本文關(guān)鍵詞：基于頻譜感知的跨層機(jī)會(huì)認(rèn)知路由決策研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文基于目前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)頻譜資源緊缺和利用率低下的現(xiàn)狀,針對(duì)認(rèn)知無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜電磁環(huán)境及相關(guān)技術(shù)挑戰(zhàn),考慮認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可用頻譜的高動(dòng)態(tài)特性,以跨層協(xié)同思想為指導(dǎo),將信道選擇策略與路由選擇技術(shù)相結(jié)合,將物理層的頻譜感知技術(shù)、MAC層的調(diào)度機(jī)制與網(wǎng)絡(luò)層的路由技術(shù)相聯(lián)合進(jìn)行跨層設(shè)計(jì)及優(yōu)化,提出了基于雙次協(xié)同頻譜感知的機(jī)會(huì)認(rèn)知路由策略以提高認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)頻譜的使用效率和可靠高效的傳輸能力。理論分析和仿真結(jié)果表明本文所提出的方案能夠有效提高認(rèn)知無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)端到端的服務(wù)質(zhì)量和頻譜利用率。本論文主要貢獻(xiàn)及創(chuàng)新點(diǎn)歸納如下:針對(duì)無(wú)線電磁環(huán)境非常惡劣的認(rèn)知Ad hoc網(wǎng)絡(luò),提出雙次協(xié)同頻譜感知模型(Dual Collaborative Spectrum Sensing,DCSS)和適應(yīng)此新模型動(dòng)態(tài)變化特性的動(dòng)態(tài)可變時(shí)分多址接入(Dynamic and Variable Time-Division Multiple-Access,DV-TDMA)調(diào)度機(jī)制以進(jìn)行跨層協(xié)作;推導(dǎo)出了平均感知時(shí)間的閉合表達(dá)式,給出了微時(shí)隙長(zhǎng)度的臨界范圍,提出了平均感知時(shí)間的優(yōu)化算法,并通過(guò)理論分析和仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明,相比于單次協(xié)同感知方法,在保證平均感知錯(cuò)誤率小于1%的條件下,所提協(xié)同感知方法及其優(yōu)化算法可有效縮短頻譜感知時(shí)間約11.5%。針對(duì)認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)跨層協(xié)同的開(kāi)放性問(wèn)題,研究了機(jī)會(huì)頻譜接入的跨層優(yōu)化算法。結(jié)合應(yīng)用層的Qo S需求,給出了物理層雙次協(xié)同頻譜感知方法和媒體訪問(wèn)控制子層的DV-TDMA感知調(diào)度機(jī)制跨層協(xié)作的多目標(biāo)優(yōu)化算法,以提高受限于陰影衰落和或隱藏終端的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)頻譜感知的準(zhǔn)確度、時(shí)效性和通信吞吐量,并給出能量檢測(cè)閾值和可實(shí)現(xiàn)吞吐量的優(yōu)化算法。仿真結(jié)果表明,所提算法在保證網(wǎng)絡(luò)平均檢測(cè)錯(cuò)誤率小于1%的條件下,通過(guò)聯(lián)合優(yōu)化選擇分散在物理層和媒體訪問(wèn)控制子層的特性參數(shù),如能量檢測(cè)閾值、參與協(xié)同認(rèn)知用戶數(shù)和時(shí)隙長(zhǎng)度等,相比于沒(méi)優(yōu)化的雙次協(xié)同感知方案和單次協(xié)同感知方案,可獲得較優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。針對(duì)多信道多跳認(rèn)知無(wú)線Ad hoc自組織網(wǎng)絡(luò)中路由的不穩(wěn)定性問(wèn)題,對(duì)認(rèn)知路由技術(shù)和協(xié)同頻譜感知技術(shù)的跨層設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。考慮到認(rèn)知無(wú)線Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中頻譜的高動(dòng)態(tài)性以及陰影衰落和隱藏終端等射頻環(huán)境問(wèn)題,將物理層的頻譜感知技術(shù)和媒體訪問(wèn)控制子層的調(diào)度機(jī)制緊密融合到網(wǎng)絡(luò)層的路由決策中,提出了基于雙次協(xié)同頻譜感知的認(rèn)知機(jī)會(huì)路由協(xié)議(Dual Collaborative Spectrum Sensing Opportunistic Cognitive Routing,DCSS-OCR),對(duì)路由發(fā)現(xiàn)和路由選擇策略進(jìn)行了設(shè)計(jì),旨在提高認(rèn)知無(wú)線Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由發(fā)現(xiàn)和建立的機(jī)會(huì)。首先,構(gòu)建了基于DCSS頻譜感知理論的路由發(fā)現(xiàn)模型,聯(lián)合考慮了頻譜感知準(zhǔn)確性、鏈路可用性和最短路徑因素建立認(rèn)知無(wú)線Ad hoc網(wǎng)絡(luò)空間上可達(dá)、頻域上連通的有效路由;其次,提出下一跳前傳節(jié)點(diǎn),最優(yōu)信道和路徑的選擇方法,以滿足認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由穩(wěn)定性目標(biāo);最后,給出評(píng)估路由路徑質(zhì)量的有關(guān)度量數(shù)學(xué)閉合表達(dá)式,如鏈路可用性概率、路徑接入概率,期望鏈路平均傳輸延遲和端到端平均傳輸延遲,并給出相關(guān)推導(dǎo)證明。依據(jù)DCSS-OCR路由決策的有關(guān)度量,對(duì)多信道多跳認(rèn)知無(wú)線Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由性能從準(zhǔn)確性和最優(yōu)性角度進(jìn)行仿真分析和評(píng)估,并提出路由度量的優(yōu)化方案。