基于动态多频谱感知的认知无线网络信道接入策略

针对固定频谱感知信道接入机制授权信道分配效率低的问题,提出一种多用户场景下基于动态多频谱感知的认知无线网络信道接入策略.该策略根据认知用户接入请求等级与空闲频谱发现概率为认知用户动态分配感知信道数量,首先分析了认知用户的最佳感知频谱分配数量,在此基础上通过建立认知用户信道接入模型和授权信道可用度更新机制,设计了一种动态感知频谱分配策略,并采用短视策略对网络吞吐量进行了分析.仿真结果表明,所提信道接入策略要比现有认知无线网络信道接入策略提高了网络吞吐量和认知用户接入的公平性,降低了认知用户的平均接入时延.     

认知网络中一种基于最大吞吐量的中继机制

为了抵抗信道衰落以及提高频谱利用率,提出了在多信道多主用户的认知无线电网络中,次用户协作主用户通信的模型.同时基于实际情况中最大化主用户吞吐量的准则,建立了分配问题,通过理论分析,将该问题转化为数学中的指派问题,并根据匈牙利算法提出了分配次用户协作主用户通信的算法以及相应的次用户的接入机制.仿真结果表明,提出的次用户协作主用户通信机制能够较好地抵抗信道衰落,大幅提升主用户的吞吐量,从而提高频谱利用率.     

认知无线电中自适应切换频谱分配准则的算法

在认知无线网络空闲频谱分配的过程中,为了适应认知用户数和空闲频带数的动态变化,提高系统整体性能（主要指系统总带宽收益和认知用户接入公平性）,构造了最大化系统性能的目标函数,设计了在协作最大总带宽收益CMSB（collaborative max sum bandwidth）和协作最大比例公平性CMPF（collaborativemax proportional fair）2种频谱分配准则之间自适应切换的算法,并给出了其具体实施步骤。采用系统总带宽收益和认知用户接入公平性2种性能评估指标,分析了该算法的性能。仿真结果表明,自适应算法可以在保证系统总带宽收益的同时获得更好的公平性,可以提高系统的整体性能。     

基于授权用户活动性的认知无线电频谱分配算法

考虑授权用户工作状态的切换概率对认知无线电系统的频谱分配的影响,提出了一种新的认知无线电频谱分配算法.在定义收益期望的基础上,从概率角度提出了两个新的效用函数,分别反映认知系统总的平均信道收益期望和收益期望公平性;并给出了算法的具体步骤.仿真结果表明:与传统的信道分配算法相比,新算法在认知系统总的频谱利用率效用上优势明显;在授权用户工作状态频繁切换时表现出了较好的系统公平性,更具有现实应用意义.     

一种OFDMA上行系统公平资源分配算法

为了提高无线网络吞吐量并兼顾用户之间的公平性,该文针对正交频分多址接入(OFDMA)系统的上行链路提出了一种比例公平的自适应资源分配算法。该算法考虑了上行系统中用户功率的离散分布特性,以最大化用户速率的对数和为优化目标。首先通过理论分析给出了上行比例公平资源分配的最优解形式,然后提出了一种兼顾效率和公平的上行OFDMA系统子载波和功率联合分配算法。仿真结果表明:相比传统的上行资源分配算法,该算法能够取得吞吐量和公平性之间的良好折中。     

基于公平性原则的简化自适应资源分配算法

提出了一种简化的自适应资源分配算法,此算法在保证用户公平性的前提下,使OFDMA系统的吞吐量最大化,且具有较低的计算复杂度.算法将整个分配过程分解为2步：基于公平性原则对子载波进行分配;计算各用户所需的总功率,并以注水算法对功率进行分配.仿真结果表明,相比于固定分配方式,笔者提出的自适应资源分配算法可以明显提高OFDM系统的频谱效率.     

基于用户公平性的抗干扰频谱接入方法

针对共存式频谱接入方法中存在干扰的问题和多认知用户无线通信系统中认知用户之间的系统资源分配不公平的现象,提出了一种基于用户公平性的抗干扰频谱接入方法.在该方法中,如果认知用户能够帮助授权用户达到目标速率,就能够获得机会接入授权用户的频谱,认知系统根据认知用户的信道条件和吞吐量选择出一个认知用户接入授权用户的频谱.认知用户接入授权用户的频谱后,利用一部分带宽转发授权用户的信息帮助其达到目标速率,然后利用剩余的带宽发送自己的信息.由于认知用户使用不同的带宽分别发送授权用户和自己的信息,所以授权用户和认知用户之间不会产生干扰.研究了认知用户如何进行带宽分配,使得在保证授权用户达到目标速率的条件下,最大化认知用户的速率,以及如何进行认知用户选择,保证认知用户频谱接入的公平性仿真结果验证了该频谱接入方法的有效性和公平性.     

