无线传感器网络中基于认知无线电的动态频谱感知技术研究

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1、单位代码：10293密级：硕士学位论文论文题目：无线传感器网络中基于认知无线电的动态频谱感知技术研究学号1011010404姓名胡广红导师杨震教授学科专业信号与信息处理研究方向无线通信与信号处理技术申请学位类别工学硕士论文提交日期2014年2月万方数据ResearchonTechnologiesofDynamicSpectrumSensingbasedonCognitiveRadioinWirelessSensorNetworksThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommuni

2、cationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByHuGuanghongSupervisor:Prof.YangZhenFebruary2014万方数据南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文

3、及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。研究生签名：日期：南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：导师签名：日期：万方数据摘要无线传感器网络WSN是一种发展十分迅速且用途广泛的无线通信网络技

4、术，由于其庞大的无线传感器节点需要感知并传输外界信息，必然需要有随时可以使用的无线通信频谱资源。然而随着无线通信的发展，随之而来的问题是频谱资源的稀缺，这给WSN的广泛应用带来了障碍。本文将认知无线电技术应用于无线传感器网络中，研究这种场景下的动态频谱感知技术，从而在授权频段中检测空闲频谱，以此来缓解频谱资源稀缺的问题，同时提高频谱资源的使用效率和无线传感器网络的吞吐量。本文研究的内容是无线传感器网络中基于认知无线电的动态频谱感知技术，认知用户在不影响授权用户工作的前提下机会的使用空闲频谱资源。因此本文首先对传统的无线传感器网络进行分析，

5、并提出了其不足之处，在此基础上建立了一种无线认知传感器网（CR-WSN网络）模型，并给出了这种无线认知传感器网络的频谱感知模型。通过MATLAB仿真平台，用实验验证了在AWGN信道和Rayleigh衰落信道条件中的频谱感知情况。后面又提出了一种采用LEACH协议分簇网络结构的基于预测机制的频谱感知方案，它是通过对当前和过去信道的状态合理选取节点进行频谱感知，在上次检测结果基础之上的一种优化的频谱感知方法。无线传感器网络是一种以数据为中心的网络系统，单信道频谱感知技术难以满足其大数据量传输的要求，因此文中进一步讨论了多信道频谱感知技术，针对

6、丢包率和系统吞吐量进行分析，仿真结果表明多信道频谱感知技术降低了sink节点丢包率的同时还大大提高了系统的吞吐量。最后，本文基于多信道频谱感知技术基础之上结合多信道MAC机制提出了一种适合无线传感器网络的多信道机会路由协议MORP。该路由方案提出了一种基于权值的竞争节点路由选取方法。仿真结果表明本文提出的MORP协议不仅提高了WSN网络中sink节点的吞吐量而且还进一步降低了sink节点接收数据包的时延。关键词:无线传感器网络、认知无线电、预测机制，多信道频谱感知、吞吐量、机会路由协议I万方数据AbstractWirelessSensor

7、Networkisawirelesscommunicationnetworktechnologywhichdevelopingveryrapidlyandusedwidely.Becauseitslargeamountofwirelessnodesneedtotransmitandsenseoutsideinformation,itmusthavewirelessspectrumresourcesthatcanbeusedatanytime.Withthedevelopmentofwirelesscommunication,asecond

8、questionisscarcespectrumresources,whichbringsobstacletothewideapplicationofWSN.Thisarticleintrod