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认知无线电作为最有希望实现动态频谱接入,缓解当前无线电频谱资源紧缺的一种新技术受到了专家学者们的广泛关注。同时,在军事通信领域,认知无线电在提高频谱资源管理效率以及抗干扰通信等领域也有巨大的应用空间。MAC层协议作为实现认知无线电网络的重要组成部分得到了深入的研究,但当前的主要研究都集中在信道交汇,频谱检测和频谱接入等方向,认知无线电网络中的时间同步问题鲜有见诸文献。更进一步的,在认知无线电网络中,时间同步问题与控制信道设计问题紧密相连。基于以上事实,本文将研究基于簇的认知无线电网络中的时间信息建立问题,控制信道设计问题和时间精同步问题。本文的主要研究工作和贡献为:(1)设计了基于One-Way同步算法的时间同步建立协议。本文给出了时间同步建立协议的详细描述,同时推导了在无主用户活动下One-Way同步建立算法的均方性能的解析解,给出了同步算法在不同主用户活动强度下的均方性能变化趋势的近似公式。算法性能的蒙特卡罗仿真证明了以上公式的正确性,并且验证了One-Way时间同步算法的有效性和对主用户活动的鲁棒性。(2)提出了动态分相控制信道设计方案。从多信道网络的角度出发,本文讨论了认知无线电网络中的控制信道设计问题,并最终选择分相控制信道作为设计方案。针对分相控制信道的性能对控制信息长度和数据长度敏感这一特性,文章着重研究了预约窗口和数据传输窗口比例的优化问题,并由此提出了动态分相控制信道协议。最后,性能仿真将证明所提出的动态分相算法要优于MMAC分相算法及MAP分相算法。(3)提出了基于Four-Way同步算法的时间精同步协议。基于分相控制信道结构,文章提出了一种分时地利用公共控制信道中的One-Way时间报文和数据信道中的Two-Way时间报文的Four-Way时间同步算法。在性能仿真中,Four-Way时间同步算法显示出了较One-Way同步算法和Two-Way同步算法更优越的性能。