一种基于历史信息的感知无线电动态频谱分配算法

在无线频谱资源分配过程中,历史分配信息通常包含大量有用信息,可为下一阶段的资源分配提供参考借鉴,从而改善资源分配算法的性能.简要介绍了基于图论冲突图理论的网络模型,分析了在感知无线电频谱资源分配算法中引入历史分配信息对算法的影响,构造了代表比例公平性的频谱资源分配算法.仿真结果表明,采用历史信息的算法与原算法相比在系统总带宽、公平性方面都有明显改善,并拥有较好的收敛性.     

基于多态蚁群优化算法的认知无线电动态频谱接入策略

为尽可能提高系统的网络收益及网络资源的利用率,针对原有蚁群算法搜索时间长、收敛速度慢及信息素单一等问题,提出一种基于时间效率的多态蚁群优化算法,借助信息素的增强型积累,为蚁群算法中蚂蚁的行动提供依据,并将其运用到认知无线电动态频谱接入中.以最大网络公平性和网络收益总和作为目标函数的仿真试验表明:改进后的算法能显著地提高系统的网络效益,保证系统的公平性,与此同时,节省了认知用户的搜索时间,使认知用户能更快速地接入可用信道,改进后的算法在加快收敛速度的同时,使得系统吞吐量也显著增加,提升了系统的整体性能.     

基于循环平稳特性的双循环频率频谱感知技术

为提高动态频谱接入过程中对主要用户的检测性能,提出将双循环频率频谱感知技术用于Dandawate检验的方法.分析了在多径衰落环境下双循环频率上的循环自相关,利用主要用户通信信号在正负循环频率上的共轭循环自相关受噪声和多径衰落影响弱相关的特性,将Dandawate的渐进最优检验算法扩展到双循环频率,并保留了恒定误警概率的性质,论证了双循环频率感知技术能够达到频率分集的效果.通过对比仿真证实其较单循环检测器有更好的检测效果.     

分层网络频谱资源分配方案

提出一种频谱资源分配方案,以提升分层毫微微小区网络的期望吞吐量.该方案为每层下行传输分配部分共享频谱资源,在单个用户期望吞吐量满足服务质量需求时,通过动态调整共享频谱资源分配比例,能够最大化网络期望吞吐量.为进一步获得每层下行传输的期望吞吐量,基于Nakagami-m衰落信道推导了每层用户下行接收信干噪比的累积分布函数.理论分析和仿真表明,该频谱资源分配方案能够有效提升网络期望吞吐量,但服务质量需求参数的增长限制了吞吐量的提升.     

基于干扰门限的动态频谱接入及性能分析

如何在不干扰授权用户(主用户)正常通信的情况下提高次用户使用频谱的效率,这是认知无线电系统中需要解决的关键问题。在主用户优先的基础上,提出了基于干扰门限的动态频谱接入系统的M arkov频谱占用模型,并基于该模型对动态频谱接入过程进行了分析。为了进一步降低次用户间的相互干扰,通过对次用户接入概率的设计,以协调各类次用户间的频谱接入。在3种优化准则下,对次用户依据概率接入的基于干扰门限的主用户优先的动态频谱接入系统进行了仿真。仿真结果表明,基于干扰门限的主用户优先的动态频谱接入系统能大大提高次用户的接入机会,最大程度地提高了次用户的吞吐量。在比例公平准则下次用户接入的性能,与最大化吞吐量准则相比体现了更好的公平性,与最大化最小准则相比能够获得更大的吞吐量,因此基于比例公平准则可以使得系统在高效性和公平性间得到很好的均衡。     

云环境下基于双重公平性约束并行调度算法的研究与实现

目前并行调度和资源分配一般只注重效率,但是云计算需要给各用户提供多种不同服务,所以需要高度关注用户需求满足度.提出一种基于云计算环境下的并行作业调度算法,该算法对传统并行作业调度算法仅仅注重效率的特点进行了改进,关注资源分配的公平性、任务的完成效率和用户服务质量以及系统的负载均衡性,能够适应云计算的虚拟化和商业化特性,并实现在云计算环境下的并行作业调度中形成双重公平性约束.在注重效率的同时,突出资源分配的公平性.     

