动态频谱接入

摘要： 在超短波电台通信中,用户移动性强、网络拓扑结构多变、网络环境复杂,目前的频谱分配方法无法满足其快速、准确地频谱接入的需要。博弈论作为一种重要的数学理论,在动态频谱接入中得到了越来越广泛的应用。以此为出发点,将博弈论与超短波电台频谱接入技术相结合,提出了时变信道的分布式信道选择算法和周期重启的分布式信道选择算法,使分布式超短波电台用户能够通过相互博弈达到稳定的接入状态,并通过MATLAB仿真验证算法的有效性和优越性。

摘要： 针对短波认知电台在网络高负载情况下频点冲突严重的问题,依据短波频点衰落特性,结合真实在线双拍卖模型,提出了基于冲突分解的真实在线双拍卖(trueful online double auction based on conflict decomposition,TODA-CD)模型。在TODA-CD模型中,卖家模型考虑不同链路间差异性,重构卖家定价模型,提升了链路可靠性;买家模型以预期收益最大化为优化目标,首先利用广度优先搜索算法生成频点冲突树,解析短波认知网络内频点冲突关系,然后设置频点抢占切换惩罚函数,计算不同切换方案预期收益,重构买家竞拍价格,以第二密封价格拍卖完成频谱交易,最终实现网络内频点指配的抢占最优。仿真结果表明,在网络高负载情况下,TODA-CD算法能够有效提高频谱利用率,降低抢占切换次数,从而提高系统收益。

摘要： 针对多信道动态频谱接入问题,建立了存在感知错误与接入碰撞的复杂信道场景,提出了一种结合双深度Q网络和竞争Q网络的竞争双深度Q网络学习框架。双深度Q网络将动作的选择和评估分别用不同值函数实现,解决了值函数的过估计问题,而竞争Q网络解决了神经网络结构优化问题。该方案保证每个次要用户根据感知和回报结果做出频谱接入决策。仿真结果表明,在同时存在感知错误和次要用户冲突的多信道情况下,竞争双深度Q网络相比于同类方法具有较好的损失预测模型,其回报更稳定且提高了4%。

摘要： 实现频谱共享,需要以实时准确地掌握主用户的频谱占用情况以及频谱交易信息为前提.为此,在利用群智感知以及区块链的前提下,提出了三层式的基于区块链的认知无线电系统,即物理层、传输层以及应用层.其中区块链网络位于传输层,用以记录交易信息,并利用区块链的去中心化以及去信任化特性以保证交易的安全性与可靠性.特别地,为了激励系统中Crowd Sensor积极地参与频谱感知,提出了基于信誉值拍卖的感知收益分配算法.Crowd Sensor依据自身的信誉值对任务进行报价,报价高者可执行任务,且获得较高的收益.仿真结果表明,所提算法保障了感知收益分配的公平性.因此,激励更多的Crowd Sensor参与感知任务可以提升频谱感知的稳定性与安全性.

摘要： 针对认知无线电网络中多个次用户存在不同服务质量(quality of service,QoS)需求的频谱接入问题,提出了基于Dueling DQN(dueling deep Q-network)的分布式动态频谱接入方法.该方法通过与环境交互学习实现在次用户不掌握系统信道先验信息条件下动态获得最佳频谱接入策略,并以次用户碰撞次数以及成功接入信道次数分析比较所提出方法的性能.仿真结果表明,提出的方法在保护主用户不受干扰、满足多异质用户QoS需求的前提下,能够有效减少次用户间碰撞次数,提高次用户成功接入信道次数,相比随机接入与短视策略(myopic policy)频谱接入方法,该方法的碰撞次数分别降低60％和90％,其成功接入性能分别提高30％和50％.

