认知无线mesh网络中面向流媒体传输的组播技术研究

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1、万方数据东北大学硕士学位论文目录参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．77致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一85作者攻读硕士学位期间参加的科研项目情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．87VII—万方数据东北大学硕士学位论文第1章绪论认知无线Mesh网络(CognitiVeWirelessMeshNeMorks，CWMN／CogMesh)是一种具有认知能力的新型宽带无线网络，它将认知无线电和宽带无线Mesh网络相结合，使传统的无线Mesh网络具备一定的认知和重配置能力，能够动态接入频谱，提高了资源利用率。1．1认知无线电技术概述无线频谱资源的紧缺限制了无

2、线移动通信和服务应用的持续发展，作为一种智能的革命性频谱共享技术，认知无线电(Co印itiveRadio，CR)被称为未来最热门的无线技术【l翻。它通过对授权频谱进行“二次利用”，为缓解频谱资源的缺少和日益增加的无线业务需求之间的矛盾开辟了一条新道路，对有效解决在有限资源条件下提高频谱利用率这一通信难题具有不可替代的意义。1．1．1认知无线电的定义认知无线电的概念由JosephMitola博士于1999年在其发表的一篇论文中首次提到ll】，此后，又在其发表的博士论文【3】中进一步阐述了CR的定义。Mitola博士描述的CR是对软件无线电和模式推理的一种整合，可保证个人无线数字助

3、理和相关网络智能地侦测用户的通信需求，并为这些需求提供最适合的无线电资源，同时结合了应用软件、界面和认知等功能。Mitola博士所提出的CR为理想认知无线电，也称为全CR或广义CR。为了实现CR与外界环境的良好交互，理想CR给出了一个应用层面的认知环模型，如图1．1所示，该模型描述了CR如果与环境进行信息交互，即外界激励输入认知环并最终得到响应的过程。这个过程持续地进行环境观察(Oberve)、自身定向(Orient)、计划制定(Plan)、决策(Decide)并执行(Act)五种状态，每种状态均涉及人工智能学习(Le锄)。一个完整的认知环的执行可实现依据信息和学习规则来调整通

4、信系统状态以达到最优性能。由于外部环境在不断变化，认知环也会持续不断循环执行。万方数据东北大学硕士学位论文第1章绪论定向图1．1认知环模型Fig．1．1Aco印itioncyclemodel2003年5月，美国联邦通讯委员会(FederalCommunicationsCommission，FCC)召开的CR研讨会，讨论了利用CR技术实现灵活频谱利用的相关技术问题，并在此后发表的制定提案公告中给出了CR相对狭义的定义：“CR是指能够通过与工作环境的交互，改变发射机参数的无线电设备。CR的主体可能是SDR，但对CR设备而言，不一定必须具有软件或者现场可编程的要求”【4】。从频谱管理

5、的角度出发，FCC将CR定义为一种无线电设备，其更倾向于关注如何提高频谱的利用效率。2005年，根据前人的相关研究和自身的理解，著名学者SimonHaykin将CR定义成一个智能无线通信系统，它能够感知外界环境，利用人工智能技术从环境中学习，实时改变某些操作参数，使其内部状态适应接收到的无线信号统计性变化，从而实现高度可靠通信以及对频谱资源的有效利用【51。IEEEl900．1所提出的CR定义与SimonHaykin相似，但其认为CR可以采用人工智能技术，也可以采用一些简单的控制机制来实现16J。综上所述，针对不同的技术领域，CR有多种定义，但主要分为广义CR和狭义CR。相比M

6、itola的广义CR，以FCC为代表的频谱感知CR，即狭义CR，主要侧重于感知射频环境，并根据一定的学习和决策算法，实时自适应地改变系统工作参数(如传输功率、载频、调制方式等)【7J。通过利用认知和重配置功能，频谱感知CR理论上允许在时间、频谱以及空间上进行多维的频谱复用，从而大大降低频谱和带宽限制对无线技术发展的制约，因此这一技术被预言为未来最热门的无线技术。本文将主要针对频谱感知CR。一2一万方数据东北大学硕士学位论文第l章绪论1．1．2认知无线电的基本特征CR是一种能够感知外界环境的智能无线通信系统，它能够从周围环境中学习，并根据周围环境的变化动态调整其内部参数及状态，以

7、达到预期的目的[针。因此，从上述的定义中可以看出，CR具有认知能力和重构能力这两个基本特征。(1)认知能力认知能力使CR能够从其周围的无线环境中感知频谱信息，标识特定时间和空间中尚未被使用的频谱资源，并选择最适合的频谱和工作参数，该过程主要包括频谱感知、频谱分析和频谱决策。频谱感知主要用于感知可用频带，发现频谱空穴并检测授权用户的再次出现；频谱分析是对得到的频谱空穴进行分析，估计其特征；频谱决策在获取相关特征参数后，根据频谱空穴特性和用户需求选择合适的空闲工作频段。(2)重构能力重构能力使得