Cognitive Radio Based Multi-User Resource Allocation in Mobile Ad Hoc Networks Using Multi-Carrier CDMA Modulation

In this paper, we propose a cognitive radio based multi-user resource allocation framework for mobile ad hoc networks using multi-carrier DS CDMA modulation over a frequency-selective fading channel. In particular, given preexisting communications in the spectrum where the system is operating, in addition to potential narrow-band interference, a channel sensing and estimation mechanism is provided to obtain information such as subcarrier availability, noise power and channel gain. Given this information, both frequency spectrum and power are allocated to emerging new users (i.e., cognitive radio users), based on a distributed multi-user resource allocation framework, in order to satisfy a target data rate and a power constraint of each cognitive radio user, while attempting to avoid interference to the existing communications as well as to minimize total power consumption of the cognitive radio users.     

基于认知无线电的自适应小波调制

为了解决小波调制频带利用率不高的缺点，提出了一种基于认知无线电的自适应小波调制方案。通过实时感知信道频谱占用情况，运用基于着色理论的贪婪算法，并以均方误差达到最小值为准则，调整权值，控制信源中各种不同的噪声敏感度信号的功率，实行动态频谱分配。在高斯白噪声信道中对其进行了仿真，仿真结果表明，在传递不同的噪声敏感度信号时，自适应小波调制方案的性能优于传统平均功率分配的小波调制。     

认知无线电下行链路中的OFDMA资源分配算法

摘 要： 本文提出一种适用于下行认知无线电系统的正交频分多址接入资源分配算法,在总发射功率、误比特率和对授权用户的干扰受限的条件下最大化系统信息传输速率.本算法分两步实现：首先通过比较各认知用户在各子载波上单位信号发送条件下接收信号的信干噪比实现子载波分配;然后利用凸优化理论求解非负实数域内的比特数和功率值的最优解,并将其调整为符合实际系统需要的比特数和功率值,实现比特和功率分配.仿真结果表明,相比传统的基于频谱空洞的资源分配算法,本算法可以提供显著的系统信息传输速率增益.     

基于OFDM循环前缀的认知无线电频谱侦听方法

针对OFDM系统的特点,介绍了一个新的频谱侦听方法,它充分利用了正交频分复用符号中的循环前缀和空闲时间来提高侦听精度。通过建立OFDM收发双方的信号模型,以能量检测的方法为基础,分析并仿真了这种新方法的性能,结果表明,与传统的只利用空闲时间的侦听方法相比,提出的方法能有效提高侦听精度。     

Power Allocation Scheme for Spectrally Precoded OFDMA Cognitive Radio

Wireless Personal Communications - Spectral precoders in OFDM based cognitive radios can significantly reduce the sidelobe leakage in primary user’s band. However, how to allocate power...     

基于认知无线电系统的协作中继分布式功率分配算法

协作通信与直接通信相比能够显著地提高系统性能。协作通信中的一个关键问题是管理中继节点及有效地进行功率分配。尤其对于频谱共享的认知无线电(Cognitive Radio,CR)系统,协作方案的设计不仅要最大限度地提高认知网络协作的功率效率,而且需要最小化对主系统的干扰。该文针对认知无线电系统的协作通信问题,在多个中继节点与源节点协同通信的场景下,提出了一种基于放大转发(Amplify and Forward,AF)模式下的功率分配及联合优化算法,在保证主系统传输性能不受影响的前提下,提高认知系统的传输速率。仿真结果表明该文提出的自适应协作传输方案,和直接传输及等功率传输方案相比获得了进一步的性能增益,中断概率显著下降。     

认知无线电系统中利用模糊逻辑的频谱分配

为了较全面地分析频谱分配问题,突出系统的效益和公平性能,提出了一种利用模糊逻辑的认知无线电频谱分配方案.首先给出模糊逻辑系统(FLS)的概念,然后利用FLS综合分析感知空闲频谱和次用户的特性,最后结合系统吞吐量最大、公平性和随机分配3种准则将空闲频谱分配给次用户使用.仿真结果证实了方案的可行性.     

基于支持向量机的认知无线电频谱预测方法

频谱预测是认知无线电系统中的关键技术之一,利用该技术可以显著减少认知用户的能量损耗,同时提高系统的频谱利用率.针对现有基于BP神经网络的频谱预测方法预测精度低及失效率高等问题,将建立在统计学习理论和结构风险最小原则上的支持向量机引入认知无线电频谱预测中,利用其对小样本及非线性数据优越的预测性能对信道进行预测.实验结果表明,该方法通过避免无效检测,提高了频谱感知系统的性能,并且比基于BP神经网络算法的模型的预测精度更高,具有良好的实用性与灵活性.     

A Robust Cooperative Spectrum Sensing Scheme in Cognitive Radio Systems

Performance of cluster-based cooperative spectrum sensing is more greatly improved than that of the traditional cooperative spectrum sensing.However,the style of clusters is not pointed out on traditional cluster-based method.In view of all the fading in the cooperative spectrum sensing,space diversity,and selective diversity,a robust cooperative spectrum sensing scheme based on clusters is proposed.Simulation results show that the detection performance of this new scheme is more close to that of the ideal cluster-based cooperative spectrum sensing scheme,and the excellent performance with higher reliability is gained relative to the actual cluster-based cooperative spectrum sensing scheme.Finally,the number of users in a cluster of the proposed scheme is discussed.The two users in a cluster are not the optimal solution to the overall implementation of cognitive radio.     

