近年来，物联网和移动互联网的高速发展对无线网络的网络速率、连接密度、链路时延和用户体验提出了更高的要求。随着通信技术的发展和硬件性能的提升，认知无线电、软件定义网络、感知网络、软件定义空中接口等概念被相继提出，具有环境感知能力的无线网络逐渐走入学术界和工业界的视野。与传统无线网络相比，这样的无线网络能够感知、分析和理解网络环境，实时调整网络参数，从而适应网络环境的变化，是未来无线网络发展的新方向。
　　本论文立足于无线网络的真实环境和实际场景，对基于环境感知的无线网络接入方案展开详细研究。首先研究复杂网络环境中的信道感知方法，包括统计信道状态获取和瞬时信道状态预测。然后针对海量接入和灾难救援两种实际场景，分别提出基于信道感知的无线网络接入方案。本研究的主要内容和贡献如下：
　　1.针对具有非平稳和快变特性的网络环境提出信道感知方案。随着高速铁路、车联网等应用的出现和大规模天线阵列、毫米波、超密集网络等技术的应用，无线信道在时间和空间维度上均表现出非平稳和快变特性，传统无线网络的远场传输和信道广义平稳假设不再成立，传统信道感知方法无法实时、准确地获取信道状态。因此，本论文提出基于散射簇时空分布的信道建模方法、边缘检测辅助的统计信道状态获取方法和联合数据检测的瞬时信道状态预测方法。首先，针对时、空非平稳快变环境下的信道特性展开研究，提出基于散射簇时空分布的信道建模方法。随后，基于该信道模型提出边缘检测辅助的统计信道状态获取方法，通过采集和处理蜂窝小区内的信道数据，利用边缘检测技术将非平稳蜂窝小区划分为若干个平稳的子区域，再通过信道估计获取统计信道状态。与此同时，基于该信道模型提出联合数据检测的瞬时信道状态预测方法，先利用导频信号完成初始信道估计，然后进行数据检测，再将检测到的数据视为导频，跟踪信道变化，实现瞬时信道状态的预测。应用上述方法能够有效提升非平稳快变环境下无线网络的信道感知能力，为后续的无线网络接入方案设计提供先决条件。
　　2.针对海量接入场景提出无线网络接入方案。在物联网、智慧城市等应用中，大量不同种类、需求迥异的用户给无线网络接入带来巨大挑战。本论文提出信道域非正交多址接入方案和与之匹配的资源调度方法。信道域非正交多址接入方案将可用频谱划分为若干子频带，并依据信道状态和用户需求在子频带上接入用户。在不同子频带上的用户信号相互隔离，而在同一子频带上的用户信号相互重叠，采用频谱映射和干扰抑制接收信号。与此同时，资源调度方法根据感知的信道状态动态地调整用户与子频带的映射关系，以提升频谱效率和接入效率。相较于正交多址接入方案和能量域非正交多址接入方案，所提出的信道域非正交多址接入方案及其资源调度方法最高能够分别获得278%和61%的频谱效率提升以及273%和53%的接入效率提升。
　　3.针对灾难救援场景提出无线网络接入方案。灾难救援场景是在通信基础设施遭到破坏的突发性紧急情况下，综合利用应急通信车、卫星、无人机等提供保障救援通信的场景，关乎受灾用户的生命安全。本论文以受灾用户的救援率最大化为目标，提出基于信道感知和电量反馈的无线网络接入方案和与之匹配的资源调度方法。该方案根据灾难救援通信的任务性和突发性特点，提出由低轨道卫星、无人机和受灾用户组成的空-天-地灾难救援通信网络架构。在此架构下，提出基于信道感知和电量反馈的无线网络接入方案，在空-天通信容量受限情况下优先接入信道较好的无人机中继，在天-地容量受限情况下优先接入电量较低且信道较好的受灾用户，保证电量较低的受灾用户优先接入网络。相较于随机接入方案，所提出的基于信道感知和电量反馈的无线网络接入方案及其资源调度方法最高能够将受灾用户的救援率提升28%。
　　综上所述，本文针对基于环境感知的无线网络接入问题展开研究，提出了一种非平稳快变环境下的信道感知方案，并基于信道感知提出了两种实际应用场景下的无线网络接入方案，对复杂环境下无线网络接入方案设计提供一定的借鉴和参考。