1. Distributed algorithm under cooperative or competitive priority users in cognitive networks
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ALMASRI, Mahmoud, Mansour, Ali, Moy, Christophe, Assoum, Ammar, Osswald, Christophe, Le Jeune, Denis, Lab-STICC_ENSTAB_CACS_COM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut d'Électronique et des Technologies du numéRique (IETR), Université de Nantes (UN)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Faculté des Sciences, Université Libanaise, Lab-STICC_ENSTAB_CID_DECIDE, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (UMR 3192) (Lab-STICC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département STIC [Brest] (STIC), École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Université européenne de Bretagne - 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- Subjects
Cooperative or competitive priority access ,Multi-armed bandit algorithms ,Upper bound of regret ,lcsh:TK5101-6720 ,Cognitive radio ,lcsh:Electronics ,lcsh:TK7800-8360 ,Opportunistic spectrum access ,[SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing ,lcsh:Telecommunication - Abstract
International audience; Opportunistic spectrum access (OSA) problem in cognitive radio (CR) networks allows a secondary (unlicensed) user (SU) to access a vacant channel allocated to a primary (licensed) user (PU). By finding the availability of the best channel, i.e., the channel that has the highest availability probability, a SU can increase its transmission time and rate. To maximize the transmission opportunities of a SU, various learning algorithms are suggested: Thompson sampling (TS), upper confidence bound (UCB), ε-greedy, etc. In our study, we propose a modified UCB version called AUCB (Arctan-UCB) that can achieve a logarithmic regret similar to TS or UCB while further reducing the total regret, defined as the reward loss resulting from the selection of non-optimal channels. To evaluate AUCB’s performance for the multi-user case, we propose a novel uncooperative policy for a priority access where the kth user should access the kth best channel. This manuscript theoretically establishes the upper bound on the sum regret of AUCB under the single or multi-user cases. The users thus may, after finite time slots, converge to their dedicated channels. It also focuses on the Quality of Service AUCB (QoS-AUCB) using the proposed policy for the priority access. Our simulations corroborate AUCB’s performance compared to TS or UCB.
- Published
- 2020
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