本文關(guān)鍵詞：超寬帶無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議及功率控制研究

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【摘要】：Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種無基礎(chǔ)設(shè)施支持的移動網(wǎng)絡(luò),具有自組織、無中心、動態(tài)多跳、自適應(yīng)等特點(diǎn)。UWB(Ultra-Wideband,超寬帶)作為一種擁有廣闊應(yīng)用前景的物理層無線通信技術(shù),具有極高的傳輸速率、精確的定位能力、傳輸距離較短等特點(diǎn)。以UWB為Ad Hoc物理層的UWB-Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⒍邇?yōu)勢互補(bǔ),更好的發(fā)揮這兩種技術(shù)的優(yōu)勢,具有重要的現(xiàn)實(shí)研究意義。針對UWB-Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)自身特點(diǎn),本文重點(diǎn)研究UWB-Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)以下幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù):MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)、MAC協(xié)議的功率控制、跨層功率控制。首先,從UWB-Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的物理層特性入手,研究一種針對該網(wǎng)絡(luò)的并發(fā)通信MAC協(xié)議——CT-MAC(Current Transmission-MAC)協(xié)議,設(shè)計(jì)要點(diǎn)一是對不同用戶的數(shù)據(jù)幀和應(yīng)答幀采取特定偽隨機(jī)碼,使報(bào)文在不同信道上傳輸而實(shí)現(xiàn)并發(fā)通信;二是在數(shù)據(jù)幀長度較小時(shí)直接發(fā)送數(shù)據(jù),提高效率;三是動態(tài)設(shè)定沖突域范圍,減少沖突和碰撞。通過對最優(yōu)沖突域的研究發(fā)現(xiàn),帶寬越大則沖突域越小,對帶寬極寬的UWB-Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)制定的CT-MAC協(xié)議將有更小的沖突域范圍。通過與IEEE 802.11DCF協(xié)議相比較,驗(yàn)證了CT-MAC協(xié)議在吞吐量和平均幀時(shí)延的性能更為優(yōu)越。其次,在CT-MAC協(xié)議基礎(chǔ)上加入功率控制機(jī)制,研究CT-MAC/PC協(xié)議,設(shè)計(jì)要點(diǎn)一是通過在控制幀中附加功率值來動態(tài)調(diào)整發(fā)送功率,保證發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)采取的是所需的最小功率。二是以最大功率發(fā)送CTS幀來通知鄰節(jié)點(diǎn)其所能容忍的最大噪聲功率,保證更多節(jié)點(diǎn)的并發(fā)通信。CT-MAC/PC協(xié)議的目標(biāo)是盡量降低能耗的同時(shí)提高吞吐量,即提升網(wǎng)絡(luò)的能量有效性。仿真結(jié)果表明CT-MAC/PC協(xié)議比IEEE 802.11DCF協(xié)議、BASIC協(xié)議在能量消耗、吞吐量、時(shí)延以及能量有效性四個參數(shù)上都更為卓越。最后,針對UWB-Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)傳輸距離短但定位精度高的特點(diǎn),研究多跳環(huán)境下的跨層功率控制機(jī)制。在建立UWB-Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)跨層功率控制模型后,利用蟻群算法進(jìn)行求解:首先在網(wǎng)絡(luò)層根據(jù)蟻群算法按照能耗最小原則找到最優(yōu)路徑,接著在鏈路層采取CT-MAC/PC協(xié)議,仿真結(jié)果表明基于蟻群算法的跨層功率控制比目前成熟應(yīng)用的PARO協(xié)議的能量有效性更好。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1212965