The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.34
no.11A
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pp.822-830
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2009
The spectrum efficiency of mobile communication networks can be improved dramatically adopting multiple antennas technologies. In order to guarantee the licensed rights of primary user (PU), the cognitive radio system should perform in a relatively low interference manner when it gets access to the spectrum of licensed networks. In this paper, we explore a uniformly distributed circular antenna array to implement beamforming algorithm that is accomplished by optimization method at the base station of cognitive radio networks, and therefore we can suppress the interference to PU by steering quite low transmission power toward PU and constructing a narrow beam toward cognitive user (CU). By reducing the constraint number of the optimization problem, we also propose a null steering algorithm that steers rather low radiation power toward PU, while the other areas in the same cell are covered by radiation power except the local area around PU. It is pursued to reduce the computation load and enlarge the capacity of cognitive radio networks extremely. The simulation results demonstrate that the proposed algorithms process superior performance.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.46
no.12
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pp.72-81
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2009
In this paper, we investigate a spectrum sharing scheme based on the interference temperature (IT), that is a recently introduced receiver-centric metric by FCC. We extend the existing frequency sharing procedure for single CR to the one for multiple CRs (or secondary users, SUs). In the proposed interference model, we consider the practical operating characteristics of primary users (PUs), stochastically activated (ON)/deactivated (OFF) at the time axis, and analyze quantitatively the CR user capacity based on the model. We define the instantaneous capacity for idle time-slot channel allocation and the mean capacity averaging this instantaneous capacity and use them for a proper frequency sharing. Apart from existing schemes, the proposed frequency sharing scheme changes the frequency parameters adaptively depending on the channel characteristics and does not need any sensing information from PUs. Through computer simulation, we verify the proposed model.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.10
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pp.4748-4765
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2016
We consider a virtualized cognitive radio (CR) network, where multiple virtual network operators (VNOs) who own different virtual cognitive base stations (VCBSs) share the same physical CBS (PCBS) which is owned by an infrastructure provider (InP), sharing the spectrum with the primary user (PU). The uplink scenario is considered where the secondary users (SUs) transmit to the VCBSs. The PU is protected by constraining the interference power from the SUs. Such constraint is applied by the InP through pricing the interference. A Stackelberg game is formulated to jointly maximize the revenue of the InP and the individual utilities of the VNOs, and then the Stackelberg equilibrium is investigated. Specifically, the optimal interference price and channel allocation for the VNOs to maximize the revenue of the InP and the optimal power allocation for the SUs to maximize the individual utilities of the VNOs are derived. In addition, a low‐complexity ±‐optimal solution is also proposed for obtaining the interference price and channel allocation for the VNOs. Simulations are provided to verify the proposed strategies. It is shown that the proposed strategies are effective in resource allocation and the ±‐optimal strategy achieves practically the same performance as the optimal strategy can achieve. It is also shown that the InP will not benefit from a large interference power limit, and selecting VNOs with higher unit rate utility gain to share the resources of the InP is beneficial to both the InP and the VNOs.
Kim, Nak-Myeong;Kim, Mee-Ran;Kim, Eun-Ju;Shin, Su-Jung;Yu, Hye-In;Yun, Sang-Boh
ETRI Journal
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v.30
no.1
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pp.21-32
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2008
Cognitive radio (CR) has been proposed as an effective technology for flexible use of the radio spectrum. The interference between primary users and CR users, however, becomes a critical problem when they are using adjacent frequency channels with different transmission power levels. In this paper, a robust CR orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) architecture, which can effectively suppress interference to nearby primary users and overcome adjacent channel interference (ACI) to the CR user, is proposed. This new approach is characterized by adaptive data repetition for subcarriers under heavy ACI, and adaptive time spreading for subcarriers near the borders of the CR user's spectrum. The data repetition scheme provides extra power gain against the ACI coming from primary users. Time spreading guarantees an acceptable interference level to nearby primary users. By computer simulation, we demonstrate that, under a CR environment, the proposed CR OFDM architecture outperforms conventional OFDM systems in terms of throughput and BER performance.
