[论文解读] Comparing Spectrum Utilization using Fuzzy Logic System for Heterogeneous Wireless Networks via Cognitive Radio

R. Kaniezhil, C. Chandrasekar|arXiv (Cornell University)|Oct 12, 2012

Cognitive Radio Networks and Spectrum Sensing参考文献 14被引用 5

一句话总结

本文提出了一种基于模糊逻辑的认知无线电系统，用于异构无线网络中的动态频谱接入，以频谱利用效率、移动性以及与主用户之间的距离作为输入，以优化频谱分配。仿真结果表明，与传统频谱利用方法相比，模糊逻辑方法在效率和适应性方面表现更优。

ABSTRACT

At present, lots of works focus on spectrum allocation of wireless networks. In this paper, we proposed a Cognitive based spectrum access by opportunistically approach of Heterogeneous Wireless networks based on Fuzzy Logic system. The Cognitive Radio is a technology where a network or a wireless system changes its environment parameters to communicate efficiently by avoiding the interference with the users. By applying FLS (Fuzzy Logic System), the available spectrum utilization is effectively utilized with the help of the three antecedents namely Spectrum utilization efficiency, Degree of mobility, Distance from primary user to the secondary users. The proposed work is compared with normal Spectrum Utilization method. Finally, Simulation results of the proposed work Fuzzy Logic System shows more efficient than the normal Spectrum utilization method.

研究动机与目标

• 通过智能频谱接入解决异构无线网络中的频谱稀缺问题。
• 通过动态适应网络条件，提高频谱利用效率。
• 在最大化次用户吞吐量的同时，减少对主用户的干扰。
• 评估基于模糊逻辑的系统与传统频谱分配方法的性能对比。

提出的方法

• 设计了一个包含三个输入变量的模糊逻辑系统（FLS）：频谱利用效率、移动程度以及与主用户之间的距离。
• FLS 使用基于规则的推理，将输入条件映射到次用户最优的频谱接入决策。
• 为每个输入变量定义模糊集合和隶属度函数，以建模网络参数中的不确定性。
• 系统根据实时网络状况和用户移动性，动态选择可用的频段。
• 输出为频谱接入决策，平衡效率与干扰规避。
• 通过仿真评估性能，将基于FLS的方法与传统频谱利用方法进行对比。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于模糊逻辑的认知无线电系统如何提升异构无线网络中的频谱利用效率？
• RQ2 移动性和与主用户的接近程度对频谱接入决策有何影响？
• RQ3 模糊逻辑系统在多大程度上优于传统频谱分配方法？
• RQ4 FLS在最小化干扰的同时最大化次用户吞吐量方面有多高效？

主要发现

• 与传统方法相比，模糊逻辑系统显著提高了频谱利用效率。
• 通过考虑距离和移动性，该系统有效减少了对主用户的干扰。
• 仿真结果表明，系统在动态网络环境中具有更高的吞吐量和更好的适应性。
• 基于FLS的方法在不同移动性和频谱可用性条件下均表现出稳健性能。