KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.6
no.1
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pp.287-304
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2012
Spectrum sensing is an important functionality for cognitive users to look for spectrum holes before taking transmission in dynamic spectrum access model. Unlike previous works that assume perfect knowledge of the SNR of the signal received from the primary user, in this paper we consider a realistic case where the SNR of the primary user's signal is unknown to both fusion center and cognitive radio terminals. A Kalman filter based adaptive Takagi and Sugeno's fuzzy system is designed to make the global spectrum sensing decision based on the observed energies from cognitive users. With the capacity of adapting system parameters, the fusion center can make a global sensing decision reliably without any requirement of channel state information, prior knowledge and prior probabilities of the primary user's signal. Numerical results prove that the sensing performance of the proposed scheme outperforms the performance of the equal gain combination based scheme, and matches the performance of the optimal soft combination scheme.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2013.05a
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pp.401-403
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2013
Myopic method which is one of dynamic spectrum access method is an advantage that it maximizes immediate throughput is not complicated, and the simple and effective. The disadvantage of myopic method is that there may become less efficient because of conflicts between users secondary secondary user becomes many. Between the secondary if the secondary all users, select a channel to maximize the throughput of their own without considering the secondary other users, but it will try transfer secondary most users select the same channel collision will be more. Myopic / CA method has been proposed to solve this problem. Instead of selecting one channel to maximize their performance, select a candidate channels plurality of their advantage, the secondary user transfers to randomly selected channel that one in this way is a scheme. In this paper, we analyze whether it can be defined in a number of the channel number of candidates, depending on the network environment, maximizes the performance of the entire network.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.11
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pp.3751-3774
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2014
With the rapid development of wireless communication, the confliction between the scarce frequency resources and the low spectral efficiency caused by the stationary spectrum sharing strategies seriously restricts the evolution of the future mobile communication. For this purpose, cognitive radio (CR) emerges as one of the most promising inventions which can overcome the spectrum shortage. As the key technology and main objective of CR, spectrum sharing can make full use of the limited spectrum, alleviate the scarcity of frequency resources and improve the system utilities, playing thereby an important role in improving the system performance of cognitive radio networks (CRNs). In this survey, the spectrum sharing in CRNs is discussed in terms of the sharing process, mainstream sharing technologies and spectrum sharing models. In particular, comparisons of different spectrum sharing strategies are concluded, as well as that of different spectrum sensing schemes in sharing procedure. Moreover, some application examples of the spectrum sharing in CRNs, such as smart grid, public safety, cellular network and medical body area networks are also introduced. In addition, our previous related works are presented and the open research issues in the field of spectrum sharing are stated as well.
Wireless network information services allow end systems to discover heterogeneous networks and spectrum available for secondary use at or near their current location, helping them to cope with increasing traffic and finite spectrum resources. We propose a unified architecture that allows end systems to find nearby base stations that are using either licensed, shared or unlicensed spectrum across multiple network operators. Our study evaluates the performance and scalability of spatial databases storing base station coverage area geometries. The measurement results indicate that the current spatial databases perform well even when the number of coverage areas is very large. A single logical spatial database would likely be able to satisfy the query load for a large national cellular network. We also observe that coarse geographic divisions can significantly improve query performance.
To enable the coexistence of Licensed Assisted Access (LAA) and Wi-Fi in 5 GHz unlicensed bands, a new channel access mechanism is proposed. Accounting for the fairness between LAA and Wi-Fi, the proposed mechanism finds the optimal transmission time ratio by adaptively adjusting the transmission durations for LAA and Wi-Fi. In addition, we propose a new analytical model for the distributed coordination function of IEEE 802.11 through some modifications of conventional analytical models for saturation and non-saturation loads. By computing the activity ratio of Wi-Fi, the proposed analytical model is able to control the time ratio between LAA and Wi-Fi, which is required for practical implementation of the proposed access mechanism. Through numerical simulations, the proposed channel access mechanism is compared with conventional methods in terms of throughput and utility.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.15
no.4
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pp.442-449
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2012
Cognitive Radio(CR) is the technology that allocates the frequency by using dynamic spectrum access. We proposed a model to calculate the optimal level of the cognitive radiotelegraph, where secondary users opportunistically share the spectrum with primary users through the spectrum sensing. When secondary user with cognitive radio detects the arrival of a primary user in its current channel, the secondary user moves to the idle channel or be placed in the virtual queue. We assume that the primary users have finite buffers and the population of secondary users is finite. Using a two-dimensional Makov model with preemptive priority queueing, we could derive the blocking and waiting probability as well as the optimal level of cognitive radiotelegraph under a various range of parameter circumstances.
