【摘 要】
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随着认知无线电技术的提出,认知用户在保证授权用户通信质量的前提下,能够动态接入没有被授权用户占用的授权频段,从而极大地提高了频谱资源的利用率。在多信道的异构认知无线网络中,由于每个认知用户具有不同的频谱检测能力,以及授权用户对频段的动态占用,从而导致认知用户的可用空闲信道往往互不相同。因此,收发双方在进行数据传输之前,必须交互传输数据需要使用的信道、传输时间、传输速率等控制信息。在现有的认知无线网
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随着认知无线电技术的提出,认知用户在保证授权用户通信质量的前提下,能够动态接入没有被授权用户占用的授权频段,从而极大地提高了频谱资源的利用率。在多信道的异构认知无线网络中,由于每个认知用户具有不同的频谱检测能力,以及授权用户对频段的动态占用,从而导致认知用户的可用空闲信道往往互不相同。因此,收发双方在进行数据传输之前,必须交互传输数据需要使用的信道、传输时间、传输速率等控制信息。在现有的认知无线网络研究中,普遍使用的控制信息汇聚技术有三种:公共控制信道技术、分群技术、跳频技术。公共控制信道技术和分群技术都需要选取固定的信道作为控制信道,但是固定的控制信道容易发生信道饱和。在跳频盲汇聚技术中,每个认知用户独立地生成跳频序列,不需要依赖于固定的公共控制信道,也不需要存储其他认知用户的信息。认知用户配备的天线依据各自的跳频序列在每个时隙接入至某个信道,只要两个认知用户在同一时隙接入相同信道即可实现信息交互和通信。相较于普通的非盲汇聚技术,盲汇聚技术有效地节约了时间与空间成本。跳频汇聚技术将控制信息的负载分配到不同的信道上,从而能够更加有效地避免控制信道饱和的问题,并且能够更好地应对授权用户对于授权信道的动态占用。为此,本文针对异构认知无线网络的跳频盲汇聚技术进行深入研究。基于松弛循环差集的数学理论,提出了适用于时钟异步的基于信道编号的CL-CH序列和基于认知用户编号的ID-CH序列。CL-CH序列相较于ID-CH序列,可以对认知用户起到有效的匿名保护。当认知无线网络没有统一的标准对授权频段进行明确的信道划分或者网络中用户数量较少时,ID-CH序列则比CL-CH序列的实用性更强。在这两种跳频序列生成方案中,分别考虑了认知用户具有连续的可用信道或非连续的可用信道的情况,基于一类特殊的松弛循环差集提出了不同的信道遍历算法,尽可能地缩短认知用户之间实现汇聚的时间。我们分析了保证任意两个认知用户实现汇聚的时间上界值(即MTTR-FC和MTTR-AC)。在MATLAB平台进行了大量的仿真,用数据表明了我们分析的正确性,也表明了本文所提出的跳频序列比现有的同类型跳频序列具有更小的汇聚时间。
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