SN对PN的影响，所提出的技术将PN中的相对平均吞吐量变化保持在规定的最大值内，同时还找到导致与PN干扰限制所允许的吞吐量一样大的CR的发送设置。仿真结果表明，认知引擎的能力，在估计的影响CR传输上的全自适应调制和编码（AMC）模式，导致一个更精细的CDMA发射功率控制。与只能估计在PN链路处使用的调制方案的方案相比，这种能力还为CR提供了更高的传输机会。
2020-10-05 cs.LG cs.NI eess.SP
Listen-and-Talk: Protocol Design and Analysis for Full-duplex Cognitive Radio Networks
在传统的认知无线电网络中，次用户（SU）通常通过两阶段“先说后做”（LBT）协议接入主用户（PU）的频谱，即，SU在第一阶段感测频谱空洞，然后在第二阶段进行传输。然而，存在两个主要问题：1）由于感测而导致的传输时间减少，以及2）由于数据传输而导致的感测准确性损害。在本文中，我们提出了一个“通话”（LAT）协议的帮助下，全双工（FD）技术，允许SU同时感测和访问的空闲频谱。分析了该算法的频谱利用性能，给出了频谱浪费率和频谱碰撞率的解析表达式。此外，关于二次吞吐量，我们报告存在的二次发射功率和吞吐量之间的权衡。基于功率吞吐量的权衡，我们推导出解析的本地最优发射功率的SU，以实现高吞吐量和满意的检测精度。数值结果验证了所提出的协议和理论结果。
2016-02-24 cs.NI
Overlay Cognitive Radio in Wireless Mesh Networks
在本文中，我们将覆盖认知无线电的概念应用于无线网状网络中节点之间的通信。基于覆盖认知无线电模型，在给定的干扰区域中可以具有两个并发传输，其中通常在给定的时间仅发生一个通信。我们分析的情况下，无线网状网络与规则和随机拓扑结构。数值结果表明，相当大的网络容量增益可以实现。
2008-05-23 cs.IT cs.NI math.IT
Distributed Power Allocation and Channel Access Probability Assignment for Cognitive Radio
在本文中，我们提出了一个分布式优化的框架，在ad hoc认知无线电网络中的次用户的传输策略。特别地，所提出的方法允许次级用户设置它们的发射功率和信道接入概率，使得平均而言满足主网络和次级网络两者的服务质量。所考虑的系统假定几个主要和次要收发器对，并且假定在主要和次要用户之间以及次要用户之间没有合作或信息交换。中断概率，因此连接概率，是来自系统，并用于定义一个新的性能指标的优化问题，使用工具从随机几何。我们将此度量称为成功传输的空间密度。我们通过数值评估来证实我们的推导。我们进一步证明，即使在没有任何形式的合作，可以达到一个可接受的服务质量在认知无线电环境。
2016-02-04 cs.IT cs.NI math.IT
Machine Learning Techniques in Cognitive Radio Networks
认知无线电是一种智能无线电，它可以被编程和动态配置，以充分利用未被授权用户使用的频率资源。它定义了能够学习和适应其传输到外部无线电环境的无线电设备，这意味着它具有某种智能，可以监控无线电环境，学习环境并做出明智的决策。在本文中，我们正在审查的机器学习技术在认知无线电网络实现智能无线电的使用的一些例子。
2014-10-12 cs.LG cs.NI
Cross-Layer Scheduling for OFDMA-based Cognitive Radio Systems with Delay and Security Constraints
研究了基于正交频分多址接入（OFDMA）的认知无线电（CR）网络中的资源分配问题，其中CR基站采用全覆盖方案，在平均时延和功率受限的情况下向多个用户同时传输私有和开放信息.为了最大化CR系统中公开和私有信息的长期系统吞吐量，并保证主系统的稳定性，建立了一个随机优化问题来进行流量控制和无线资源分配。采用全覆盖的相应的最佳条件推导出的公开和私人信息的并发传输的上下文中。设计了一种在线资源分配方案，通过监控CR网络中主系统的状态以及信道和队列状态，适应开放和私有信息的传输。在不知道任何统计信息的情况下，证明了该方案在求解随机优化问题时是渐近最优的。仿真结果验证了分析结果和方案的有效性。
2014-12-29 cs.NI
The Tradeoff Analysis in RF-Powered Backscatter Cognitive Radio Networks
