频谱异构环境下认知无线ad+hoc+网络多信道MAC+协议设计.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目频谱异构环境下认知无线adhoc网络多信道MAC协议设计学科专业通信与信息系统学号201221260239作者姓名刘敏杰指导教师谭雪松副教授分类号密级注1UDC学位论文频谱异构环境下认知无线adhoc网络多信道MAC协议设计（题名和副题名）刘敏杰（作者姓名）指导教师谭雪松副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业通信与

2、信息系统提交论文日期2015.04论文答辩日期2015.05学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。MULTI-CHANNELMACPROTOCOLDESIGNINCOGNITIVEADHOCNETWORKWITHHETEROGENEOUSSPECTRUMAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:Communicati

3、onandInformationSystemsAuthor:LiuMinjieAdvisor:TanXuesongSchool:NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonCommunication独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的

4、同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要认知adhoc网络将认知无线电技术引入adhoc网络中，不

5、但增强了传统无线adhoc网络对复杂电磁环境的适应能力，也为adhoc网络的频谱资源管控技术带来了新的挑战。作为认知adhoc网络数据链路层的关键协议，媒体接入控制（MAC）协议负责对认知节点的频谱感知、分配、共享和接入等关键技术进行具体实现，在不影响授权用户通信的前提下协调认知网络节点对物理层的有序访问，从而有效地提高有限频谱资源的利用率。为此，本论文从多跳多信道认知adhoc网络的分布式组网策略出发，以降低认知adhoc网络对主用户通信干扰时间和提高认知adhoc网络对频谱资源的利用率为设计目

6、标，针对频谱异构环境下基于单控制信道和多控制信道的认知MAC协议分别进行了设计和软件仿真验证。首先，本论文针对频谱异构环境下两种现有基于协作感知的单控制信道认知多跳MAC协议（即MMAC-CR协议和DCC-MAC协议）进行了详细的性能分析，并基于OPNETModeler仿真工具进行了协议性能的软件仿真对比。通过仿真验证可以看出，MMAC-CR协议采用基于splitphase的多信道MAC协议设计准则和基于忙信号发送的协作感知融合机制。前者会对主用户通信产生较长时间的干扰，而后者会导致较高的协作感知

7、虚警和漏检错误。而DCC-MAC协议则采用基于专用控制信道的多信道MAC协议设计准则和改进的协作感知机制，通过对数据传输信道的及时利用和协作感知，实现了对主用户通信的更好保护和对空闲频谱资源的更充分利用。其次，针对上述DCC-MAC协议在网络规模较大和信道数量较多的情况下协作感知性能较差的缺陷，本论文进一步设计了基于通信节点感知信息交互的分布式协作感知算法，并基于该算法提出了一种基于单控制信道的认知多跳MAC协议，即SCD-MAC协议。通过仿真验证可以看出，与DCC-MAC协议相比，SCD-MAC

8、协议有效地提高了分布式协作感知以及控制信息交互的效率，减小了感知信息交互的时间消耗，实现了更短的主用户干扰时间和更高的认知网络数据传输吞吐量。最后，本论文还将SCD-MAC协议的设计思想进一步拓展到具备多控制信道的多跳认知adhoc网络中，以进一步解决单控制信道认知MAC协议所普遍存在的控制信道流量饱和问题。通过在多控制信道下引入协作感知机制，本论文所设计的基于多控制信道的MCD-MAC协议能够有效克服现有多控制信道认知MAC协议存在的耳聋问题。通过仿真验证可以看出，MCD-MAC