一种基于历史信息的感知无线电动态频谱分配算法

在无线频谱资源分配过程中,历史分配信息通常包含大量有用信息,可为下一阶段的资源分配提供参考借鉴,从而改善资源分配算法的性能。简要介绍了基于图论冲突图理论的网络模型,分析了在感知无线电频谱资源分配算法中引入历史分配信息对算法的影响,构造了代表比例公平性的频谱资源分配算法。仿真结果表明,采用历史信息的算法与原算法相比在系统总带宽、公平性方面都有明显改善,并拥有较好的收敛性。     

宽带SSDF攻击下的压缩频谱感知

在宽带主用户信号的模型下,提出了一种新型的宽带SSDF(spectrum sensing data falsification)攻击模式,并结合了压缩感知(compressed sensing,CS)技术与平均一致(average consensus)算法,建立了可防御这种宽带SSDF攻击的分布式宽带压缩频谱感知模型.频谱感知分为感知阶段和信息融合阶段.在感知阶段,各个CR(cognitiveradio)节点对接收到的主用户信号进行压缩采样以减少对宽带信号采样的开销和复杂度,并作出本地频谱估计.在信息融合阶段,为了更好地排除宽带SSDF攻击节点的影响,建立了子信道声望值指标,各CR节点的本地频谱估计结果以分布式的方式进行信息融合,排除潜在恶意次用户的影响,得到最终的频谱估计结果.仿真结果表明,提出的频谱感知模型可以有效地抵御宽带SSDF攻击,并且利用了恶意次用户节点的有用数据获得了额外的分集增益,提高了频谱感知的性能.     

基于POMDP模型的分布式机会频谱接入算法

针对认知无线电（cognitive radio,CR）信道的动态特性,以部分可观测马尔科夫决策过程（POMDP）为模型对认知无线电网络用户的频谱感知和频谱接入过程进行研究,提出了基于POMDP模型的分布式机会频谱接入算法.该算法利用网络信道的历史频谱感知信息对主用户接入信道的状况作出估计,以认知用户吞吐量最大化为目标进行频谱接入.同时,通过贪心算法得到此优化策略的次优解,降低了最优策略的计算复杂度.论文分析了认知用户接入吞吐量与网络中信道数目以及信道状态转移概率之间的关系,将贪心算法与随机检测接入算法进行了仿真比较.仿真结果显示,该算法获得的吞吐量比随机检测接入算法提高了约25％,能够更有效地做出接入策略.     

改进的认知无线电系统中频谱共享博弈算法

为提高博弈策略的合理性和有效性,提出了一种分布式的频谱共享博弈算法.考虑主用户的二次边际成本函数,得到满足稀有频谱资源分配属性的价格函数;设计了节省信道开销的动态次用户信任度机制,对干扰主用户通信的次用户进行惩罚,从而优化频谱共享环境;引入主用户价格反馈机制,实现算法分层,保证主用户和次用户获得最大的效用,并提高频谱的利用率.仿真分析也表明了所提出的博弈算法能使频谱分配更加合理和有效.      

一种优化的认知无线电网络分簇协作频谱感知算法

目前对于认知无线电分簇协作频谱感知算法的研究,大都认为每个簇均等地参与协作.没有考虑簇所经历的不同衰落对判决结果的影响.为有效解决这一问题,提出一种优化的认知无线电网络分簇协作频谱感知算法.该算法采用能量节省的分簇感知机制,充分考虑路径损耗与衰落对检测性能的影响.在满足虚警率和检测率的前提下,此方案不仅算法实现简单,而且在分簇结果上可以显著提高系统的稳定性,因此在信道环境复杂的情况下能有效提高频谱感知效率.     

一种基于信道感知和预测的多址接入方法

为了实现认知无线电系统中机会式的频谱接入、主动避免对主用户的干扰,提出了一种基于信道感知和预测的多址接入方法。考虑主用户对信道的占用过程具有一定的突发性和相关性,将主用户的活动规律建模为半马尔可夫过程。新算法充分利用信道感知结果和主用户的活动规律预测下一个时刻主用户的状态及剩余状态持续时间,并采用递归预测误差法进行参数估计。仿真结果表明,与传统的载波侦听多址接入算法相比,新算法能够在保证主用户阻塞概率约束的前提下,较大地提高频谱利用率,非常适用于认知无线电。     

基于天线选择的多天线频谱感知技术

为了保护主用户系统不受认知用户的影响,提高频谱检测的可靠性,提出了一种新的基于天线选择和能量感知的频谱检测算法.该算法利用认知用户多个接收天线的感知信息,根据认知用户与主用户之间信道的差异,充分利用多天线的空间分集,选择部分使得检测概率最大化的天线进行合作检测.仿真结果表明,基于天线选择和能量感知的多天线频谱检测可有效地提高感知数据可靠性,感知数据的检测概率显著提高.