基于同时同频汇聚的认知无线网络控制信息交互机制设计

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1、－ｉ：六、二１４’—二＇．．Ｔ告丢方寺成Ａ爹＂ＯＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＦＥＬＥ硕±学位论文１ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ！地成＇ｉ嗯軸Ｉ－心。爭＼ｙ人欲，、；ｉ，，Ｖ＼公＊！ｆ．ＡＷ喊严ＩＶ／论文题目基于同时同频汇聚的认知无线网络控制信息交互机制设计学科专化通信与信息系统学号２０１３２１２６０２５１作者姓名吴玉香

2、指导教师谭雪松副教授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Ｗ标注和致谢的地方夕ｈ，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。夺音＾？作者签名：Ａ日期成丰月沒：节日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

3、留并向国家有关部口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［＾将学位论文的全部或部分内容编入有进行，关数据库检索可采用影、缩印或印扫描等复制手段保存、汇编文。学位论（保密论文密后应遵的学位在解守此规）定者签香名：签权作寡本导：谤师名奇０曰：文月多期０年日成＞分类号密级注1UDC学位论文基于同时同频汇聚的认知无线网络控制信息交互机制设计吴玉香指导教师谭雪松副教授电子科技大学成都申请学位级别硕士学科专业通信与信息系统提交论文日期2016.04论文答辩日期2

4、016.05学位授予单位和日期电子科技大学2016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。ControlInformationInteractionMechanismDesigninCognitiveRadioNetworksBasedontheSameFrequencyandtheSameTimeAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CommunicationandI

5、nformationSystemsAuthor:WuYuxiangAdvisor:TanXuesongSchool:NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonCommunication摘要摘要为了提高有限频谱资源的利用率，认知无线网络需要采用高效的多信道MAC协议在相邻认知节点之间交互包括时钟同步、信道感知结果、网络拓扑和信道预约在内的各种控制信息，在有效避免干扰授权用户通信的前提下协商出收发双方皆可用的通信频段。现有大多数认知MAC协议均依赖于一个不会被授权用户干扰

6、的公共控制信道来完成控制信息交互。然而，在日益复杂的无线电磁环境中该公共控制信道很难被建立，同时随着控制信息交互需求的增大该信道本身也会成为认知网络通信性能提升的一个瓶颈。为此，本论文将研究重点放在了如何为不具备公共控制信道的认知无线网络设计高效的控制信息交互机制。该机制通过为所有认知节点设计一个共同的跳频序列生成准则，使得每个节点均能随机生成一个跳频序列以实现在多个信道上的跳跃。当相邻认知节点实现了跳频汇聚，即在同一时隙内跳到同一信道上，它们就可以交互控制信息。与基于公共控制信道的交互机制相比，基于跳频汇聚的交互

7、机制的优点包括：不依赖于任何固定的控制信道，相邻认知节点无需了解彼此的跳频序列信息，以及能有效缓解控制信道流量饱和问题。而本论文的主要贡献在于针对不同的应用需求分别设计了相应的跳频系统，即根据特定准则生成跳频序列集合，以实现基于跳频汇聚的认知无线网络控制信息交互。首先，本文基于旋转升降序列的汇聚特性设计了三种全新的非对称同步跳频系统，以确保在全网时钟同步并且每个认知节点只有数据发送或者接收需求的情况下实现基于跳频汇聚的控制信息交互。其中，第一种跳频系统能针对不同的通信业务负载灵活地生成不同的跳频序列集合以优化控制信

8、息交互的性能，第二种跳频系统则特别适合具备高通信业务负载的认知无线网络中提升控制信息交互的性能，而第三种跳频系统则能够支持认知无线网络对不同认知节点划分不同通信优先级，使得高优先级认知节点能获得优于低优先级认知节点的控制信息交互性能，并同时提升全网节点的基于跳频汇聚的整体控制信息交互性能。通过基于MATLAB的数值计算和基于OPNET的仿真分析可以看出，与现