在本文中，我们介绍了一种新的模型，射频供电的认知无线电网络的目的是提高性能的二次系统。在我们提出的模型中，当主信道繁忙时，次级发射器能够反向散射主信号以将数据传输到次级接收器，或者从信道收获RF能量。然后，当信道空闲时，收集的能量将用于向接收器发送数据。我们首先分析了网络中反向散射通信和捕获然后发送协议之间的权衡。为了最大限度地提高二级网络的整体传输速率，我们制定了一个优化问题，以找到采取后向散射和收获，然后发送模式之间的时间比。通过数值计算结果，我们表明，在所提出的模型下，可以实现比使用反向散射通信或收获然后发送协议更高的整体传输速率。
2016-08-05 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
Transport Protocols in Cognitive Radio Networks: A Survey
认知无线电网络（CRN）已经成为一个有前途的解决方案，以提高频谱利用率，在无线电环境中使用未使用或较少使用的频谱。CRN的基本思想是在主用户（PU）感知到的干扰最小的条件下，允许次用户（SU）接入授权频谱。在CRN中，由于PU的存在，信道可用性是不确定的，从而导致间歇性通信。传输控制协议（TCP）性能在这种情况下可能会显著降低。为了应对这些挑战，已经提出了一些传输协议，用于CRN中的可靠传输。在本文中，我们调查国家的最先进的传输协议的CRN。我们首先强调了CRN的独特之处，并描述了传输协议的挑战，在PU的行为，频谱感知，频谱变化和TCP机制本身的CRN。然后，我们提供了一个总结和比较现有的传输协议的CRN。最后，我们讨论了几个开放的问题和研究的挑战。据我们所知，我们的工作是第一次调查运输协议的CRN。
2015-01-13 cs.NI
Dynamic Spectrum Access in Cognitive Radio Networks with RF Energy Harvesting
频谱效率和能量效率是无线网络设计中的两个关键问题。认知无线电通过动态频谱接入，可以提高无线网络的频谱利用率和容量。另一方面，射频（RF）能量收集已经成为向无线网络供应能量并由此提高其能量效率的有前景的技术。因此，为了实现频谱和能量效率，认知无线电网络（CRN）中的次级用户可以配备有RF能量收集能力，并且这样的网络可以被称为RF供电的认知无线电网络。在这篇文章中，我们提供了RF供电的CRN的概述，并讨论了在这些网络中动态频谱接入所面临的挑战。针对频谱感知、数据传输和RF能量收集之间的权衡，讨论了多信道RF供电CRN中的动态信道选择问题。在RF供电的CRN中，当信道未被任何主用户占用时，次用户可以自适应地选择信道来发送数据。或者，如果信道被占用，则次级用户可以收获用于数据传输的RF能量。次用户的最优信道选择策略可以通过制定马尔可夫决策过程（MDP）问题来获得。我们提出了一些数值结果，通过解决这个MDP问题。
2014-04-18 cs.NI
Energy-Aware Cooperative Wireless Networks with Multiple Cognitive Users
在本文中，我们研究和分析了任意数量的次级用户（SU）的协作认知无线电网络。每个SU除了具有其自身的数据传输需求之外，还被认为是主用户（PU）的预期中继。我们考虑一个多包传输框架，它允许多个SU同时传输由于脏纸编码。我们提出了功率分配和调度策略，优化吞吐量的PU和SU以最小的能量消耗。在不同的机会中继选择策略下，系统的吞吐量和延迟的性能进行了评估。为了实现这一目标，我们提出了一个数学框架，推导出系统中所有队列的稳定性条件。因此，主链路和辅链路的吞吐量都被量化。此外，矩生成函数（MGF）的方法来推导出一个封闭形式的表达式所遇到的PU数据包的平均延迟。结果表明，我们实现了更好的性能，在吞吐量和延迟在较低的能量成本相比，文献中提出的等功率分配方案。大量的模拟进行验证我们的理论研究结果。
2016-03-21 cs.NI
Distributed MAC Protocol Design for Full-Duplex Cognitive Radio Networks
在本文中，我们考虑全双工认知无线电网络（FDCRN）的媒体访问控制（MAC）协议设计。我们的设计利用了这样一个事实，即全双工（FD）次要用户（SU）可以同时执行频谱感测和接入，这使他们能够在传输过程中检测主用户（PU）的活动。所开发的FD MAC协议采用与802.11 MAC协议中相同的标准退避机制。然而，我们建议在数据传输阶段采用帧分段来及时检测活动PU，其中每个数据分组被分成多个片段，并且活动SU在每个数据片段的末尾进行感测检测。然后，我们开发了一个数学模型来分析所提出的FD MAC协议的吞吐量性能。此外，我们提出了一种算法来配置的MAC协议，使有效的自干扰管理和感知开销控制可以实现。最后，数值结果来评估我们的设计的性能，并证明了吞吐量的提高相比，现有的半双工（HD）认知MAC协议。
