协同认知无线ad hoc网络容量研究

It is of great interest to explore what extent the primary and secondary network can gain in transmission of their own data in cognitive radio ad hoc networks (CRAHNs). Therefore, this project aims to measure and optimize the capacity of both networks by introducing secondary nodes cooperative communication for primary nodes. Using stochastic geometry, we model the locations of nodes in CRAHNs and describe the cooperative secondary nodes by thinning operation. We propose part-slotted ALOHA MAC protocol and multi-hop route mechanism for cooperative communication of secondary network. We also formulate optimization models of capacity of both networks about the important parameters of part-slotted ALOHA protocol and multi-hop route mechanism, and analyze how the varies of these parameters impact on the capacity gains. The study of this project will provide an important theoretical foundation of future development of CRAHNs.

认知无线ad hoc网络(cognitive radio ad hoc networks, CRAHNs)中，不同频谱优先权的通信节点并存情况下，两个网络能够达到的最大数据传输增益是一个备受关注的课题。本项目拟在认知无线ad hoc网络中引入协同传输，研究当次网络节点能够为主网络协同传输数据时两个网络的容量度量及优化。主要研究内容：利用随机几何理论，建模认知无线ad hoc网络，基于thinning准则描述协同传输节点的位置；提出适用于次网络协同传输的部分时隙ALOHA MAC协议和多跳路由机制；分别建立网络容量关于MAC和路由参数的关系式；构造两个网络容量关于部分时隙ALOHA协议的重要参数和多跳路由参数的优化模型，分析参数的变化对于容量增益的影响。本项目的研究成果将为认知无线ad hoc网络未来的发展提供重要的理论依据。

认知无线ad hoc网络的容量度量和优化，一直是无线通信领域的研究热点之一。本项目主要研究了频谱共享模式下，并存两个网络用户均采用随机几何理论进行建模时，次网络用户辅助主网络用户进行数据传输，以提高其网络可靠性能；同时，主网络用户牺牲一个时隙内的部分传输时间以换取次网络用户带来的可靠性增益。提出了该模型下切实可行的MAC接入协议——部分时隙ALOHA协议；在遵循该协议情况下，给出了主、次网络的容量度量——传送容量；并以该容量为目标，针对网络重要参数如：次网络用户接入概率、次网络用户节点密度进行了优化。本项目的研究成果将为认知无线ad hoc网络协同传输的良好实现以及性能提高提供重要的理论依据。