頻譜異構(gòu)環(huán)境下認知無線ad hoc 網(wǎng)絡(luò)多信道MAC協(xié)議設(shè)計.pdf

1、認知ad hoc網(wǎng)絡(luò)將認知無線電技術(shù)引入ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，不但增強了傳統(tǒng)無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)對復(fù)雜電磁環(huán)境的適應(yīng)能力，也為ad hoc網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源管控技術(shù)帶來了新的挑戰(zhàn)。作為認知ad hoc網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層的關(guān)鍵協(xié)議，媒體接入控制（MAC）協(xié)議負責(zé)對認知節(jié)點的頻譜感知、分配、共享和接入等關(guān)鍵技術(shù)進行具體實現(xiàn)，在不影響授權(quán)用戶通信的前提下協(xié)調(diào)認知網(wǎng)絡(luò)節(jié)點對物理層的有序訪問，從而有效地提高有限頻譜資源的利用率。為此，本論文從多跳多信道認知

2、ad hoc網(wǎng)絡(luò)的分布式組網(wǎng)策略出發(fā)，以降低認知ad hoc網(wǎng)絡(luò)對主用戶通信干擾時間和提高認知ad hoc網(wǎng)絡(luò)對頻譜資源的利用率為設(shè)計目標，針對頻譜異構(gòu)環(huán)境下基于單控制信道和多控制信道的認知MAC協(xié)議分別進行了設(shè)計和軟件仿真驗證。
　　首先，本論文針對頻譜異構(gòu)環(huán)境下兩種現(xiàn)有基于協(xié)作感知的單控制信道認知多跳MAC協(xié)議（即MMAC-CR協(xié)議和DCC-MAC協(xié)議）進行了詳細的性能分析，并基于OPNET Modeler仿真工具進行了協(xié)議性

3、能的軟件仿真對比。通過仿真驗證可以看出，MMAC-CR協(xié)議采用基于split phase的多信道MAC協(xié)議設(shè)計準則和基于忙信號發(fā)送的協(xié)作感知融合機制。前者會對主用戶通信產(chǎn)生較長時間的干擾，而后者會導(dǎo)致較高的協(xié)作感知虛警和漏檢錯誤。而 DCC-MAC協(xié)議則采用基于專用控制信道的多信道MAC協(xié)議設(shè)計準則和改進的協(xié)作感知機制，通過對數(shù)據(jù)傳輸信道的及時利用和協(xié)作感知，實現(xiàn)了對主用戶通信的更好保護和對空閑頻譜資源的更充分利用。
　　其次，針

4、對上述 DCC-MAC協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大和信道數(shù)量較多的情況下協(xié)作感知性能較差的缺陷，本論文進一步設(shè)計了基于通信節(jié)點感知信息交互的分布式協(xié)作感知算法，并基于該算法提出了一種基于單控制信道的認知多跳MAC協(xié)議，即SCD-MAC協(xié)議。通過仿真驗證可以看出，與DCC-MAC協(xié)議相比，SCD-MAC協(xié)議有效地提高了分布式協(xié)作感知以及控制信息交互的效率，減小了感知信息交互的時間消耗，實現(xiàn)了更短的主用戶干擾時間和更高的認知網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸吞吐量。

5、>　　最后，本論文還將 SCD-MAC協(xié)議的設(shè)計思想進一步拓展到具備多控制信道的多跳認知ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，以進一步解決單控制信道認知MAC協(xié)議所普遍存在的控制信道流量飽和問題。通過在多控制信道下引入?yún)f(xié)作感知機制，本論文所設(shè)計的基于多控制信道的MCD-MAC協(xié)議能夠有效克服現(xiàn)有多控制信道認知MAC協(xié)議存在的耳聾問題。通過仿真驗證可以看出，MCD-MAC協(xié)議不僅緩解了單控制信道飽和瓶頸，而且能有效減少多控制信道下認知ad hoc網(wǎng)絡(luò)對主用