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70000字论文范文基于媒体访问控制的无线系统研究与分析

论文类型:论文范文
论文字数:70000字
论点:认知,无线电,信道
论文概述:

本文的主要工作是对认知无线电多信道MAC协议进行分类,分析已存多信道MAC协议的优缺点,并总结认知无线电网络中多信道MAC设计的难点和关键所在。

论文正文:

第一章简介

1.1研究背景
随着信息社会和经济的快速发展,人们对无线服务的需求日益增加,无线频谱资源短缺的问题逐渐显现。因此,如何提高频谱利用率一直是无线通信领域的主要研究课题。近年来,随着通信技术的发展和市场竞争的日益激烈,固定通信业务与移动通信业务相互协调、电信业务与信息技术业务相互融合的发展趋势更加明显。主要出发点是:有线网络的宽带是无限的,而无线网络的宽带是有限的,所以可用的无线频谱资源非常有限。随着经济和社会的发展,无线频谱资源将更加紧张。
因此,人们开始关注传统固定频谱分配和无线移动业务的融合。此外,新技术在IEEE 802无线通信网络中的快速发展也为移动和固定通信业务的相互融合以及无执照移动接入(UMA)的发展创造了有利条件。未经许可的移动接入技术也成为3GPP2相应的接入标准之一。因此,人们提出了认知无线电(CognitiveRadio,CR)的概念,即通过感知频域、时域和空域等频谱环境,动态利用频谱资源,提高频谱利用率。认知无线电为解决当前频谱短缺提供了新的途径。本质上,认知无线电提供了一种共享频谱的“机会模式”。它改变了频谱访问权限,并提供了灵活的频谱分配模式。通过对周围频谱环境的定期检测,实时调整内部配置以适应周围无线环境的变化。授权用户(也称为一级用户(Primary User,PU))的优先级高于认知用户(也称为二级用户,Sense User,SU),即认知用户使用指定频带的前提是不影响授权用户的正常工作。它改变了以前的固定频谱分配,大大提高了频谱利用率。
认知无线电是当前无线通信发展的里程碑。它的应用将带来历史性的变化。认知无线电应具备以下两个主要特征:
(1)认知能力:认知能力是指认知无线电能够感知来自工作环境的当前频谱信息,以便在特定时间或空 空之间接入频谱。该功能通过捕获无线环境中的时域和空域变化来防止对授权用户的干扰。
(2)重构能力:重构能力是指认知无线电设备能够根据感知到的环境变化使用不同的通信技术发送和接收信息。重构参数主要包括发射信号功率、编码方式和工作频率。

1.2研究现状
目前,国内外对认知无线电媒体接入控制层的研究非常有限,许多问题尚未解决。最突出的是以下研究课题。
1.2.1基于认知无线电
频谱检测、信道估计和数据传输的虚拟无执照频谱系统主要由物理层执行。认知用户之间的感知和控制信息主要通过控制信道来实现。链路层主要有三个控制模块。群组管理模块主要负责SU群组信息管理,链路管理模块主要负责链路维护,媒体访问控制模块主要负责多个数据链路的并发访问等功能。
1.2.2 XG系统
添加到XG物理层的功能模块是XG控制功能部分,它可以找到具有XG特性的帧并进行相应的处理。同时,三个XG处理模块被添加到媒体访问控制层。机会识别模块负责动态识别,机会分配模块负责分配,机会使用模块负责使用频谱空洞。
1.2.3无线局域网系统
目前,IEEE 802.22工作组的工作最受关注。该工作组成立于2004年11月,也称为无线区域网(WRAN)工作组。IEEE技术标准化组织是第一个引入认知无线电概念的组织。