摘要： 动态频谱接入是解决无线电频谱资源短缺和频谱使用效率低下问题的有效方法,它允许次级用户在授权频谱空闲时动态地接入,以进行数据传输.而频谱感知是实现动态频谱接入的关键挑战之一.由于次级用户的感知能力有限,为了获得更多的频谱接入机会,需要尽快找到频谱空闲概率最大的频段,并研究频谱感知次序问题.考虑到频谱空闲概率对次级用户是不可知的,并且会随时间变化,提出了在线学习框架,把频谱感知次序问题归纳成经典多摇臂赌博机问题,并利用在线学习方法——满意折现汤普森抽样算法处理优化问题.仿真结果表明,和其他算法相比,所提算法可以获得更多的频谱接入机会并且能够跟踪频谱空闲概率的变化.

摘要： 针对频谱感知错误累积造成频谱预测性能恶化问题,该文提出一种基于最小贝叶斯风险的稳健频谱预测策略.分布拟合检验表明频谱预测输出服从正态分布,定义频谱预测输出的贝叶斯风险函数,证明使贝叶斯风险函数最小的频谱预测输出判决门限将使频谱预测的均方误差最小,求得了使贝叶斯风险最小的最优判决门限,构建稳健频谱预测策略.仿真结果表明,与固定判决门限的神经网络频谱预测相比,稳健频谱预测策略改进了频谱感知错误下的频谱预测性能,改善了非授权用户的动态频谱接入性能.%The accumulation of miss detection and false alarm in spectrum sensing leads to the persistently decreasing of prediction accuracy in spectrum prediction.This paper takes neural network based spectrum prediction for example,and presents a minimum Bayesian Risk based spectrum prediction to solve this problem.The distribution fitting shows that the prediction output follows the normal distribution.The expectation of prediction mean square error is defined as the Bayesian Risk,and the optimal detection threshold of the prediction output is derived through minimizing the Bayesian Risk.Through this method,the prediction accuracy is insensitive to the spectrum sensing errors.Compared with the traditional spectrum prediction with fixed detection thresholds,simulation results demonstrate the robust spectrum prediction keeps the prediction accuracy stable,and improve the performance in dynamic spectrum access.

摘要： 针对认知无线电网络多用户并发通信尚未解决的信道干扰问题,在莱斯衰落信道下引入小尺度多径成型因子进行建模,系统地分析了认知用户对主用户传输的信道干扰.数值分析表明:多径成型因子理论能有效分析认知无线电网络主用户和认知用户的并发通信干扰行为,并在满足主用户服务质量(Quality of Service,QoS)的需求上,动态地改变认知用户接入数目,提高了频谱资源的利用率.所提分析模型可以用于优化认知无线电技术在智能电网复杂场景中的应用性能.%Aiming at the unsolved channel interference problems of multi-user concurrent communication in cognitive radio network,this paper introduces small scale multipath shape factors into modeling under Rician fading channel and systematically analyzes the channel interference that cognitive user conducts over the primary user.Numerical analysis indicates that multipath shape factor theory can effectively analyze the concurrent communication interference between cognitive user and primary user.Meanwhile,in meeting the need of primary Quality of Service (QoS),it can dynamically change the access number of cognitive user and improve the utilization of spectrum resource.The analysis model proposed in this paper can be used to optimize the application performance of cognitive radio technology in the complex scene of smart grid.

摘要： In the report,a dynamic spectrum access technology based on Q-learning was proposed.The algorithm takes advantage of Q-learning adaptive ability,and which can help secondary user to perceive the appropriate channels and access.By interacting with the environment,secondary users select the highest rate of return,and which achieve the secondary use of spectrum resources.The simulation results showed that the proposed algorithm can improve the secondary user' s throughput and reduce the probability of collision with the primary user,and the converging speed is also accelerated.The algorithm will be helpful for solving the problem of spectrum resources use.%设计了一种基于Q-learning的动态频谱接入算法.该算法的利用Q-learning自适应能力强的优势,帮助认知用户感知合适的信道并接入,认知用户通过不断地与环境交互学习选择回报率最高的信道,实现频谱资源的二次利用.最后对该算法进行了仿真,仿真结果表明所提算法能够提高认知用户吞吐量,降低与主用户冲突概率,且能以较快的速度收敛,这对于解决频谱资源利用问题有着重大的意义.

