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随着无线网络的逐步演进,多用户、高速率、低功耗、异构化和智能化的数据通信已然成为了分布式多址接入控制（Medium Access Control,MAC）设计中所考虑的重要因素,因而高效的MAC设计成为了当前聚焦的研究热点之一。众所周知,基于IEEE802.11系列标准的接入机制作为无线局域网（Wireless Local Area Network,WLAN）中的主流多址接入方式,以其低复杂度、低成本、高速率等优势获得了工业界和学术界的广泛认可。然而,随着无线网络逐渐向多元化和复杂化发展,基于随机竞争的分布式多址接入方法将面临接入效率、传输可靠性、能量消耗等诸多方面的严峻考验。针对以上几方面的技术挑战,本文的主要研究内容为基于分布式预约的混合多址接入方法。主要创新点概括如下:1、针对密集无线分布式网络中采用传统的载波侦听多路访问/冲突避免（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance,CSMA/CA）随机接入时所面临的低效率、高冲突以及数据分组传输可靠性低等问题,提出了一种基于多步时隙预约的混合分布式多址接入方法（Time-slot Reservation based Medium Access Control,TR-MAC）。该方法通过使用控制子帧和数据子帧将预约协商过程和数据通信过程独立开来。通过控制子帧内的随机竞争过程及控制握手协商出未来数据子帧内的多个无冲突的数据传输时隙,从而降低网络冲突,减少协商开销,并为数据传输提供服务质量（Quality of Service,Qo S）保障。此外,通过构建二维马尔科夫链（Markov Chain）模型对所提方法的吞吐量性能进行分析,并优化了该方法中控制子帧和数据子帧的占比,从而最大化网络吞吐量。2、针对控制握手和数据传输两个过程中使用相同发送功率而导致的通信链路干扰和低数据传输效率问题,提出了联合功率控制与时隙预约的分布式多址接入方法（Power-control with Time-slot Reservation based Medium Access Control,PTR-MAC）。用户通过该方法来协商数据传输功率并进行多步时隙预约,使得用户在数据传输期间能够以较小的发送功率完成数据传输,从而降低通信链路间的干扰并实现链路间的并行传输。因此,PTR-MAC方法可以进一步提升信道利用率。此外,对所提的PTR-MAC方法的时隙利用率上限和吞吐量进行了性能分析,并通过优化建模来最大化PTR-MAC的吞吐量。3、针对单信道环境下的低通信容量问题,提出了多信道多时隙联合预约的分布式接入方法（Channel with Time-slot Reservation Medium Access Control,CTR-MAC）。该方法将单信道通信扩展为多信道通信,并通过多信道技术和预约技术的结合,在公共控制信道上实现了数据信道和传输时隙的协商和预约,从而大大提升了用户间的并行通信能力。此外,基于第二章构建的Markov模型,对多信道环境下的MAC方法的吞吐量进行了分析,并通过构建的优化问题来最大化CTR-MAC方法的网络吞吐量。4、针对背反射通信中超低能耗设备的多址接入问题,将分布式预约MAC方法应用于Wi-Fi支持下的分布式背反射通信网络中。该方法利用现有的Wi-Fi构架并结合能量采集技术支持超低能耗情况下的背反射通信。通过Wi-Fi接入点（Access Point,AP）将Wi-Fi站点通信与背反射通信在时间上区分开,从而使得Wi-Fi站点通信与背反射通信互不干扰。在背反射通信期间,Wi-Fi站点的通信被中止,背反设备则利用AP发出的激励信号来预约未来多次的背反射数据传输机会,从而提升背反射通信的接入效率。而当Wi-Fi站点开始通信时,所有的背反设备则进行能量采集。此外,通过Markov建模分析了所提方法的吞吐量性能,并对所提MAC设计中的参数进行优化以最大化网络的总吞吐量。5、针对授权频谱辅助接入（Long Term Evolution-Licensed Assisted Access,LTE-LAA）体系和Wi-Fi体系在未授权频段上的资源共享问题,首先将全双工技术引入到LTE-LAA/Wi-Fi异构共存网络中,提出基于全双工载波侦听的共存MAC方法。该方法使得Wi-Fi体系中的用户具有边侦听边发送的能力,即Wi-Fi用户在发送数据的同时可侦听网络中其他用户的通信状况,从而有效降低网络冲突并提升信道利用率。此外,针对该方法构建基于两类侦听错误的Markov模型,分别分析了LTE-LAA体系和Wi-Fi体系的吞吐量性能。其次,针对LTE-LAA/Wi-Fi异构共存网络场景,为了进一步保障Wi-Fi用户在未授权频段的权益不受LTE-LAA用户竞争所带来的影响,在全双工载波侦听基础上将分布式预约MAC方法应用到LTE-LAA/Wi-Fi异构共存网中,提出了全双工分布式预约MAC方法。该方法对Wi-Fi用户联合使用全双工技术与信道预约技术,使得全双工Wi-Fi用户可以预约多次信道使用机会,从而保障了Wi-Fi体系的有效接入并提升了LTE-LAA/Wi-Fi异构共存网络的整体性能。