认知无线电中MAC协议识别系统的设计与实现(2)
在认知无线电中，未被授权使用频谱资源的用户（次用户）可以根据当前无线电环境的状态，动态地接入频率信道，在不影响授权用户通信质量的情况下，暂时使用属于主用户的频谱资源[1]。
1.2 国内外研究现状
1999年，Joseph Mitola博士首次提出了认知无线电，2000年，他又在博士论文中对其进一步阐述[3]。认知无线电可以动态地选择不同的无线电参数以及网络协议标准，从而适应外界的无线链路和网络状态。认知无线电技术具有适应各个协议层变化的能力，对提高动态无线网络的性能具有可观的作用[4-5]。
在认知无线电系统中，为了让未授权用户能够感知出与其共存的授权用户信息，了解授权用户的无线电环境使用状态，认知终端需要提取授权用户的MAC层信息（包括传输功率、MAC协议和流量）。所以，研究人员把媒体接入控制（MAC）协议作为认知循环中的无线电参数，提出了很多MAC协议识别技术。以更加智能的机制与技术，使得被未授权用户能够利用识别出的结果来动态改变他们的传输参数，从而提高频谱空洞的利用效率、节约能源、最小化对授权用户的干扰以及促进异构认知无线电网络间的相互通信[6]。
为了让次用户能够更好地利用主用户网络的频谱空洞，一些适合认知无线电系统的MAC协议已被提出。MAC频谱接入功能是判定认知用户能否接入频谱的准则，并规定了其接入的规则，它是最优化频谱分配的前提。在文献[4]中，作者为认知无线电网络设计了一种新颖的适应性MAC协议（AMAC），作者以TDMA和CSMA两种协议为例，设计了一种协议变换的算法，它可根据观察到的网络流量变化来采用不同种类的MAC协议。
在文献[7]中，作者考虑了分布式认知无线电网络的特性，重新设计了基于IEEE802.11的随机接入CSMA/CA协议作为媒体接入控制协议，以适合认知环境，使得认知用户能够动态地利用可用频谱，提高了认知无线电系统性能。
在文献[8]中，作者为区别MAC是基于竞争方式还是基于控制方式展开了研究，并选取TDMA和slotted Aloha协议作为两种方式的代表。由于在流量较大时，采用slotted Aloha协议的用户在传输消息时，互相会产生冲突，而使用TDMA协议的用户则不会。所以两者的发射信号的功率是不一样的。从而作者利用基于模式识别技术的支持向量机（SVMs）对MAC协议进行识别，将两者区分开。
与此同时，为了提高认知无线电网络以及整个通信网络的吞吐量以及频谱利用率，次用户必须充分利用主用户的频谱空洞。于是在文献[9][10]中,认知用户网络采用slotted Aloha协议，与主用户网络分享共同的基于时隙的空闲信道。在文献[11]中,作者提出了基于载波侦听的MAC协议，认知用户可以调整自己的传输功率，与主用户同时进行数据传输，该机制使得认知网络吞吐量与传统的载波侦听MAC协议相比有显著提高。在文献[12]中，认知用户和主用户共享基于时隙的通信信道，其中主用户网络采用TDMA作为媒体接入控制协议，认知用户可以利用主用户的空闲时隙，在空闲时隙中认知用户采用随机接入的slotted Aloha协议，如此提高了认知网络和整个网络的吞吐量，但是该文章没有考虑信道衰落的实际情况。文献[13]也是如此，作者虽然研究了一种新颖的基于分布式接入的slotted Aloha协议的认知无线电网络，并在该文中采用了新的数据包传输策略，但却未在信道衰落的情况下对吞吐量进行分析。
所以，为了更加贴合信道传输的实际情况，文献[14]提出了在瑞利衰落信道下的基于随机接入slotted Aloha协议的认知网络，利用基于TDMA协议的主用户网络的空闲时隙，提高频谱利用率和网络吞吐量。