基于信道质量的认知无线网络跳频盲汇聚技术研究

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在认知无线网络中,认知用户可以通过动态感知频谱资源,机会式地接入到当前未被授权用户占用的授权频段,减少频谱资源的浪费。为了协调这一接入过程,任意两个认知用户可以在缺乏授权频谱资源的情况下利用跳频方式实现在公共可用信道上的汇聚,并交互包括频谱感知结果、时钟和握手协商等各类型控制信息,从而实现不依赖于任何固定控制信道的控制信息交互,并有效缓解单个控制信道存在的流量饱和问题。现有针对跳频汇聚问题的研究大多集中在最小化汇聚时延和最大化汇聚度上,忽略了汇聚信道的通信质量问题。由于在现实通信环境中,如果两个认知用户在一个通信质量很差的信道上实现汇聚,那么它们之间的通信效率会很低,甚至会导致最终通信失败。因此,本论文的研究目标是为认知无线网络设计一种基于信道质量的跳频汇聚方法,以提升基于跳频汇聚方式的控制信息交互性能。为此,本论文提出一种信道排序机制,基于信道上测量到的信干噪比对信道质量进行排序。在构造跳频序列时,我们采用高质量可用信道替换低质量或不可用信道,实现在通信质量较好的信道上的汇聚,并在保证一定汇聚信道个数的前提下尽可能最小化的跳频汇聚时延。在这一信道排序机制的基础上,本论文提出了一种基于信道质量的MESRR-Ⅰ算法,并基于循环差集理论提出基于信道质量的DS-Ⅰ算法,以实现通信双方共用同一方法生成跳频序列的对称跳频汇聚。与此同时,在收发双方需要采用不同方法生成跳频序列的非对称跳频汇聚中,本论文基于现有的ACCH和SJ-RW算法分别提出了基于信道质量的ACCH-Ⅰ和SJ-RW-Ⅰ算法。这些跳频序列生成算法根据信道排序和干扰归一化结果执行信道替换,使汇聚更多发生在干扰较小的高质量信道上,并考虑了时钟异步、干扰同构和异构等多种应用场景,因而具备广泛的适用性。最后,基于MATLAB平台进行大量仿真评估算法性能。结果表明,与现有不考虑信道质量的跳频汇聚算法相比,本文提出的跳频汇聚算法能在通信质量好的信道实现更优的跳频汇聚时间间隔和传输吞吐量。
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