基于频谱合约的协作频谱共享方法

针对授权频谱资源不足的问题,结合非对称网络信息的特点和通信双方自私性的需求,提出一种多用户协作频谱共享(CSS)合约机制的设计与实现方法。首先,通过将CSS映射成劳动力市场,研究对称网络信息条件下多用户频谱合约建模方法;在此基础上,针对合约签订后非授权用户(SU)行为隐匿性引起的道德风险问题,研究非对称网络信息条件下频谱合约建模方法,以激励双方协作行为和保证频谱共享的实现。实验结果表明,在授权用户(PU)直接传输速率低于0.2 b/s时,协作频谱共享时整个系统容量是双方不参与共享时的3倍以上。提出的多用户CSS合约机制能为无线频谱的高效利用和资源共享提供新思路。

一种基于合约的认知网络协作频谱共享策略

为解决基于合约制的多个主用户和多个次用户间的协作频谱共享问题,依据统计学的思想,提出了一种以主用户获得期望总效用最大化为目标的合约设计方法.主用户在为每个次用户设计合约时充分利用次用户接受的概率信息,得到统计意义上的期望效用,进而得到主用户期望总效用最大化的优化问题,通过理论推导化简优化问题并利用遗传算法求出次优解,即次优的合约集.数值仿真表明:通过引入统计信息成功解决了主、次用户的协作频谱共享问题,与DMA-UI算法相比,依靠统计学的方法可以使主用户在统计意义上获得更多的效用,进而提高了主用户的能效与谱效.

基于契约理论的协作频谱共享动态激励机制设计

针对认知无线网络中网络信息的非对称性和无线节点的自私性,提出一种基于契约的协作频谱共享动态激励机制。考虑到无线节点位置和信道条件等因素的动态特性,在建立主用户和次级用户模型基础上,研究两阶段动态契约激励模型,在次级用户满足激励相容和参与约束条件下,通过鉴别次级用户的真实协作能力,实现主用户期望效用最大化。实验结果表明,该机制能够有效提高协作频谱共享性能,为无线频谱的高效利用和资源共享提供新思路。

改进的协作频谱共享方案

针对认知无线电系统,提出一种改进的协作频谱共享方案,其中,次用户充当中继,协助主用户传输。改进方案采用解码-再生编码-转发中继协议,通过污纸编码有效地在发射端消除来自主用户信号的干扰,并且分配一部分功率协助传输主用户信号,保证主用户的中断性能。通过理论推导,得出次用户离主用户发射机的距离半径表达式。仿真结果表明,改进方案能有效扩大次用户的频谱共享范围,还提高了主用户和次用户的中断性能。

基于合约制的认知网络协作频谱共享模型

为了提高认知无线电网络中主用户的能效和谱效,提出了一种基于合约制的协作频谱共享新模型。在该模型中,当主用户信道质量差时,次用户为其提供中继服务;作为回报,在主用户信道质量好时,次用户可以在一定的干扰约束下以underlay的模式和主用户共享频谱。在此框架下引入经济学中的合约理论,将主次用户间的协作问题建模为合约设计问题,并建立了主次用户评价合约收益的效用函数,将提高主用户的能效和谱效问题转变为设计合约使主用户获得最大效用的优化问题,并利用差分进化算法对该问题求解。最后,在不同的环境下,将主用户协作与不协作获得的效用进行对比,结果表明,主用户在没有额外投入频谱资源的条件下,不仅节省了发送功率,而且有效地提高了数据传输速率,进而提高了能效和谱效。

无人机协作通信系统中基于区块链的频谱共享机制

为解决无人机与蜂窝网络在协作频谱共享中的激励与安全问题,提出了一种基于区块链的频谱共享机制。首先,为保证无人机在协作过程中的可靠性和真实性,采用基于信誉的赢家判决方法和维克里(Vickery)拍卖的付款规则,在保证无人机通信最小速率前提下提出最大化蜂窝网络传输容量的优化方案。其次,为避免集中机构带来隐私泄露等危险,提出基于区块链的拍卖框架,使用区块链存储并更新无人机的信誉值,并使用智能合约功能来验证和执行拍卖。最后,通过仿真验证区块链的防篡改性,表明所提机制具有激励兼容性并能提升蜂窝网络的传输容量,且与其他方案相比具有较低的协作中断百分比和较好的公平性。

SINR-balancing based cooperative spectrum sharing scheme for MIMO cognitive radio systems

In order to improve the system capacity of the primary user （PU） and secondary user （SU） of multiple-input-multiple-output （MIMO） cognitive radio （CR） system, a signal to interference plus noise ratio balancing （SINR-balancing） posed, in which PU leases a fraction of based cooperative spectrum sharing （CSS） scheme is proits transmission time to SU in exchange for the SU relaying the PU＇ s data cooperatively. The SINR-balancing based corresponding beamforming vectors are designed and time-division is also optimized for the proposed scheme. Simulation results show that compared to conventional opportunistic spectrum sharing （OSS） scheme, the proposed CSS scheme can effectively enhance the system performance of both PU and SU and provide an effective cooperation mechanism for PU and SU to determine whether to request cooperation.