分级频谱共享网络中的分簇与路由算法研究设计

摘要

认知无线电(Cognitive Radio，CR)技术是解决目前频谱资源紧张的有效手段。它的核心思想是二次利用已分配但却未获得充分利用的频谱，从而提高频谱利用率。从研究初期较窄的概念范畴，到如今作为未来通信的热点技术之一，认知无线电涉及网络架构和从物理层到网络层等多个层面关键技术的研究。本文在基于认知无线电的分级频谱共享网络架构上，对分簇算法和路由算法等关键技术进行了研究。 本文按研究内容的不同可以分为四个部分： 本文首先在第一部分探讨了认知无线电的研究背景与研究意义，回顾和总结了认知无线电网络架构以及存在的问题，从认知无线电技术特性对于认知无线电网络架构及关键技术的影响出发，指明了本文的研究动机和意义。 在第二部分中介绍了本文研究的出发点--基于认知无线电技术的分级频谱共享网络架构，包括分级频谱共享思想、实现该网络架构所需的可用频谱识别、分类方法与准则，以及不同业务应用情况下如何利用不同类型频谱的通信机制。并构建了高优先级用户的系统模型，最后从检查开销的角度对分级频谱共享网络的性能进行了分析。该网络架构可以灵活方便地实现网络结构优化和满足动态频谱分配的需要，且能有效地扩展可用频谱资源。 针对认知无线电网络中频谱异构性导致的公共控制信道难以获得的特点，第三部分提出了分级频谱共享网络中基于多信道接入的分簇算法。认知用户通过建立分簇结构，在同一簇内共享局部控制信道以代替公共控制信道，从而协调用户之间的行为，满足用户的通信需要。仿真表明，通过该分簇算法建立的分簇结构具有较好的稳定性，并能有效的解决公共控制信道问题。 第四部分针对分级频谱共享网络架构中的多跳通信方式，提出了路由和频谱去耦合分配算法。通过分析认知环境中的频谱动态性和路由间歇性等问题，并对路由尺度的计算和路由发现过程等方面的详细描述，设计了此算法，同时通过大量的计算机仿真来验证所提算法的性能。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、缩略词表、符号表

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2认知无线电系统研究背景

1.2.1认知无线电的定义

1.2.2国内外对认知无线电系统的研究

1.3认知无线电网络架构研究

1.3.1集中式网络架构

1.3.2分布式网络架构

1.3.3混合式网络架构

1.4本文的研究意义及主要工作

1.4.1研究意义

1.4.2主要工作

1.5全文内容安排

第二章分级频谱共享网络

2.1引言

2.2分级频谱共享网络

2.2.2频谱分类

2.2.3通信机制

2.3高优先级用户信道模型

2.4分簇结构在分级频谱共享网络中的应用

2.4.1分簇结构在Ad hoc网络中的应用

2.4.2传统的分簇结构应用在分级频谱共享网络中的分析

2.4.3分级频谱共享网络中的频谱感知能量分析

2.5小结

第三章基于多信道接入的分簇算法

3.1引言

3.2分簇算法分析

3.3基于多信道接入的分簇算法

3.3.1分级频谱共享网络协议架构

3.3.2基于多信道接入的分簇算法

3.3.3网关建立

3.3.4分簇结构维护

3.4仿真结果与分析

3.5小结

第四章路由和频谱去耦合分配算法

4.1引言

4.2路由算法分析

4.2.1传统分组无线网络中的路由算法分析

4.2.2认知无线电环境下的路由算法分析

4.3路由和频谱去耦合分配算法

4.3.1路由发现

4.3.2信道选择

4.3.3频谱管理

4.4仿真结果与分析

4.5小结

第五章结束语

5.1全文总结及主要贡献

5.2下一步研究的建议及未来研究

致谢

参考文献

个人简历

攻读硕士研究生期间完成的工作

研究生期间发表的学术论文