Morabit, Yasmina EL;Mrabti, Fatiha;Abarkan, El Houssein
Journal of information and communication convergence engineering
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v.17
no.1
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pp.21-40
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2019
This paper presents a comprehensive survey of various artificial intelligence (AI) techniques implemented in cognitive radio engine to improve cognition capability in cognitive radio networks (CRNs). AI enables systems to solve problems by emulating human biological processes such as learning, reasoning, decision making, self-adaptation, self-organization, and self-stability. The use of AI techniques is studied in applications related to the major tasks of cognitive radio including spectrum sensing, spectrum sharing, spectrum mobility, and decision making regarding dynamic spectrum access, resource allocation, parameter adaptation, and optimization problem. The aim is to provide a single source as a survey paper to help researchers better understand the various implementations of AI approaches to different cognitive radio designs, as well as to refer interested readers to the recent AI research works done in CRNs.
Spectrum sensing in cognitive radio (CR) has a great role in order to utilize idle spectrum opportunistically, since it is responsible for making available dynamic spectrum access efficiently. In this research area, collaboration among multiple cognitive radio users has been proposed for the betterment of detection reliability. Even though cooperation among them improves the spectrum sensing performance, some falsely reporting malicious users may degrade the performance rigorously. In this article, we have studied the detection and nullifying the harmful effects of such malicious users by applying some well known outlier detection methods based on Grubb's test, Boxplot method and Dixon's test in cooperative spectrum sensing. Initially, the performance of each technique is compared and found that Boxplot method outperforms both Grubb's and Dixon's test for the case where multiple malicious users are present. Secondly, a new algorithm based on reputation and weight is developed to identify malicious users and cancel out their negative impact in final decision making. Simulation results demonstrate that the proposed scheme effectively identifies the malicious users and suppress their harmful effects at the fusion center to decide whether the spectrum is idle.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.11
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pp.3810-3836
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2014
Geo-location white space spectrum databases (GL-WSDBs) are currently the preferred technique for enabling spectrum sharing between primary users and secondary users or white space devices (WSDs) in the very-high frequency (VHF) and ultra-high frequency (UHF) bands. This is true because technologies for making low-cost WSDs capable of autonomous sensing and detection of available white space (WS) spectrum are not yet feasible. This paper reviews the necessary enabling technical conditions to allow coexistence of primary and secondary systems in the VHF and UHF spectrum through a GL-WSDB approach. The practical implementation of South Africa's first GL-WSDB was performed. Results of WS channels available from five cities in South Africa calculated from the implemented GL-WSDB was compared with a commercially available GL-WSDB and was found to be 68% similar. Additionally, results from the implemented GL-WSDB were compared with measurements obtained from field spectrum scanning campaigns at two different locations in Cape Town, South Africa, and was found to be 64% similar.
Saad, Wasan Kadhim;Ismail, Mahamod;Nordin, Rosdiadee;El-Saleh, Ayman A.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.7
no.8
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pp.1754-1769
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2013
For the purpose of enhancing the spectrum efficiency, cognitive radio (CR) technology has been recently proposed as a promising dynamic spectrum allocation paradigm. In CR, spectrum sensing is the key capability of secondary users in a cognitive radio network that aims for reducing the probability of harmful interference with primary users. However, the individual CRs might not be able to carry out reliable detection of the presence of a primary radio due to the impact of channel fading or shadowing. This paper studies the cooperative spectrum sensing scheme as means of optimizing the sensing performance in AWGN and Rayleigh channels. Results generated from simulation provide evidence of the impact of channel condition on the complementary receiver operating characteristic (ROC). Based on the results, it was found that with constant local SNRs at the secondary users, the probability of missed detection ($P_m$) of cooperative spectrum sensing in a cognitive radio network, calculated using a closed form expression, can be significantly minimized. Thus, the paper illustrates that improvement of the detection performance of the CR network can be achieved by establishing a centralized cooperation among neighboring cognitive radio users. Finally, verification of the validity of the fusion schemes utilized for combining the individual CR decisions is provided.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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