认知无线电中的路由算法和协议设计

论文摘要

认知无线电（Cognitive Radio, CR）技术即将成为解决现有频谱资源短缺问题的关键技术之一。随着无线通信的迅猛发展,无线频谱资源日益紧张的问题逐渐凸现出来,如何更加高效地利用有限的频谱资源被提上议程。认知无线电技术突破传统的频谱分配机制,从崭新的角度来使用频谱资源,从而达到提高频谱利用率的目的。认知无线电技术已经成为当前无线通信领域内的研究热点,涉及到的各方面的关键技术均需要深入的研究,其中采用认知无线电技术的分布式网络中的路由协议设计将是需要研究的关键技术之一。本文将针对认知无线电环境下分布式网络中的路由算法和协议进行较为深入的研究。通过对认知无线电环境的分析和总结,提出了能够反映认知无线电网络特点和适合于在认知无线电环境下工作的路由算法和协议,并对相应的性能进行了仿真验证。论文中首先简要地介绍了认知无线电的概念、国内外研究现状及相应的标准化进程,随后对认知无线电网络的特点以及相应的可能面临的问题进行了分析和总结,为了突出需要解决的主要问题,对Ad hoc网络中经典的按需路由协议和部分已提出认知无线电环境下的路由协议进行了概要地分析,从而明确了本文中将要解决的问题。针对分析得到的频谱动态性、认知用户对主用户的干扰限制以及间歇性连接这几个问题,并根据不同模型和环境,本文提出了相应的路由算法和协议。在第三章中,提出了频谱稳定性模型,并在其基础上分析了路径稳定性。通过提出的MMIM准则反映了关于路径对主用户系统产生干扰的考虑。在第四章中,利用ON-OFF模型对主用户的信道利用情况进行建模,随后对相应的路由尺度的计算和路由发现过程等方面进行了详细的描述,设计了针对间歇性连接问题的路由协议。同时在相应章节中,通过大量的计算机仿真来验证本文所提出算法和协议的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 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
• 1.2.3 认知无线电的标准化
• 1.3 本文的研究意义及主要工作
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 主要工作
• 1.4 全文内容安排
• 第二章 现有路由协议的分析
• 2.1 引言
• 2.2 认知无线电网络的特点及面临的问题
• 2.3 Ad hoc 中的按需路由协议
• 2.3.1 DSR 协议
• 2.3.2 AODV 协议
• 2.3.3 DSR 协议及AODV 协议在认知无线电环境下的分析
• 2.4 认知无线电环境下的路由协议
• 2.4.1 认知无线电中的路由与频谱选择
• 2.4.2 多信道认知无线电网络中的高效路由算法
• 2.4.3 认知无线电中的频谱可知按需路由算法
• 2.4.4 认知无线电网络中的现有算法总结
• 2.5 小结
• 第三章 基于稳定性与干扰抑制的路由算法
• 3.1 引言
• 3.2 系统模型及假设
• 3.3 基于稳定性与干扰抑制的路由算法
• 3.3.1 路径稳定性分析
• 3.3.2 干扰分析
• 3.3.3 端到端路由尺度
• 3.4 仿真结果与分析
• 3.5 小结
• 第四章 抗间歇性连接的路由协议设计
• 4.1 引言
• 4.2 假设与系统模型
• 4.2.1 假设
• 4.2.2 广播电视系统信道利用（channel-usage）模型
• 4.2.3 分布式认知无线电网络模型
• 4.3 抗间歇性连接路由协议
• 4.3.1 路由尺度计算
• 4.3.2 路由发现过程
• 4.3.3 路由维护过程
• 4.3.4 路由重寻过程
• 4.3.5 子载波的选择和分配
• 4.3.6 U 及μ的获取
• 4.4 仿真及性能分析
• 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