【摘要】：隨著無線通信業(yè)務(wù)和用戶需求的快速增長,尤其移動互聯(lián)網(wǎng)與智能移動終端的大范圍應(yīng)用,使得頻譜資源日益緊張。移動認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)(Mobile Cognitive Radio Network,MCRN)作為一種新興的智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù),具有認(rèn)知無線電技術(shù)和移動自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點,能夠適應(yīng)復(fù)雜和動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,優(yōu)化端到端的性能,實現(xiàn)高效利用網(wǎng)絡(luò)資源的目標(biāo)。目前,對認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)路由的研究大多假定主、次用戶是靜止的,從頻譜可用性、信道分配等方面來研究認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的性能。對于移動認(rèn)知網(wǎng)絡(luò),由于節(jié)點的移動和主用戶的活動行為,節(jié)點間的鏈路特性不穩(wěn)定,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動態(tài)變化,難以用固定的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,QoS)來衡量網(wǎng)絡(luò)的性能。因此,從不同角度研究移動認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的鏈路動態(tài)特性,解決具有多個參數(shù)約束的QoS路由優(yōu)化問題是移動認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)研究的核心問題之一。針對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動態(tài)性、鏈路的動態(tài)性、不同業(yè)務(wù)QoS需求以及路由的不確定性,本文開展了以下研究工作,首先從鏈路的連通性、穩(wěn)定性、功率消耗、中斷性能等研究鏈路的特性,進(jìn)一步研究移動認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的局部拓?fù)淇刂扑惴ê桶匆欢≦oS度量的網(wǎng)絡(luò)路由算法。理論分析和仿真結(jié)果均表明本文所提出的方案能夠有效提高認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)端到端的服務(wù)質(zhì)量和頻譜的利用率。本論文主要研究工作和創(chuàng)新點包括以下幾個方面:針對認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)鏈路特性受多種因素影響及多變性的特點,提出了一個包括鏈路功耗、鏈路穩(wěn)定性、鏈路中斷概率等多參數(shù)的移動認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)模型,并對模型中主次用戶節(jié)點移動引起的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母淖�、鏈路的改變等進(jìn)行了闡述,進(jìn)一步從多個角度歸納提煉了這些改變對認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)鏈路性能的影響,為鏈路性能分析及路由的研究奠定基礎(chǔ)。依據(jù)多參數(shù)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)模型,結(jié)合一維移動認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用提出了以隨機(jī)路點移動模型為基礎(chǔ)的一維移動認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)連通性分析方法。在此基礎(chǔ)上根據(jù)主用戶的活動情況以及節(jié)點的移動情況推導(dǎo)了網(wǎng)絡(luò)鏈路的連通概率,進(jìn)而分析網(wǎng)絡(luò)端到端的連通性,推導(dǎo)出網(wǎng)絡(luò)連通概率的閉合表達(dá)式。并在不同場景下通過仿真分析了主用戶數(shù)、主用戶活動因子、次用戶數(shù)、次用戶傳輸范圍、最大干擾范圍以及次用戶的移動速度等對網(wǎng)絡(luò)連通性的影響,驗證了理論分析的正確性和合理性。針對主、次用戶均移動的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭討B(tài)變化的特點,提出了一種局部認(rèn)知拓?fù)淇刂坡酚伤惴�。該算法根�?jù)節(jié)點的移動以及次用戶對主用戶的干擾來預(yù)測認(rèn)知鏈路的可利用時間,結(jié)合鏈路穩(wěn)定性和鏈路功耗進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化,度量鏈路的權(quán)重并作為鏈路代價。在保證網(wǎng)絡(luò)連通的基礎(chǔ)上,運用局部Dijkstra算法對認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)溥M(jìn)行控制,優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?并在優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖弦月窂酱鷥r最小的準(zhǔn)則選擇網(wǎng)絡(luò)路由,優(yōu)化端到端的性能。仿真驗證了所提拓?fù)淇刂扑惴ǖ挠行?分析了鏈路功耗和鏈路穩(wěn)定性對網(wǎng)絡(luò)路徑選擇的影響以及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)對網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點度、網(wǎng)絡(luò)平均鏈路代價、單位路徑功耗等的影響。相比于單一QoS度量的路由選擇,本文提出的方法更具有認(rèn)知功能,能更好地適合認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)環(huán)境�？紤]到認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)無線通信過程中主次用戶間的復(fù)雜電磁環(huán)境關(guān)系,將多參數(shù)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)模型規(guī)模簡化為認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究,提出了基于中斷概率的路由算法。根據(jù)無線傳輸信號衰落的特點及節(jié)點的相對位置關(guān)系,重點分析信道環(huán)境改變對鏈路通信質(zhì)量以及對網(wǎng)絡(luò)路由選擇的影響。通過分析鏈路信干噪比的分布函數(shù),推導(dǎo)出了在瑞利衰落信道下鏈路中斷概率的閉合表達(dá)式,得出系統(tǒng)端到端的中斷概率,從而提供了一種有效的方法來研究次用戶最大傳輸功率限制、主用戶干擾功率限制、主用戶的傳輸功率、次傳輸鏈接的信道質(zhì)量、干擾鏈接的信道質(zhì)量等參數(shù)對認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)中斷性能的影響。在分析網(wǎng)絡(luò)路由時,提出了基于最小化端到端中斷概率的網(wǎng)絡(luò)路徑選擇標(biāo)準(zhǔn)來選擇路由,實現(xiàn)了路由的跨層設(shè)計。仿真結(jié)果進(jìn)一步驗證了理論分析的正確性,并說明在網(wǎng)絡(luò)性能分析和路徑選擇時主次用戶的互干擾均不能隨意忽略,特別是主用戶干擾對次用戶路徑選擇有很重要的影響。相比于在忽略主用戶對次用戶干擾影響的情況下選擇網(wǎng)絡(luò)路由,本研究所提出的路由算法更接近于無線環(huán)境的真實情況。
【圖文】：