1.3本文的主要研究方向和工作
1。首先,对认知无线电中的多信道媒体访问控制协议进行了分类,分析了现有多信道媒体访问控制协议的优缺点,总结了认知无线电网络中多信道媒体访问控制设计的难点和要点,为以后分布式多信道媒体访问控制协议的提出做准备。
2。根据多用户共存的网络特点,得到了认知无线电系统中一种新的媒体访问控制协议模型,并通过Matlab仿真对其性能进行了分析,为后续的媒体访问控制协议研究奠定了基础。
3。改进无线接入网CSMA/卡的基本接入机制,使其符合IEEE 802.22认知无线电的无线接入网特性,并适用于我们提出的无线接入网层协议。
4。提出一种基于统计信道的媒体访问控制协议,通过成功率预测降低信道冲突率,并通过仿真验证其性能。为了解决多信道隐藏终端的问题和节能,提出了一种分布式多信道媒体访问控制协议。

第二章认知无线电网络简介...................15-27
2.1认知无线电网络概述...................15-19
2.1.1认知无线电的定义...................15-16 [/BR/] 2.1.2认知无线电网络...................16-18
2.1.3认知无线电的关键技术...................18-19 [/BR/] 2.2 IEEE 802.22标准...................19-27
2.2.1 IEEE 802.22物理层标准...................20-21
2.2.2媒体访问控制层标准...................21-27
第3章媒体访问控制研究...................27-40
3.1多通道媒体访问控制协议...................27-33
3.1.1认知无线电中多信道媒体访问控制协议的分类……27-31 [/BR/] 3.1.2认知无线电网络中多信道媒体访问控制协议的设计难点……31-33
3.2...................33-40
3.2.1移动工作站型号...................33-34
基于异构媒体访问控制第3.2.2层传输流和带宽共享...................34
3.2.3 IEEE 802.22媒体访问控制协议...................34-36
3.2.4性能分析和模拟...................36-40
第四章认知无线电媒体访问控制层协议研究……40-63[/比尔/] 4.1基于CSMA/加州认知无线电网络媒体访问控制协议的IEEE 802.22...40-48[/巴西/]4 . 1 . 1 IEEE 802.11中的CSMA/加拿大接入协议...................41-43
4.1.2改进的初始化程序...................43[/比尔/] 4.1.3改进的实时传输系统-整体传输系统帧格式...................43-44 [/BR/] 4.1.4改进的补偿流程...................44-45
4.1.5性能分析和模拟...................45-48
4.2基于统计的信道分配媒体访问控制协议...................48-54
4.2.1系统型号...................48-49 [/BR/] 4.2.2协议设计...................49-50 [/BR/] 4.2.3性能分析和模拟...................50-52[/溴/] 4.2.4模拟结果...................52-54[/比尔/] 4.3分布式多信道媒体访问控制协议...................54-63

摘要

本文的主要工作是对认知无线电多信道媒体访问控制协议进行分类,分析现有多信道媒体访问控制协议的优缺点,总结认知无线电网络中多信道媒体访问控制设计的难点和要点。然后,根据多用户共存的网络特点,得出认知无线电系统中一种新的媒体访问控制协议模型,并通过Matlab仿真分析其性能,为无线通信网络的规划、设计和分析提供了一种新的途径。改进了无线接入网CSMA/中央处理器的基本接入机制,并对初始化过程、即时通信系统帧格式和退避过程进行了适当的改进,使其符合IEEE 802.22认知无线电的无线接入网特性。提出了一种基于统计信道的媒体访问控制协议,通过成功率预测降低信道冲突率,提高系统吞吐量性能,并通过仿真验证了该协议的性能。提出了一种分布式多信道媒体访问控制协议,该协议利用节能机制降低能耗,并利用专用控制信道机制解决隐藏终端问题、暴露终端问题、多信道隐藏终端问题等。
本文主要分析了基于IEEE 802.22标准的认知无线电媒体访问控制层协议设计。目前,认知无线电网络在理论研究和实际应用中都有许多问题需要解决。认知无线电的媒体访问控制层协议设计可以考虑跨层设计。整个认知无线电系统作为一个整体来设计,以提高网络系统的整体性能。首先,考虑物理层频谱感知可以使频谱检测信息及时更新,提高服务质量。其次,可以根据从数据链路层获得的路由信息来设计路由协议。最后,在设计媒体访问控制信道时,我们可以从整个网络的拓扑结构中分配控制信道。