基于CDMA的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、碼分多址是無線通信網(wǎng)絡(luò)普遍采用的一種技術(shù)，它以其抗多徑、保密、容量大而得到了廣泛應(yīng)用。本文主要研究基于CDMA的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)及其關(guān)鍵技術(shù)，論文首先介紹了Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)及其基本特點，概述了基于CDMA的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展，然后對Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的干擾、負(fù)載均衡路由算法(LMSR)、雙向預(yù)留的媒體接入?yún)f(xié)議及Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的物理層技術(shù)等進(jìn)行了深入的研究。 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種自干擾網(wǎng)絡(luò)，對網(wǎng)絡(luò)干擾的分析是研究熱點之

2、一。本文通過建立基于CDMA的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)模型，分析了基于CDMA的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的多址干擾及其對網(wǎng)絡(luò)的性能影響，提出了泊松分布模型下的信干比與發(fā)節(jié)點分布密度、衰減均值、碼集歸一化互相關(guān)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。該表達(dá)式對檢測基于CDMA的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)物理層的多址干擾、避免MAC層的沖突和尋找互相關(guān)性能良好的碼集有重要作用。研究結(jié)果表明，在基于CDMA的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中減少多址干擾，提高網(wǎng)絡(luò)容量，應(yīng)從以下方面采取措施： (1)在

3、物理層，節(jié)點應(yīng)具有功率檢測功能，檢測節(jié)點間是否彼此進(jìn)入對方的多址干擾區(qū)； (2)在接入層，節(jié)點既應(yīng)具有同道沖突避免措施，同時也要具有多址沖突避免措施： (3)在擴(kuò)頻碼集的選擇上，要選擇異步條件下互相關(guān)系數(shù)較小的擴(kuò)頻碼集； 在MAC層，本文提出了一種基于CDMA的多信道MAC雙向預(yù)留協(xié)議--DRC協(xié)議(Dual Reservation CDMA-based MAC Protocol)，該協(xié)議通過公共信道上的RTS/

4、CTS握手來解決分布式網(wǎng)絡(luò)中擴(kuò)頻碼的動態(tài)分配問題，通過捎帶ACK幀來實現(xiàn)雙向預(yù)留機(jī)制，實現(xiàn)實時業(yè)務(wù)的傳輸問題。雙向預(yù)留協(xié)議使握手已經(jīng)成功的節(jié)點對可使用已選的信道進(jìn)行持續(xù)的雙向數(shù)據(jù)傳輸，從而減少了公共信道上的握手次數(shù)，緩解了公共信道上控制幀的擁塞程度，也由此降低了RTS/CTS幀的沖突率，提高了網(wǎng)絡(luò)性能。仿真結(jié)果表明DRC協(xié)議能成功的減少幀沖突，特別是在高負(fù)載量的情況下，因為沖突率低導(dǎo)致重傳率低，時延縮短一半。該協(xié)議與IEEE 802.1

5、1中的DCF(Distributed Coordination Function)相比，DRC協(xié)議的吞吐量有明顯提高。在網(wǎng)絡(luò)層，解決擁塞、避免局部過熱，從而延長網(wǎng)絡(luò)壽命的一個有效途徑是負(fù)載均衡。本文提出了一種基于最小均方值的負(fù)載均衡路由算法LMSR(LeastMean Square Routing)，其基本思想是計算源、目的節(jié)點對之間每條路由的負(fù)載均方值，并由目的節(jié)點通過比較選擇出一條具有最小負(fù)載均方值的路由進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。仿真結(jié)果證明，

6、用同等情況下節(jié)點負(fù)載均方差衡量網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡性能，與AODV(Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing)和DLAR(DynamicLoad-Aware Routing)協(xié)議比較，LMSR比DLAR的負(fù)載均方差小一半，為ADOV的六分之一。表明這種算法對網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載能實現(xiàn)很好的均衡作用，從而能有效延長網(wǎng)絡(luò)生存時間。 基于CDMA的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的性能在很大程度上還取決于物理層技術(shù)，其中擴(kuò)頻碼