Сочинение на тему Архитектура многофазного взаимодействия первичных и вторичных пользователей с использованием двудольного графа

АВТОРЕФЕРАТ

В данном документе представлена ​​стратегия совместного использования спектра в кооперативных сетях когнитивного радио. Архитектура многофазного сотрудничества объясняется и изучается с выбором партнера по сотрудничеству и совместным использованием спектра между вторичными пользователями. Данные первичных пользователей направляются партнерам по сотрудничеству, которые выбираются из вторичных пользователей, а затем приобретают возможности доступа к спектру для своих собственных передач, как и прежде. Выбор партнера смоделирован как задача оптимального взвешивания двудольного соответствия, чтобы максимизировать общую полезность, где эффективность использования энергии также рассматривается просто для увеличения полезности для пар взаимодействия первичный пользователь-вторичный пользователь. Вторичным пользователем-партнером дальнейшая импровизация в использовании спектра осуществляется путем совместного использования полученного спектра с окружающими вторичными пользователями посредством совместного кодирования сети. В конце представлены результаты моделирования, которые показывают, что к динамическим нагрузкам трафика в кооперативной сети когнитивного радио предложенный подход к выбору партнера и совместному использованию спектра хорошо адаптируется.

Ключевые слова Совместная когнитивная радиосеть, качество обслуживания, промежуточные пользователи, минимальная среднеквадратичная ошибка.1.

Введение

Нехватка спектральных ресурсов стала серьезной проблемой из-за значительного роста коммерческих беспроводных услуг, в последние годы, с появлением кооперативной связи в беспроводных сетях [3], новая парадигма связи в кооперативных сетях когнитивного радио предложенный [4–6], названный кооперативными когнитивными радиосетями. Традиционное фиксированное распределение спектра оказалось неэффективным, поскольку полоса частот в значительной степени используется недостаточно [1]. Когнитивное радио (CR) [2] рассматривалось в качестве многообещающей технологии для улучшения использования спектра, позволяя вторичным пользователям получать доступ к дырам в спектре, не занятым первичными пользователями (Pus). Быстрый рост беспроводной связи привел к огромному спросу на развертывание новых беспроводных услуг как в лицензированном, так и в нелицензированном частотном спектре. Тем не менее, недавние исследования показывают, что политика фиксированного назначения спектра, применяемая сегодня, приводит к плохому использованию спектра. Для решения этой проблемы когнитивное радио [1,2] появилось в качестве многообещающей технологии, обеспечивающей доступ к периодическим периодам незанятых полос частот, известных как дыры в спектре белого пространства, и, таким образом, к повышению спектральной эффективности.

Основная задача каждого пользователя Когнитивного радио в сетях когнитивного радио в наиболее примитивном смысле – обнаружение лицензированных пользователей, также называемых основными пользователями, если они присутствуют, и определение доступного спектра, если они отсутствуют. Обычно это достигается путем восприятия окружающей среды, процесс называется спектральным зондированием [1–4]. Цели измерения спектра двояки: во-первых, пользователи CR не должны создавать вредных помех основным пользователям, переключаясь на доступную полосу или ограничивая свои помехи основным пользователям на приемлемом уровне, и, во-вторых, пользователи CR должны эффективно идентифицировать спектральные дыры для требуемой пропускной способности и качества обслуживания. Таким образом, эффективность обнаружения при измерении спектра очень важна для производительности как первичной сети, так и сети CR. В традиционной формулировке кооперативной когнитивной радиосети была решена некоторая проблема распределения ресурсов, например, назначение подканалов для вторичных пользователей, назначение ретрансляторов и управление мощностью [4–6]. В [4] проблемы с назначением несущей, назначением ретранслятора и вторичной пользовательской стратегией ретрансляции были решены с помощью гибкого взаимодействия каналов в многоканальной кооперативной когнитивной радиосети, где была разработана унифицированная структура оптимизации на основе Nash Bargaining Solutions.