圖 1-1 物理層、鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的主要功能[8]Fig. 1-1 Main functions of the PHY, MAC, and network layer of CR network[8]圖 1-1 給出了認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)物理層、鏈路層及網(wǎng)絡(luò)層的主要功能[8]。在物理層，頻譜感知是關(guān)鍵技術(shù)，認(rèn)知用戶能檢測頻譜空洞，并能獲得無線環(huán)境的信息，如信道狀態(tài)信息，認(rèn)知用戶發(fā)射機(jī)與主用戶接收機(jī)間的信道增益等信息。根據(jù)頻譜感知的結(jié)果，通過收發(fā)機(jī)優(yōu)化和重配置，實現(xiàn)認(rèn)知用戶頻譜的接入。鏈路層的主要任務(wù)是感知結(jié)果的規(guī)劃和頻譜接入的控制。至于網(wǎng)絡(luò)層，主要功能如下：（1）網(wǎng)絡(luò)診斷；（2）服務(wù)質(zhì)量和差錯控制；（3）基于頻譜的網(wǎng)絡(luò)路由。最后，頻譜管理器管理三層，并以動態(tài)高效的方式支持可利用頻譜的接入。通過分析各層的功能，為我們設(shè)計跨層路由提供了思路。1.2.3 移動認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)移動認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)把移動自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展推向了一個高潮。節(jié)點的移

8’為主用戶和次用戶移動后對應(yīng)的位置。由圖2-1可見，'1 1PU PU靠近了次用戶SU3、SU4、SU5、SU10，主用戶在通信過程中對這些次用戶的干擾
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN925

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 滑楠;曹志剛;;無線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)概念與實例研究[J];計算機(jī)工程與應(yīng)用;2009年02期

2 劉超;王海濤;;網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一種新動向——認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)[J];數(shù)據(jù)通信;2009年02期

3 邵飛;汪李峰;伍春;;基于認(rèn)知層的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其認(rèn)知方法[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2009年09期

4 陳錚;張勇;滕穎蕾;羅希;;認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)概述[J];無線通信技術(shù);2009年04期

5 雷宜海;;認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)概述[J];電信快報;2010年04期

6 沙智;;淺析認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)及其多方面應(yīng)用[J];知識經(jīng)濟(jì);2010年07期

7 王琪;;認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)概念及技術(shù)要求[J];洛陽師范學(xué)院學(xué)報;2010年05期

8 劉琪;周正;王樹彬;;主用戶鏈路深度衰落下的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中繼[J];高技術(shù)通訊;2010年03期

9 ;“認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)”正文通知[J];通信學(xué)報;2011年01期

10 王健;趙國生;孫廣路;趙中楠;;面向服務(wù)性能的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)理論及形式化建模方法[J];哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報;2014年01期

相關(guān)會議論文 前2條

1 吳繼寶;;認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)端到端QoS技術(shù)研究[A];江蘇省電子學(xué)會2010年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

2 高春蓉;賁可榮;;一種基于Agent的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)節(jié)點模型[A];第13屆中國系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉舒祺;基于QoS度量的移動認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)路由決策[D];蘇州大學(xué);2016年

2 李婕;認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中基于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和行為預(yù)測的路由及數(shù)據(jù)分發(fā)算法研究[D];東北大學(xué);2015年

3 胡罡;無線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)頻譜感知與接入關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

4 馮光升;面向認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)QoS感知與配置方法[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

5 亓?xí)x;基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)QoS自主控制技術(shù)研究[D];南京郵電大學(xué);2013年

6 陳少磊;無速率碼的編譯碼及其在中繼與認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2013年

7 梁偉;認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的接入選擇與擁塞控制研究[D];南京郵電大學(xué);2011年

8 陳亮;認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中頻譜管理與流量調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2012年

9 李丹丹;認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中具有自主學(xué)習(xí)特征的智能QoS保障機(jī)制研究[D];北京交通大學(xué);2013年

10 安永麗;認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)干擾對齊與頻譜共享技術(shù)研究[D];北京交通大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 郭苑;基于業(yè)務(wù)的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)健康度評價體系研究[D];南京郵電大學(xué);2011年

2 季麗娟;認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中動態(tài)調(diào)度機(jī)理研究[D];上海交通大學(xué);2015年

3 簡洪浩;干擾對齊方法在認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究[D];上海交通大學(xué);2015年

4 陳錚;認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及行為模型研究[D];北京郵電大學(xué);2011年

5 董紅軍;面向認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的仿真平臺的研究與實現(xiàn)[D];吉林大學(xué);2012年

6 陶瑩;無線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中資源優(yōu)化研究[D];大連理工大學(xué);2012年

7 楊超;認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)多維資源管理技術(shù)[D];西安電子科技大學(xué);2012年

8 翁乾村;認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)端到端態(tài)勢評估與預(yù)測技術(shù)研究[D];南京郵電大學(xué);2013年

9 王欣楠;認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)資源分配管理與演示系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2013年

10 孟祥燕;認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)多維資源管理數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

，

本文編號：2531390