全双工和认知无线电网络的新兴5G系统

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全双工和认知无线电技术已经铺平了道路，以无线通信巨大进步。认知无线电，20世纪90年代以来，曾预言收发器，可以感知周围环境，并能够探测和利用授权给其他用户未充分利用的频段。与半双工无线电设备，感测所述主信道，检测频谱空洞，并访问空闲或根据一定的算法未充分利用的信道进行按顺序认知(二级)使用者。这在本质上会对许可波段的主要用户造成干扰，因为次要用户在传输数据时无法听到主要用户的返回。

与全双工无线电，另一方面，用户可以传输数据和感知/接收数据同时。这可以潜在地提高辅助网络的吞吐量，同时为主要用户提供更好的保护。由于次要用户可以感知主要通道(s)，同时在主要的空闲通道上传输，他们可以检测到主要用户的返回，并将立即停止传输在各自的频带。端到端延迟的减少也是全双工通信的另一个主要好处，因为上面的一些顺序进程可以与全双工无线电并发。

全双工通信的潜在效益，特别是在提高频谱效率，也已自20世纪60年代闻名。然而，硬件和系统的复杂性阻碍了广泛使用在现实条件下，这些技术;在全双工无线电和取消它的实际困难自干扰的重大影响是在认真考虑五十年延迟到这一技术的首要原因。在自干扰消除的最新进展，通过切削刃的数字和模拟信号处理技术，都带来全双工通信更接近现实。与此同时，在集中式和分布式信号处理，机器到机器的通信，深学习方法，和云/ EDGE计算显着的进步刺激了认知无线电模式的重大转变，实现这一技术的许多早期的承诺。

这两种技术在未来无线网络中的应用将是巨大的，而且改善网络性能(例如延迟和吞吐量)的潜力是很大的。如上所述，通过结合这两种技术，即认知和全双工无线电，甚至可以实现进一步的好处，例如，提供更高的二级用户吞吐量，并通过二级用户并行感知和传输数据，同时保护主要用户。

然而，当我们处理第四代和第五代密集网络，并在新兴的物联网中应用全双工和认知无线电技术时，新的挑战将会出现。例如，当在多用户场景中利用全双工通信时，多用户干扰会增加，特别是在密集的环境中。这将需要新的认知和全双工MAC层和网络层协议来解决多用户和多跳场景中的这些问题。这些新的MAC和网络层协议可以比各自的标准协议更有效，因为用户可以学习环境通过认知无线电和可以传输而传感通过全双工电台。

安全性是无线网络的另一个问题与潜在的大量用户/计算机资源的限制共享池的竞争，特别是在共享频谱的认知网络条件。

该杂志的本专刊是致力于解决一些在认知和全双工网络的挑战。由M. H.马兹等第一篇论文“无线通信系统的认知安全的物理层”。人。外观为所谓的“认知安全”，并提出了在认知无线网络增强了安全性的新的物理层测量。本文特别提出采用自适应无线电，能够适应网络状况，并相应地采取必要的预防措施安全攻击发生之前。

第二篇S. Peng等人的论文“认知无线电网络中精度约束下的快速协同能量检测”研究了如何最小化在发现和访问认知网络中的频率漏洞时产生的延迟。在第五代无线系统的许多应用中，服务延迟是一个关键的约束。本文提出的技术是基于二次用户(即认知用户)的协作能量检测。

第三纸，“认知小细胞和WiFi系统的共存：甲流量均衡双存取资源分配算法”。通过X. Huang等人，在异构认知网络的优化的触摸，其包含（许可）小细胞和（非授权）wifi的成分。5G网络被设想来证实在异构条件认知网络的思想;在这样的网络资源，从而优化配置是实现公平和服务提供各种应用的高品质是至关重要的。新的功率分配算法由作者提出，实现认知网络设置授权和非授权用户之间的流量平衡。

第四论文“分布式计划在认知无线电网络基于众包传感任务分配”，由L.斋等。研究由认知无线网络利用频谱感知众包。本文考虑其中频谱感测被分配给移动终端和片剂作为分布式任务的方案。这组作者提出，以优化此分配中的一些算法。

最后一篇论文，T. Febrianto等人的《异步认知网络中的协作全双工物理和MAC层设计》，研究了一种异步认知网络(即主用户和次用户之间不同步)，其中节点也能够进行全双工通信。认知用户的全双工无线电被用来提高网络的总吞吐量。用户可以同时传输和感知信道/接收数据。本文还提出了一种新的全双工MAC协议，用于多个二级用户协同感知主信道的情况。研究了认知全双工用户感知多通道的情况，研究了感知通道的数量对MAC吞吐量的影响。

M. Shikh-Bahaei
Y.-S。崔
d .香港

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