2015-06-27 cs.IT cs.NI math.IT
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
Cognitive Semantic Augmentation LEO Satellite Networks for Earth Observation
本文提出面向EO卫星网络的认知语义通信框架，融合DT-JSCC、语义数据增强、CSA与星间链路，以提升多光谱图像传输、检测识别和实时决策性能。
2024-10-29 cs.NI
Spectrum Monitoring Using Energy Ratio Algorithm For OFDM-Based Cognitive Radio Networks
提出了一种基于正交频分复用（OFDM）的认知无线电频谱监测算法，该算法能够在次用户传输过程中检测主用户的重现。所提出的技术降低了必须执行频谱感测的频率，并且大大减少了主传输的开始与其被次级网络检测之间的经过时间。这是通过感测多个预留OFDM子载波上的信号强度的变化来完成的，使得快速检测到主用户的再现。此外，OFDM损伤，如功率泄漏，窄带干扰（NBI），和载波间干扰（ICI）的影响进行了研究，并研究了它们对所提出的技术。理论分析和仿真实验均表明，\emph{energy ratio}算法能够有效、准确地检测出主用户的出现。此外，我们的方法实现了高免疫力的频率选择性衰落信道的单和多接收天线系统，与一个传统的能量检测器的复杂性，大约是两倍。
2015-06-20 cs.IT cs.NI math.IT
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
Symbiotic Cognitive Relaying with mobile Secondary nodes in Cognitive Radio Networks
在共生认知中继（SCR）场景中，次用户（SU）节点可以充当多跳中继，以在弱直接链路的情况下辅助主用户（PU）节点之间的通信。作为回报，SU节点被激励有权利在固定的时间量内使用许可的PU频带执行SU-SU通信，这被称为“时间激励”。SCR上的现有工作被限制到固定的ad-hoc SU网络。在本文中，我们介绍了移动SCR考虑移动SU节点，同时保持PU节点固定。本文使用了一个特定的移动模式和路由策略的SU节点，提出了理论界的吞吐量和延迟的PU-PU传输。在我们的模型中，我们推导出解析的最小吞吐量和最大延迟可能。
2012-12-18 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
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
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
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
Adaptive Modulation in OSA-based Cognitive Radio Networks
主动频谱接入是基于信道状态信息的，并且可以导致底层通信系统的重要性能改进。另一方面，自适应调制也是基于信道状态信息的，并且可以在衰落信道中实现增加的传输速率。在这项工作中，我们提出了自适应调制与机会主义频谱接入的组合，我们研究了预期的影响无线通信系统的性能方面实现的频谱效率和功耗。
2012-10-25 cs.IT cs.NI math.IT
Energy Harvesting Cognitive Radio with Channel-Aware Sensing Strategy
能量收集的认知无线电场景被认为是一个次用户（SU）与有限的电池容量机会主义地访问主用户（PU）信道。目标是在单用户多信道环境下，在能量中性约束和衰落信道条件下，最大化SU的吞吐量。提出了一种基于能量可用性的信道选择准则，该准则基于SU、信道条件和主网络的置信状态，选择最佳的信道子集进行感知，从而获得更高的吞吐量。我们构建了一个部分可观测马尔可夫决策过程框架的基础上提出的信道选择标准的信道感知的最佳和近视的传感策略。研究了PU和SU之间的感知错误和碰撞对后者吞吐量的影响。结果表明，存在一个折衷之间的传输时间和能量损失的冲突。
2014-05-25 cs.IT cs.NI math.IT
