基于迭代近似的异构网络功率控制算法

针对频谱资源短缺的问题,提出一种保证宏蜂窝用户服务质量的功率控制算法。根据建立的功率优化模型,通过3种不同方式对非凸目标函数进行凸优化估计处理,将其转换为若干凸子问题并迭代近似,从而得到原非凸目标函数的解。仿真结果表明,该算法经过数次迭代后,能收敛到原优化问题的解,提高系统吞吐量。

异构网络资源分配:改进多对一转移匹配

随着无线业务的急剧增长,短缺的频谱资源正面临着巨大挑战。采用无线异构网络被视作解决此问题,提高频谱利用率的一种有效手段。但是,由于宏蜂窝和微蜂窝共享相同频谱资源,同层和跨层干扰非常严重,这时如何合理进行资源分配成了一个棘手的问题。针对该问题,根据匹配理论提出了一种改进多对一转移匹配算法进行资源分配。该算法在满足交换条件下,通过微蜂窝用户不断地交换其匹配资源,最终形成稳定转移匹配。仿真结果表明,所提改进转移匹配算法较传统转移匹配算法和改进Gale-Shapley匹配算法性能更易收敛到最优解,同时提高了频谱利用率,降低了计算复杂度。

D2D网络中具有动态配额的资源分配算法

当无线网络中存在大量设备到设备(D2D)用户时,为合理地进行资源分配,提出一种基于稳定匹配的资源分配算法。在保证蜂窝用户服务质量的前提下,D2D用户可以动态地复用网络资源块,从而提高频谱利用率。仿真结果表明,与静态匹配算法相比,该算法接近于最优方案,同时降低了计算复杂度。

认知无线网络中频谱预测的协作策略设计

在多主用户(PU)、多认知用户(SU)的认知无线网络(CRN)场景中,研究了频谱预测的协作策略设计问题。将频谱预测的协作策略设计问题归纳为一个优化问题,以整个CRN的吞吐率最大为优化目标,对参与协作的SU数量和数据融合门限进行优化,并提出一种搜索算法求解此优化问题,这是首次对协作频谱预测中的协作策略进行研究。在此基础上,提出了基于分组的协作频谱预测策略,并设计其帧结构。仿真结果表明,这种基于分组的协作频谱预测策略在满足虚警概率要求的前提下,能够以更低的协作预测能耗,达到更高的CRN吞吐率,从而提高了协作频谱预测的效率。

基于协作频谱预测的认知网络吞吐率分析

频谱预测是将预测结果传递给次级用户(Secondary User,SU),使SU有选择性地实施频谱感知,提高频谱感知的有效性。但是存在预测结果不准确的情况,影响整个网络的吞吐率。在基于遗传算法优化的神经网络预测模型基础上,提出了SU进行协作的频谱预测方法,提高了SU预测空闲信道的准确率。讨论了协作频谱预测条件下,在通信强度、协作用户数量、信道数量不同时的系统吞吐率。仿真结果表明协作频谱预测比传统非协作频谱预测系统吞吐率有较大提升。

基于区块链的频谱设备网络中防御拜占庭攻击的分布式共识机制

针对大规模、超密集部署移动互联网和物联网引发的精确频谱共享需求,基于区块链技术提出联网海量个人无线设备构成频谱设备网络:频谱管理服务器、移动基站、个人无线设备形成云计算与边缘计算相结合的频谱设备网络架构,以频谱数据获取、频谱区块添加、频谱数据传输、频谱数据采集的激励构成了基于区块链的频谱设备网络的基本运行机制,通过感知节点共识融合、验证节点共识验证、簇头节点共识确认,在一定置信度下的假设检验判断是否有恶意感知节点发动伪造频谱数据的拜占庭攻击。仿真结果表明分布式共识机制在防御恶意感知节点伪造频谱数据的拜占庭攻击上的有效性和可靠性。

一种基于信誉值拍卖的区块链下的感知收益分配机制

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。

Performance analysis and code recognition for dual N-ary orthogonal hybrid modulation systems

A dual N-ary orthogonal hybrid modulation system is introduced in this paper, which can increase the data rate greatly compared with conventional N-ary orthogonal spread spectrum system, so it can be used for high rate data communication. Then, three code recognition algorithms are presented for dual N-ary orthogonal hybrid modulation system and the analytic bit error rate （BER） performance of the system in additive white Gaussian noise （AWGN） and fiat Rayleigh fading channel is derived. Finally, the computer simulation of the system with three code recognition algorithms is performed, which shows that the simplified maximum a posteriori （MAP） algorithm is the best for the system with a compromise between the performance and the complexity.