认知无线网络中基于二重退避的CSMA方案研究

摘要

近几年信息产业特别是在移动通信行业发展比较迅速的情况下，使用无线宽带服务的地方越来越多，有限的频谱资源正变得越来越贫乏。一方面，现有的宝贵而有限的频谱资源与不断增加的频谱接入量已经成为制约未来无线通信行业发展的主要障碍。另一方面，由于当下固定的频谱资源管理政策，导致已被分配的频谱资源利用效率非常低。认知无线电被认为是一种新型而有效的技术，它具有灵活、自主和适变的特性，因而可以成功解决异构网络融合问题，使频谱资源能够高效的利用。因此，该技术已经成为处理频谱资源匮乏难题的有效措施。
　　本学位论文以非时隙结构认知无线网络中媒体接入控制协议作为重点研究对象，探讨非时隙结构中具有二重退避的全侦听载波多址接入方案的性能，并且设计了求最佳平均二重退避时间的算法。
　　首先，通过分析非时隙结构认知无线网络，提出了非时隙结构认知无线网络中具有二重退避的载波侦听多址接入方案。在该方案中每个非授权用户在发送自己的数据包之前都必须要检测所有信道。假如非授权用户侦听到信道处于闲置状态，那么它将任意选取空闲信道当中的一个并开始发送自己的数据包。假如非授权用户没有检测到空闲信道，那么它将马上进入二重退避状态。
　　其次，构建了非时隙结构认知无线网络中具有二重退避的CSMA方案的数学模型，并分析了其性能。采用了三维连续时间马尔可夫过程，并且结合矩阵分析的方法，获得了此系统的稳态概率，从而推导出了评价系统性能的性能指标：非授权用户的吞吐量和受迫中断概率，并对一重退避方案和二重退避方案的性能进行了比较。比较结果表明非授权用户的二重退避对系统性能有重要的影响。
　　最后，得出了求非授权用户最佳平均二重退避时间的算法，并在系统参数(信道数、非授权用户数、非授权用户和授权用户的传输时间及非授权用户的一重退避时间等)给定的情况下，求得非授权用户的最佳平均二重退避时间。根据当前网络的负载情况，可以通过非授权用户最佳平均二重退避时间算法，动态地调整非授权用户的二重退避时间，从而可以获得系统的最大吞吐量，达到高效地利用频谱资源的目的。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 研究目的和意义

1.2 认知无线电领域的研究现状

1.3 研究内容与主要工作

1.4 本文结构

第2章 认知无线网概述

2.1 引言

2.2 认知无线电技术及标准

2.3 认知无线电的关键技术

2.4 认知无线网的网络架构

2.5 本章小结

第3章 非时隙结构认知无线网络中基于二重退避的CSMA方案

3.1 引言

3.2 基于二重退避的CSMA方案设计思路

3.3 基于二重退避的CSMA方案性能分析

3.4 求最佳平均二重退避时间的算法

3.5 本章小结

第4章 性能比较与结果分析

4.1 引言

4.2 参数设置

4.3 吞吐量及受迫中断概率

4.4 最佳平均二重退避时间

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