В [5, 6] задача аренды спектра была сформулирована для одного основного пользователя и нескольких вторичных пользователей как игра Штакельберга, и было получено равновесие по Нэшу. Один канал считался доступным, а разные передачи были разделены по времени. Рассмотрение одного канала и одного основного пользователя в [5, 6] представляет собой упрощение для практических сценариев, где обычно имеется несколько каналов и несколько основных пользователей, которые сосуществуют в зоне покрытия базовой станции в сотовой сети. Предлагается многофазная схема сотрудничества, чтобы улучшить полезность сети, а также возможность доступа к спектру. Мы назначаем выбранные SU ретрансляции как группу промежуточных пользователей, которые взаимодействуют с основными пользователями в ретрансляции трафика и делятся возможностями доступа к спектру с остальными вторичными пользователями, соответственно. С помощью промежуточных пользователей первичные пользователи могут улучшить свою собственную производительность, а также не участвовать в такой сложной схеме сотрудничества с несколькими вторичными пользователями. Между тем, вторичные пользователи, жаждущие возможностей доступа к спектру, также достигают того, чего хотят. Во-вторых, схема выбора промежуточного пользователя реализуется с помощью алгоритма максимального взвешенного двустороннего сопоставления, а полезность взаимодействующих пар повышается за счет использования отношения полезности пар взаимодействия к общему потреблению энергии с учетом энергоэффективности промежуточного пользователя. В-третьих, благодаря сотрудничеству между промежуточными пользователями и окружающими вторичными пользователями с использованием кооперативного сетевого кодирования голодающие вторичные пользователи, которые формируют кластер, могут получить возможности передачи, не потребляя слишком много энергии для ретрансляции трафика первичного пользователя. Наоборот, полезность промежуточного пользователя и надежность связи могут быть улучшены.

СИСТЕМНАЯ МОДЕЛЬ

Мы считаем, что первичные и вторичные пользователи равномерно распределены в совместной когнитивной радиосети. Данные были переданы в Фивы по его собственному лицензированному каналу базовой станцией (BS), обслуживающей первичных пользователей и каждого первичного пользователя, учитывая, что спектр первичных пользователей ортогональн по частоте и / или пространству. Точки доступа сосуществуют в той же области, обслуживающей вторичных пользователей, и каждый вторичный пользователь связывается со своей соответствующей AP. Взаимодействие на первом этапе осуществляется между основным пользователем и выбранными промежуточными пользователями заголовка кластера, тогда как взаимодействие на втором этапе осуществляется между главой кластера и другими вторичными пользователями в кластере. Как показано на фиг.2, взаимодействие между вторичными пользователями и основными пользователями происходит в двухфазной схеме взаимодействия в каждом временном интервале. Сначала выполняется схема выбора промежуточных пользователей-партнеров, а затем промежуточные пользователи головки кластера взаимодействуют с основным пользователем с помощью метода множественного доступа с временным разделением, когда основной пользователь передает свой пакет взаимодействующим промежуточным пользователям, а промежуточные пользователи ретранслируют последний пакет основного пользователя. в БС одновременно.

После взаимодействия между основными пользователями и промежуточными пользователями промежуточные пользователи находят совместных вторичных пользователей, которые образуют кластер из окружающих голодающих вторичных пользователей. Затем промежуточные пользователи и вторичные пользователи в кластере взаимодействуют посредством совместного кодирования сети. 1. Сценарий кооперативных когнитивных радиосетей Предполагается, что условия канала стабильны в течение фиксированного временного интервала, но независимо варьируются от одного интервала к другому. Стратегия совместного использования спектра работает во временном интервале, и предполагается, что каналы передачи соответствуют модели плоского замирания Рэлея. Доступна CSI, которая оценивается с использованием таких методов, как оценка методом наименьших квадратов (LS) и оценка минимальной среднеквадратичной ошибки [9]. 2. Структура временного интервала для стратегии совместного использования спектра. Вторичные пользователи, которые участвуют в сотрудничестве с основными пользователями, отправляют обратные связи со своими значениями мощности передачи, которые они хотят посвятить при доставке трафика основных пользователей в БС. Чтобы улучшить производительность первичной сети, БС передает широковещательные требования выбора сотрудничества своим окружающим вторичным пользователям. Если вторичный пользователь может служить ретранслятором для нескольких основных пользователей, он отправляет разные значения мощности передачи, соответствующие каждому первичному пользователю, в BS.