课题简介：

    认知无线电网络与传统无线网络相比，它的复杂性体现在需要实现与主用户网络的共存。为达到认知无线电网络和主用户网络共存的目的，interweave频谱共享机制通过让认知用户感知环境中的频谱占用情况，使用主用户网络暂时不用的空闲频谱并在主用户信号出现时快速退出所使用的信道，达到对主用户网络干扰避免以及实现认知无线电网络动态频谱接入(Dynamic Spectrum Access, DSA)的目的。认知无线电网络这种动态接入使用频谱资源的方式虽然提高了频谱的利用率，但是却给组网带来了极大挑战，主要是信道可用性因受主用户活动影响而动态变化。

 

    认知无线电网络作为一种特殊的多信道无线网络，其MAC协议设计面临和传统多信道MAC协议设计一样需要解决的两个共同问题：(1)接入协调问题；(2)冲突避免和解决。接入协调主要解决在多信道网络环境下，发送节点如何找到自己的目标接收节点的问题，即发送节点和目标接收节点要工作在同一信道--信道交汇问题，这是多信道MAC协议设计需要解决的最为基础的问题。在传统多信道无线网络中，解决信道交汇问题常采用预设专用公共控制信道的方法。然而，在认知无线电网络中当主用户占用该专用公共控制信道之后，整个网络将无法使用该专用控制信道协商数据信道分配，更为严重的是网络无法通过该专用公共控制信道协商建立新的公共控制信道以维持网络正常运行。在认知无线电网络中采用这种集中式策略解决信道交汇问题的同时带来了网络单点失效的问题，因而这种简单方法在认知无线电网络中不可取。为了提高对主用户活动的鲁棒性，基于信道跳转(channel hopping)的策略成为目前认知无线电网络中解决信道交汇问题的一个新途径，这种策略给予了认知节点充分的信道选择灵活性，但是却大大提高了发送者和自己目标接收者完成信道交汇的难度，特别是在分布式认知无线电网络中，由于缺乏统一协调者管理认知节点的信道跳转模式且认知节点事先并不知道彼此的信道跳转模式，认知节点相互搜索的难度非常大。针对这些问题，常采用的方法是在认知节点上配置多个无线接口(radio)，甚至让无线接口数和信道数相同，虽然这种方法降低了搜索难度，提高了认知节点信道交汇的概率，但是在实际网络中显然是不实用的。在由配置单无线接口的认知节点组成的认知无线电网络中，为了保证发送节点和接收节点能在有限时间内完成信道交汇，大量研究工作聚焦在节点信道跳转模式的设计上，这些工作的最大缺点是信道交汇的时延受信道数和主用户活动的影响大。

 

    我们研究工作是针对由单无线接口认知节点组成的分布式认知无线电网络，重点不是研究更加高效的信道跳转模式，而是采用邻居协作的方式，通过雇用邻居节点的无线接口成为发送节点的虚拟无线接口，使发送节点具备多无线接口的能力，从而提高搜索接收节点效率和信道交汇的概率。这种采用虚拟无线接口的信道交汇框架可以提高现有信道跳转模式对信道数和主用户活动的鲁棒性以及信道交汇的时间效率。

 

参与人员：刘权

 

论文发表：

Quan Liu, Deming Pang, Gang Hu, Xiaodong Wang, and Xingming Zhou, "A Neighbor Cooperation Framework for Time-efficient Asynchronous Channel Hopping Rendezvous in Cognitive Radio Networks," IEEE International Symposium on Dynamic Spectrum Access Networks (DySPAN)， pp.506-516,2012