摘要： 认知无线电的出现使得动态频谱接入技术成为可能,进而使得灵活使用频谱、提高频谱利用率成为可能.介绍了动态频谱接入技术的定义、分类及应用场景,阐述了基于动态频谱接入的战术通信网络,举例说明了不同情况下频谱接入方法.分别从硬件设计、网络架构和关键技术综合介绍了下一步无线网络,使读者对该网络有清晰的认识.

摘要： 动态频谱接入突破了传统固定频谱授权的藩篱,有望大幅提升现有无线频谱的利用率,被广泛认为是解决下一代无线通信系统(如4.5G和5G移动通信系统,4G短波通信系统和面向物联网的无线通信系统等)中"频谱赤字日益严峻与频谱利用率十分低下"这一对基本矛盾最为直接有效的手段.本文从需求驱动、政策导向、学术牵引、标准规范和企业实践五个方面对动态频谱接入的最新研发进展进行了系统性的分析.

摘要： 电磁(Electromagnetic，EM)频谱是无线通信及相关业务的生命线。频谱接入已经成为需要不断解决的问题。这是因为当前的频率管理采用的是预规划和静态频率分配，它们已经不再能满足EM频谱急剧增长的需求。如果频谱管理不做重大变革，无论是商用、军用还是民用的无线业务增长都将面临严重的削弱。尤其接入配置在英国本土和海外的拥挤EM频谱时，用频设备、装备及系统将在作战性能方面遭遇重大损失。而通过动态频谱接入(Dynamic Spectrum Access，DSA)，就可以使频谱管理从当前的静态频谱管理转换成动态的频谱管理。通过DSA，用频设备、装备及系统就可以根据相关政策，频谱可用性，传播环境和应用性能参数等标准而动态地改变它们的参数，以适应频谱接入。简单地介绍了DSA体系结构和其重要特性，但重点说明了它们在电台、网络和频谱应用中的意义，DSA可以向指挥官提供灵敏的战术和战略性能。

摘要： 动态频谱接入能够实现多种无线技术在互不干扰的情况下进行频谱共享,从而有效解决了目前无线频谱资源日益紧缺的状况.介绍了基于认知无线电的动态频谱接入技术,对其网络架构、关键技术以及目前的研究现状进行了详细分析.在此基础上探讨了动态频谱接入网络中采用跨层协议设计方法的必要性。

摘要： 本文将目前动态频谱接入(Dynamic Spectrum Access,DSA)系统按照频谱共享原理分成4种类型,分别比较了这4种类型中不同动态频谱接入系统的频谱共享原理和机制,分析各个系统的优缺点,最后展望了通向动态频谱接入的未来无线通信系统及其演进．

摘要： 频谱需求的增长与频谱资源的日益紧缺、以及低的频谱利用率使得欧美等国都在积极探讨新型频谱管理模式.本文探讨国内外动态频谱管理技术的发展,分析欧美等国基于政策的动态频谱管理技术、动态频谱接入技术,以及外军频谱管理转型等研究成果,并提出了频谱管理建设的相关启示,为探索动态频谱管理技术和应用提供了参考.

摘要： 介绍了目前频谱资源极其紧缺的现状,从认知无线电、超宽带、注水原理和拥塞躲避机制、频谱共享等技术和管理层面指出了提高频谱使用效率的几个有效途径,并对其应用前景分别进行了阐述。

摘要： 美国联邦通信委员会(FCC)提出干扰温度(Interference Temperature)的概念,意味着只要次用户(Secondary Users)不超过干扰温度门限,就可以动态共享主用户(Primary Users)的频谱.衰落信道容量分析常在输入信号的约束条件下,但是次用户和次用户之间的信道比传统的信道多了干扰温度的限制,即输出信号的约束条件。在收发端都可准确获得信道状态信息的情况下,要确定衰落信道的容量和达到信道容量的功率分配问题。在不影响主用户的情况下,相对于固定分配,动态频谱共享可以使次用户动态地接入信道,提高频谱利用率。

摘要： 本文讨论了当前频谱管理领域面临的频谱工程技术问题,简述了多维频谱空间的动态频谱接入技术以及研究该技术的必要性与紧迫性,内容涉及多维频谱空间、频谱共享、动态频率指配等内容.

