分布式认知网络多用户握手与接入协议研究

摘要

随着通信技术的不断发展，以及无线智能终端数量的急剧增长，频谱资源短缺已经成为现代通信事业的发展瓶颈，传统静态频谱分配方式的弊端也日渐彰显。而认知无线网络内的终端可以智能的学习电磁环境，根据感知结果自主调整其配置的参数，进而动态的利用频谱空洞，从根本上解决频谱资源短缺问题，因此认知无线电技术逐渐成为研究的热点之一。为了解决在分布式认知无线网络中，多对认知用户尝试接入同一条信道而产生的碰撞问题，本文将重点研究分布式多用户多信道的握手与接入协议，改善认知用户之间的碰撞问题，进而提高系统频谱资源利用率，改善频谱资源短缺问题。 本文首先介绍了分布式多用户多信道握手与接入协议的分类标准和特点。然后研究了现有的基于多时隙预约（MCR-MMAC，Multi-step Channel Reservation based Multi-channel MAC）的握手与接入协议，在此基础上提出一种改进型的握手与接入协议，认知用户握手前根据实时信道状态动态选择公共控制信道，有效解决系统阻塞问题；握手时采用轮询时分的思想，有效解决认知用户在握手阶段的碰撞问题和改善控制信道饱和问题，进而提高了系统频谱资源利用率。接着，在多跳认知无线网络中，本文采用最大边数二分图的分簇的方法，对网络中的认知用户进行分簇，在此基础上提出基于信道权重选择信道的握手与接入协议，该协议通过选择局部控制信道的方式来改善全局公共控制信道上碰撞问题，采用信道权重选择信道的方法来处理数据信道上的碰撞问题，通过划分簇内通信和簇间通信信道集合来加快信道权重选择信道的收敛速度，提高认知用户的累积接入时间，提高系统频谱资源利用率。

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