基于认知无线电的双向中继网络的资源分配

针对认知无线电中的双向中继网络,研究了基于非完美感知的频谱机会式接入和频谱共享接入下的资源分配问题.与传统基于认知的双向中继的资源分配方法不同,提出的算法联合考虑了感知时间和次级系统的发射功率.在感知时间和发射功率满足条件的情况下,使次级系统的吞吐量最大.为了有效地保护主用户不受干扰,在每一跳都考虑了平均干扰功率约束,同时考虑次级系统总的功率约束.在非完美感知的频谱机会式接入和频谱共享接入机制下,新算法能够获得最优的感知时间和功率分配.最后,仿真比较了两种方案的性能,验证了新算法的有效性.     

基于潜在博弈的认知无线电频谱分配研究

为解决认知无线电网络中认知用户、授权用户共存情况下的频谱分配问题,提出了一种基于潜在博弈的认知无线电频谱分配模型,该模型以最小化系统总干扰水平为目标,认知用户采用避免机会浪费的改进型策略动态调整规则进行频谱选择,经过有限改进路径快速收敛到博弈的纳什均衡点。在30个认知用户和2个授权用户共存的场景下进行仿真实验,算法以较快的收敛速度实现了频谱分配的目标,证明了模型及算法的可行有效。     

基于Q学习自适应蚁群算法的认知无线电频谱分配

认知无线电能有效实现频谱资源的再利用,是当前通信研究领域的热点之一.如何进行频谱的合理分配是实现认知无线电网络有效运作的关键问题.在图论着色模型的基础上,提出了一种基于Q-学习的自适应蚁群算法.通过仿真实验表明,该算法性能明显优于颜色敏感图着色算法,能更好地实现网络效益最大化.同时,比传统的蚁群算法寻优能力更强,收敛速度更快.     

基于Message Passing的认知无线电快速资源分配

针对多用户的OFDM认知无线电系统上行链路,提出一种基于Message Passing的分布式快速资源分配算法。该算法以认知系统总发射功率最小化为优化目标,综合考虑了认知用户对授权用户的干扰、总发射功率预算以及认知用户之间的比例公平性等约束条件,将资源分配分为子信道分配与功率分配相继2个步骤,构建资源分配的因子图,通过在节点间迭代地传递信息直至最终完成分布式的资源分配。分析和仿真结果表明,该算法在保证系统通信性能及资源分配公平性的前提下降低了系统总发射功率,并且运算效率得到了明显提升。     

基于凸优化的认知无线网络功率分配

为满足认知用户对主用户的干扰约束,同时最大化认知用户的传输速率,提出了基于凸优化理论的最优功率分配方案.考虑到最优方案的计算复杂度较高,还提出一种复杂度较低的次优方案.仿真结果表明,在主用户可容忍的干扰约束下,次优方案父的性能接近于最优方案.     

一种认知无线电系统的传输调度方案

将认知无线电系统中的传输调度方案建模为一个约束马尔科夫决策过程（CMDP）,即在满足缓存器内包数约束的情况下最小化发送数据包消耗的平均功率。因为在认知无线电系统中,环境参数无法预先得知,为此利用R学习来自适应地获取CMDP的近似最优策略。在仿真结果中,对基于R学习的传榆调度方案的性能进行了比较和分析,结果显示该方案能适用于参数未知的环境且有效地降低平均功率。     

一种认知无线电网络频谱分配策略

频谱分配技术是认知无线电的关键技术之一,为适应认知无线电系统的时变特性,频谱分配算法必须有较快的收敛速度。在干扰温度模型下,提出一种基于Kuhn-Munkras算法的认知无线电频谱分配策略。该策略利用Kuhn-Munkras算法可以实现最佳匹配并且收敛速度快的特性,根据不同的用户在不同信道上所产生的效益的差异性,实现认知用户和信道的最佳匹配。仿真表明,基于Kuhn-Munkras算法的频谱分配在性能上优于传统的配对算法和greedy算法。     

一种基于PUE恶意干扰的认知无线电态势感知方案

为了能及时、准确地掌握大范围内的仿冒主用户攻击情况及正确显示频谱态势图,提出一种基于仿冒主用户攻击检测的恶意用户干扰态势的研究方案,通过检测信道是否被恶意用户仿冒主用户攻击及对实施攻击的恶意用户的能量分布的检测与推理来构建干扰态势,并将其绘制成干扰态势图,从而方便决策者快速掌握大范围中的仿冒主用户攻击情况。仿真结果表明,该方案能够把主用户和恶意用户的能量及位置分离出来,从而充分发掘潜在的频谱空洞,提高频谱图的准确性,进而提高系统容量及安全性。     

A Novel Approach for Channel Allocation In OFDM Based Cognitive Radio Technology

Wireless Personal Communications - When the number of users in the radio environment is increasing and the rapid development in the wireless environment is examined, the efficient use of the...