In distributed cognitive radio networks, cognitive radio devices which perform the channel sensing individually, are seriously affected by radio channel environments such as noise, shadowing and fading such that they can not property satisfy the maximum allowable interference level to the primary user. In the paper, we propose a Q-learning based channel access scheme for cognitive radios so as to satisfy the maximum allowable interference level to the primary user as well as to improve the throughput of cognitive radio by opportunistically accessing on the idle channels. In the proposed scheme, the pattern of channel usage of the primary user will be learned through Q-learning during the pre-play learning step, and then the learned channel usage pattern will be utilized for improving the sensing performance during the Q-learning normal operation step. Through the simulation, it is shown that the proposed scheme can provide bettor performance than the conventional energy detector in terms of the interference level to primary user and the throughput of cognitive radio under both AWGN and Rayleigh fading channels.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.21
no.1
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pp.35-41
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2017
To solve the shortage of radio spectrum and utilize spectrum resource more efficiently, cognitive radio technologies are proposed, and many studies on cognitive radio have been conducted. Multi-hop routing is one of the important technologies to enable the nodes to transmit data further with lower power in ad-hoc cognitive radio networks. In a multi-channel cognitive radio networks, each channel should be allocated to minimize interference to primary users. In the multi-hop routing, channel allocation should consider the inter-channel interference to maximize network throughput. In this paper, we propose multi-channel scheduling scheme which minimizes inter-channel interferences and avoids collision with primary users for the multi-hop multi-channel cognitive radio networks. The proposed scheduling is designed to determine both of routing path and channel selection. The performance of proposed channel allocation scheme is evaluated by the computer simulation in the aspect of capacity and collision rate.
Journal of electromagnetic engineering and science
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v.10
no.3
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pp.99-103
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2010
Motivated by recent works on spectrum-sharing systems, this paper investigates the effects of transmit diversity on the peak interference power limited cognitive radio(CR) networks. In particular, we derive the ergodic and outage capacities of a spectrum-sharing system with multiple transmit-antennas. To derive the capacities, peak interference power constraint is imposed to protect the primary receiver. In a CR transmitter and receiver pair with multiple antennas at the transmitter side, the allowable transmit power is distributed over the transmit-antennas to achieve transmit diversity at the receiver. We investigate the effect of this power distribution when a peak interference power constraint is imposed to protect the primary receiver. We show that the transmit diversity does not improve the ergodic capacity compared to the single-antenna system. On the other hand, the transmit diversity significantly improves the outage capacity. For example, two transmit-antennas improve the outage capacity 10 times compared to the single-antenna with a 0 dB interference constraint.
In this article, we suggest a two-dimensional genetic algorithm (GA) method that applies a cognitive radio (CR) decision engine which determines the optimal transmission parameters for multicarrier communication systems. Because a CR is capable of sensing the previous environmental communication information, CR decision engine plays the role of optimizing the individual transmission parameters. In order to obtain the allowable transmission power of multicarrier based CR system demands interference analysis a priori, for the sake of efficient optimization, a two-dimensionalGA structure is proposed in this paper which enhances the computational complexity. Combined with the fitness objective evaluation standard, we focus on two multi-objective optimization methods: The conventional GA applied with the multi-objective fitness approach and the non-dominated sorting GA with Pareto-optimal sorting fronts. After comparing the convergence performance of these algorithms, the transmission power of each subcarrier is proposed as non-interference emission with its optimal values in multicarrier based CR system.
Cognitive radio (CR) has been proposed to solve the spectrum utilization problem by dynamically exploiting the unused spectrum. In CR networks, a spectrum selection scheme is an important process to efficiently exploit the spectrum holes, and an efficient channel allocation scheme must be designed to minimize interference to the primary network as well as to achieve better spectrum utilization. In this paper, we propose a multichannel selection algorithm that uses spectrum hole prediction to limit the interference to the primary network and to exploit channel characteristics in order to enhance channel utilization. The proposed scheme considers both the interference length and the channel capacity to limit the interference to primary users and to enhance system performance. By using the proposed scheme, channel utilization is improved whereas the system limits the collision rate of the CR packets.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.3
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pp.1279-1300
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2017
In the interweave cognitive networks, the interference from the primary user degrades the performance of the cognitive user transmissions. In this paper, we propose an adaptive cooperation scheme in the interweave cognitive networks to improve the performance of the cognitive user transmissions. In the proposed scheme for the bidirectional communication of two end-source cognitive users, the bidirectional communication is completed through the non-relay direct transmission, the one-way relaying cooperation transmission, and the two-way relaying cooperation transmission depending on the limited feedback from the end-sources. For the performance analysis of the proposed scheme, we derive the outage probability and the finite-SNR diversity multiplexing tradeoff (f-DMT) in a closed form, considering the imperfect spectrum sensing, the interference from the primary user, and the power allocation between the relay and the end-sources. The results show that compared with the direct transmissions (DT), the pure one-way relaying transmissions (POWRT), and the pure two-way relaying transmissions (PTWRT), the proposed scheme has better outage performance. In terms of the f-DMT, the proposed scheme outperforms the full cooperation transmissions of the POWRT and PTWRT.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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