摘要： 一种无线系统(100)和方法(401-403)包括适用于请求和从操作在受限频道中的无线装置(102)接收测量报告的介质接入控制(MAC)层。

摘要： 多个MAC/PHY堆栈适合于支持无线设备。超帧结构包括前同步信号和超帧初始化头标。

摘要： 无线系统和方法，包括媒体接入控制(MAC)层，适用于为工作在受限信道中的无线设备发送和接收频谱管理命令。

摘要： 多个MAC/PHY堆栈适合于支持无线设备。超帧结构包括前同步信号和超帧初始化头标。

摘要： 一种无线系统(100)和方法(401－403)包括适用于请求和从操作在受限频道中的无线装置(102)接收测量报告的介质接入控制(MAC)层。

摘要： 无线系统和方法，包括媒体接入控制(MAC)层，适用于为工作在受限信道中的无线设备发送和接收频谱管理命令。

摘要： 本发明公开了一种获取动态频谱接入频点的方法及动态频谱接入方法，属于通信技术领域，包括：将目标环境中主用户样本标注图和初始的次用户样本标注图叠加合成综合样本标注图；以所述综合样本标注图作为条件，输入至已训练的条件对抗生成网络模型，生成所述目标环境的第一模拟频谱瀑布图集合；将所述第一模拟频谱瀑布图集合和所述综合样本标注图输入至决策网络，获得频段决策结果；根据所述频段决策结果对所述综合样本标注图进行调整，则循环执行至调整后的综合样本标注图满足预设条件为止，输出所述调整后的综合样本标注图，并进行动态频谱接入。使决策网络训练效率大大提高，增强了动态频谱接入决策网络的实用性。

摘要： 本发明公开了一种用于非连续频谱OFDM动态频谱接入的频谱同步方法，其过程为：①发射数据帧，每个数据帧均由训练符号、同步符号和数据符号依次前后相连组成；②接收数据帧；③频谱粗同步；④频谱细同步：接收端使用最大比例合并方法进行同步字的检测，利用检测得到的同步字进行频谱同步；⑤数据接收：根据获取的同步字确定子带的位置，从子带中的子载波上接收数据，然后进行解调，解交织，纠错解码得到发射的数据。本发明属于带内信令解决方案，节省了频谱资源，减少了系统的处理时延，保证了频谱同步的实时性。

摘要： 本发明公开了一种获取动态频谱接入频点的方法及动态频谱接入方法，属于通信技术领域，包括：将目标环境中主用户样本标注图和初始的次用户样本标注图叠加合成综合样本标注图；以所述综合样本标注图作为条件，输入至已训练的条件对抗生成网络模型，生成所述目标环境的第一模拟频谱瀑布图集合；将所述第一模拟频谱瀑布图集合和所述综合样本标注图输入至决策网络，获得频段决策结果；根据所述频段决策结果对所述综合样本标注图进行调整，则循环执行至调整后的综合样本标注图满足预设条件为止，输出所述调整后的综合样本标注图，并进行动态频谱接入。使决策网络训练效率大大提高，增强了动态频谱接入决策网络的实用性。

摘要： 本发明公开了一种用于非连续频谱OFDM动态频谱接入的频谱同步方法，其过程为：①发射数据帧，每个数据帧均由训练符号、同步符号和数据符号依次前后相连组成；②接收数据帧；③频谱粗同步；④频谱细同步：接收端使用最大比例合并方法进行同步字的检测，利用检测得到的同步字进行频谱同步；⑤数据接收：根据获取的同步字确定子带的位置，从子带中的子载波上接收数据，然后进行解调，解交织，纠错解码得到发射的数据。本发明属于带内信令解决方案，节省了频谱资源，减少了系统的处理时延，保证了频谱同步的实时性。