分布式多用户多信道的握手与接入协议研究

摘要

在认知无线网络中，频谱在多个维度呈现动态变化特性，因此近年来设计专有的认知无线网络握手与接入协议成为研究的热点之一。尤其是在分布式多用户多信道的认知无线网络中，由于没有中心控制器，且授权用户随时会出现，当多个认知用户需要同时通过握手接入多条信道传输数据时，又会面临多个认知用户因选择和接入相同信道而出现的碰撞问题等。为了解决这些问题并进一步提高信道利用率，我们重点对分布式多用户多信道的握手与接入协议进行了研究。
　　本文首先介绍了分布式多用户多信道握手与接入协议的类别和特点。然后研究了现有基于循环交汇信道跳变（RCCH，Rendezvous Couple Channel Hopping）的握手与接入协议，通过在每个时隙将数据信息与控制信息隔离在标号奇偶性不同的信道上传输，提出一种改进型的握手与接入协议，有效地减少了认知用户之间的碰撞并提高了信道的利用率。紧接着，为了充分利用信道资源，本文对基于多臂赌博机（MAB，Multi-armedBandit）模型的时分公平共享（TDFS，Time-DivisionFairShare）多信道接入策略进行了改进，并提出一种分组TDFS握手与接入协议，在认知用户对数小于等于信道数的情况下，分组TDFS握手与接入协议通过让多对认知用户以旋转优先级的方式同时在不同信道组内寻找机会进行握手和数据传输，避免了认知用户之间的碰撞，提高了系统的累积接入时间和信道利用率，并保证了认知用户的公平性。最后，本文在LINUX+GNURadio上利用通用软件无线电外设（USRP，Universal Software Radio Peripheral）搭建了多用户多信道实验平台，并利用实测数据对分组TDFS握手与接入进行了实验验证。

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第一章绪论

1.1引言

1.2认知无线电综述

1.3本文的选题和意义

1.4本文的工作内容与安排

第二章认知无线电MA C层握手与接入协议

2.1认知无线电MAC层握手与接入协议综述

2.2认知无线电MAC层握手与接入协议的分类和特点

2.3基于竞争的握手与接入协议

2.4动态频谱分配下的MAB模型简介

2.5小结

第三章基于信道跳变的握手与接入协议

3.1引言

3.2研究场景和系统模型

3.3对RCCH握手与接入协议的改进

3.4小结

第四章基于MAB模型的握手与接入协议

4.1引言

4.2时分公平共享TDFS多信道接入策略

4.3分组TDFS握手与接入协议

4.4仿真和结果分析

4.5小结

第五章多用户多信道握手与接入协议的USRP实现

5.1 USRP和GNU Radio简介

5.2分组TDFS握手与接入协议的实现方案设计

5.3实验平台与实验结果分析

5.4小结

第六章总结和展望

6.1工作总结

6.2未来展望

参考文献

致谢

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