多信道认知无线电网络的联合协作频谱感知与 MAC 协议设计

本文提出了一种用于多信道认知无线电网络 (CRNs) 的半分布式协作频谱感知 (SDCSS) 与信道接入框架。特别是，我们考虑了一种 SDCSS 方案，其中次级用户 (SUs) 执行感知并相互交换感知结果以定位频谱空洞。此外，我们设计了一种基于$p$-持续 CSMA 的认知 MAC 协议，集成 SDCSS 以实现 SUs 之间的高效频谱共享。随后，我们进行了吞吐量分析，并开发了一种算法来确定频谱感知和接入参数，以在给定信道感知集分配的情况下最大化吞吐量。此外，我们考虑了 SUs 的频谱感知集优化问题，以最大化整体系统吞吐量。我们提出了穷举搜索和低复杂度贪婪算法来确定 SUs 的感知集，并分析了它们的复杂度。我们还展示了如何将我们的设计和分析扩展以考虑报告错误。最后，通过大量的数值结果展示了我们优化设计框架相对于非优化设计的显著性能增益，以及不同协议参数对吞吐量性能的影响。