首先,利用數(shù)值分析方法和Monte Carlo仿真驗(yàn)證了鏈路接入機(jī)會(huì),鏈路平均傳輸延遲和路徑平均傳輸延遲表達(dá)式的正確性;其次,仿真分析了主用戶活動(dòng)對(duì)路由接入機(jī)會(huì)、中斷概率和平均傳輸延遲的影響,仿真結(jié)果表明,本文所提DCSS-OCR決策算法,與利用單次協(xié)同頻譜感知理論和非協(xié)同頻譜感知理論的機(jī)會(huì)路由算法相比較,可以更加準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)路由接入機(jī)會(huì)和路由中斷概率,較大程度地減少路由平均傳輸延遲,這有利于及時(shí)做好路由維護(hù)/恢復(fù)工作,減少因主用戶突然出現(xiàn)而路由中斷的機(jī)率。最后,仿真結(jié)果還表明,空閑可用信道數(shù)、候選鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)和路由跳數(shù)也是影響路由成功建立與穩(wěn)定性的重要因素。最后,論文對(duì)上述研究成果進(jìn)行了全面總結(jié),并對(duì)下一步研究工作提出了展望。
【關(guān)鍵詞】：認(rèn)知無(wú)線電 認(rèn)知Ad hoc網(wǎng)絡(luò) 機(jī)會(huì)路由 雙次協(xié)同頻譜感知 路由發(fā)現(xiàn) 路由選擇
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN925
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 相關(guān)術(shù)語(yǔ)及縮略語(yǔ)13-14
• 第1章 緒論14-28
• 1.1 引言14-15
• 1.2 研究背景及意義15-25
• 1.2.1 認(rèn)知無(wú)線電與認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)15-20
• 1.2.2 認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)技術(shù)20-22
• 1.2.3 認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的路由22-25
• 1.3 論文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)25-26
• 1.4 論文的結(jié)構(gòu)及內(nèi)容安排26-28
• 第2章 雙次協(xié)同頻譜感知時(shí)間敏捷性研究28-47
• 2.1 引言28-30
• 2.2 雙次協(xié)同頻譜感知原理30-37
• 2.2.1 系統(tǒng)模型30-32
• 2.2.2 DV-TDMA優(yōu)化的感知調(diào)度機(jī)制32-34
• 2.2.3 DV-TDMA時(shí)間敏捷性34-37
• 2.3 平均感知時(shí)間的優(yōu)化37-39
• 2.4 仿真性能評(píng)估39-46
• 2.5 本章小結(jié)46-47
• 第3章 機(jī)會(huì)頻譜接入的跨層優(yōu)化47-60
• 3.1 引言47-48
• 3.2 MAC層幀結(jié)構(gòu)的優(yōu)化48-54
• 3.2.1 主用戶活動(dòng)模型48-49
• 3.2.2 平均感知時(shí)間的優(yōu)化49-50
• 3.2.3 CRN網(wǎng)絡(luò)吞吐量50-51
• 3.2.4 CRN網(wǎng)絡(luò)吞吐量?jī)?yōu)化51-54
• 3.3 性能仿真分析54-59
• 3.4 本章小結(jié)59-60
• 第4章 基于頻譜感知的機(jī)會(huì)認(rèn)知路由協(xié)議60-82
• 4.1 引言60-63
• 4.2 系統(tǒng)模型63-65
• 4.3 DCSS-OCR機(jī)會(huì)認(rèn)知路由協(xié)議65-75
• 4.3.1 協(xié)議工作過(guò)程65-67
• 4.3.2 信道感知67-69
• 4.3.3 下一跳（前傳）節(jié)點(diǎn)選擇69-73
• 4.3.4 最優(yōu)信道選擇73-74
• 4.3.5 最優(yōu)路徑選擇74-75
• 4.4 機(jī)會(huì)認(rèn)知路由度量75-81
• 4.4.1 路由接入機(jī)會(huì)75-76
• 4.4.2 路由傳輸延遲76-81
• 4.5 本章小結(jié)81-82
• 第5章 DCSS-OCR機(jī)會(huì)認(rèn)知路由協(xié)議性能分析及優(yōu)化82-99
• 5.1 引言82-83
• 5.2 路由度量的優(yōu)化83-86
• 5.3 路由性能評(píng)估86-98
• 5.3.1 DCSS-OCR的驗(yàn)證86-89
• 5.3.2 DCSS-OCR期望鏈路路由機(jī)會(huì)和平均傳輸延遲準(zhǔn)確性分析89-92
• 5.3.3 DCSS-OCR：不同參數(shù)對(duì)傳輸延遲性能的影響92-96
• 5.3.4 DCSS-OCR：路由機(jī)會(huì)的性能分析96-98
• 5.4 本章小結(jié)98-99
• 第6章 總結(jié)與展望99-103
• 6.1 論文總結(jié)99-101
• 6.2 研究展望101-103
• 參考文獻(xiàn)103-114
• 攻讀博士期間取得的科研成果114-116
• 致謝116-117

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 崔翠梅;汪一鳴;朱洪波;;一種基于跨層設(shè)計(jì)的雙次協(xié)同頻譜感知技術(shù)[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2013年04期

2 CUI Cuimei;WANG Yiming;;Time Agility Optimization for Dual-stage Collaborative Spectrum Sensing[J];Chinese Journal of Electronics;2014年02期

3 崔翠梅;汪一鳴;周劉蕾;朱洪波;;協(xié)同頻譜感知的多維度優(yōu)化及判別準(zhǔn)則[J];南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年04期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 桂麗;認(rèn)知無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：基于頻譜感知的跨層機(jī)會(huì)認(rèn)知路由決策研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：259020