IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.9
no.6
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pp.353-360
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2014
In cognitive radio networks (CRNs), SU (secondary user)'s transmissions are frequently disrupted by PU (primary user)'s transmission. Therefore SU expereiences consecutive retransmission timeout and its exponential backoff, and subsequently, the TCP of SU does not proceed with the transmission even after the disruption is over or the SU succeeds to hold an idle channel. In order to solve this problem, we propose a cross-layer approach called TCP-Freeze-CR. Moreover we consider a practical scenario where either secondary transmitter (ST) or secondary receiver (SR) detects PU's transmission, which results in the need of spectrum synchronization mechanism. All of our proposals are implemented and verified with a real CRN testbed consisting of 6 software radios called USRP. The experimental results illustrate that standard TCP suffers from significant performance degradation and show that TCP-Freeze-CR greatly mitigates the degradation.
The Journal of The Korea Institute of Intelligent Transport Systems
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v.9
no.6
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pp.113-119
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2010
Wireless ad hoc network composed of low power devices has been operated in ISM bands. However, with the growing proliferation of wireless services, these bands are increasingly getting congested. In order to relieve the spectrum scarcity and inefficient spectrum utilization, ad ho cognitive radio was proposed. In this paper we propose the efficient spectrum sensing method to reduce power consumption and detect white space in ad hoc cognitive radio system. The wireless channel between a licensed user and CR systems is modeled as Gaussian channel, the distance between a licensed user and CR systems is assumed differently. Also, the wireless channel among CR systems is assumed as the perfect channel and the distance among CR systems is assumed close distance. CR systems sense the spectrum of the licensed user by using a energy detection method. From the simulation results, spectrum sensing performance of combining sensing result of CR systems with high received energy shows higher than combining sensing result of all CR systems and we can refer to the proposed sensing method in order to perform effective spectrum sensing with low power consumption.
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.
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.
With the explosivley increasing demand in wireless telecommunication service, the shortage of radio spectrum has been worsen. The traditional approach of the current fixed spectrum allocation leads to spectrum underutilization. Recently, CR (Cognitive Radio) technologies are proposed to enhance the spectrum utilization by allocating dynamically radio resources to CR Networks. In this study, we consider a radio resource(power, subcarrier) allocation problem for OFDMA-based CRN in which a base station supports a variety of CUs (CRN Users) while avoiding the radio interference to PRN (Primary Radio Network). The problem is mathematically formulated as a general 0-1 IP problem. The optimal solution method for the IP problem requires an unrealistic execution time due to its complexity. Therefore, we propose an heuristic that gives an approximate solution within a reasonable execution time.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.7
no.4
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pp.613-631
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2013
Cognitive radio (CR) is proposed as a key solution to improve spectral efficiency and overcome the spectrum scarcity. Spectrum sensing is an important task in each CR system with the aim of identifying the spectrum holes and using them for secondary user's (SU) communications. Several conventional methods for spectrum sensing have been proposed such as energy detection, matched filter detection, etc. However, the main limitation of these classical methods is that the CR network is not able to communicate with its own base station during the spectrum sensing period and thus a fraction of the available primary frame cannot be exploited for data transmission. The other limitation in conventional methods is that the SU data frames should be synchronized with the primary network data frames. To overcome the above limitations, here, we propose a spectrum sensing technique based on blind source separation (BSS) that does not need time synchronization between the primary network and the CR. Moreover, by using the proposed technique, the SU can maintain its transmission with the base station even during spectrum sensing and thus higher rates are achieved by the CR network. Simulation results indicate that the proposed method outperforms the accuracy of conventional BSS-based spectrum sensing techniques.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.17
no.2
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pp.287-293
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2013
Cognitive radio has been recently proposed to dynamically access unused-spectrum. The CR users can share the same frequency band with the primary user without interference to each other. Usually each CR user needs to determine spectrum availability by itself depending only on its local observations. But uncertainty communication environment effects can be mitigated so that the detection probability is improved in a heavily shadowed environment. Soft detection is a primary user detection method of cooperative cognitive radio networks. In our research, we will improve system detection probability by using optimal cooperative node selection algorithm. New algorithm can find optimal number of cooperative sensing nodes for cooperative soft detection by using maximum ratio combining (MRC) method. Through analysis, proposed cooperative node selection algorithm can select optimal node for cooperative sensing according to the system requirement and improve the system detection probability.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.34
no.2B
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pp.178-187
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2009
Cognitive radio (CR) technology is to maximize the spectrum utilization by allocating the unused spectrums to the unlicensed users. In CR environment, it is strictly required for the unlicensed users not to interference with the licensed users. Thus, it is essential to rely on the scheduling algorithm to avoid the interference when utilizing spectrum holes that are changing in time and frequency. However, the existing scheduling algorithms that are applied for the wireless communication environment considering the licensed users only is not appropriate for CR environment. In this paper, we propose downlink scheduling algorithm based on probability of incumbent user presence for cognitive radio networks. With computer simulations, it is shown that the proposed scheduling algorithm outperforms the conventional scheduling algorithm.
Journal of electromagnetic engineering and science
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v.11
no.2
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pp.128-132
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2011
In interference tolerance based spectrum sharing systems, primary receivers (PRs) are protected by a predefined peak or average interference power constraint. To implement such systems, cognitive radio (CR) transmitters are required to adjust their transmit power so that the interference power received at the PR receivers is kept below the threshold value. Hence, a CR-transmitter requires knowledge of its channel and the primary receiver in order to allocate the transmit power. In practice, it is impossible or very difficult for a CR transmitter to have perfect knowledge of this channel state information (CSI). In this paper, we investigate the impact of imperfect knowledge of this CSI on the performances of both a primary and cognitive radio network. For fixed transmit power, average interference power (AIP) constraint can be maintained through knowledge of the channel distribution information. To maintain the peak interference power (PIP) constraint, on the other hand, the CR-transmitter requires the instantaneous CSI of its channel with the primary receiver. First, we show that, compared to the PIP constraint with perfect CSI, the AIP constraint is advantageous for primary users but not for CR users. Then, we consider a PIP constraint with imperfect CSI at the CR-transmitter. We show that inaccuracy in CSI reduces the interference at the PR-receivers that is caused by the CR-transmitter. Consequently the proposed schemes improve the capacity of the primary links. Contrarily, the capacities of the CR links significantly degrade due to the inaccuracy in CSI.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.1
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pp.18-34
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2014
It is widely believed that cognitive radio (CR) networks have an opportunistic nature and therefore can only support best-effort traffics without quality-of-service (QoS) guarantees. In this paper, we propose a centralized CR network that adopts interference averaging techniques to support QoS guaranteed traffics under interference outage constraints. In such a CR network, a CR user adaptively adjusts its transmit power to compensate for the channel loss, thereby keeping the receive signal power at the CR base station (BS) at a constant level. The closed-form system capacity of such a CR network is analyzed and derived for a single cell with one CR BS and multiple CR users, taking into account various key factors such as interference outage constraints, channel fading, cell radius, and locations of primary users. The accuracy of the theoretical results is validated by Monte Carlo simulations. Numerical and simulation results show promising capacity potential for deploying QoS-guaranteed CR networks in frequency bands with fixed primary receivers. Our work can provide theoretical guidelines for the strategic planning of centralized CR networks.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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