基于认知无线电的战术无线通信网络盲信道交汇MAC协议研究

摘要

在现代化战争中，战场环境出现了许多新的特点，这些特点使得战术无线通信网络面临很多技术上挑战。为让战术无线通信网络更好地服务于军事作战，我们试图引进认知无线电（Cognitive Radio，CR）的相关技术。然而，在分析研究CR的相关工作中，我们发现认知无线网络（Cognitive Radio Network，CRN）CSMA/CA MAC(Media Access Control，媒体接入控制)协议重点研究了接入协商的问题，而忽略了对碰撞避免/解决问题的考虑，使得在多信道交汇过程中容易出现多信道聋问题，导致交汇失同步，进而产生信道失配问题。
　　针对MAC协议设计面临的信道失配问题，我们结合现有基于CHS(Channel-Hopping Sequence，信道跳转序列)的盲信道交汇策略设计分布式CSMA/CAMAC协议。我们提出了概率性加倍竞争窗口的调节机制 p-DOUBLE，降低了信道失配问题对802.11DCF(Distributed Coordination Function，分布式协调功能)竞争窗口调节的影响，提高了发送者在交汇时段内抓住传输机会的能力。通过大量仿真实验，验证了p-DOUBLE机制相比传统1-DOUBLE机制能有效提高MAC协议的报文投递延迟和网络吞吐量性能。
　　为从根本上解决信道失配问题，避免多信道交汇过程中的交汇失同步现象，我们进一步提出基于Dual-Radio的CRN架构。通过可行性分析，这种采用网络中各无线设备配置两个radio的办法可以有效解决这一问题。然而，在基于Dual-Radio的CRN中各无线设备的两个radio之间由于距离太近而又有可能产生强干扰的问题，特别是当两个radio的工作频率相同时，它们之间的强干扰将更为严重甚至可能会影响正常的通信。针对此问题，我们从多交汇MAC协议设计的角度出发提出采用信道正交序列跳转的办法，促使同一无线设备的两个radio在任何时刻都处在不同信道上，即控制它们的工作频率互不相同。并且我们对信道正交序列的产生、分配及序列数不足时的解决等方面也进行了较为具体的研究设计。最终，通过对基于此 MAC协议的CRN进行性能测评，验证了基于 Dual-Radio的CRN多交汇MAC协议在报文投递延迟和网络吞吐量方面的优势。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 本文主要工作

1.3 全文组织结构

第二章 多信道MAC协议

2.1 多信道媒体接入控制简介

2.2 相关工作

2.3 盲信道交汇MAC协议

2.4 本章小结

第三章面向信道跳转的认知无线网络CSMA/CA MAC协议

3.1 问题提出

3.2 协议设计

3.3 性能测评及分析

3.4 本章小结

第四章 面向Dual-Radio认知无线网络多交汇MAC协议

4.1 问题的提出

4.2 面向Dual-Radio的正交序列设计

4.3 面向Dual-Radio的CRN网络布署

4.4 性能测评及分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果