多信道無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中抗干擾動(dòng)態(tài)接入技術(shù)研究.pdf

1、多信道無(wú)線通信允許同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不同節(jié)點(diǎn)接入到互不干擾的信道上進(jìn)行通信，能夠解決傳統(tǒng)單信道無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中頻譜資源競(jìng)爭(zhēng)激烈和存在相互干擾的問題，因此多信道無(wú)線通信逐漸成為當(dāng)前無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域。其中，多信道動(dòng)態(tài)接入技術(shù)在抗干擾無(wú)線組網(wǎng)方面有著廣泛的應(yīng)用前景：當(dāng)存在惡意干擾時(shí)，通信節(jié)點(diǎn)可以動(dòng)態(tài)選擇受干擾程度較輕的信道進(jìn)行通信；即使不存在惡意干擾，在同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信節(jié)點(diǎn)也可以使用不同的信道鏈路同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而一定程度上有效地避免了信

2、道沖突，提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。正是在這樣的背景下，本文以基于多信道動(dòng)態(tài)接入技術(shù)來(lái)提高多信道通信的可靠性和建鏈的高效性為目標(biāo)，圍繞基于專用控制信道的多信道動(dòng)態(tài)接入網(wǎng)絡(luò)仿真模型設(shè)計(jì)與硬件仿真實(shí)現(xiàn)和基于信道跳變的盲匯聚動(dòng)態(tài)接入?yún)f(xié)議的設(shè)計(jì)與優(yōu)化等內(nèi)容展開研究，主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　首先，針對(duì)現(xiàn)有的經(jīng)典HC-MAC協(xié)議中信道感知算法復(fù)雜、協(xié)議實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)性較差的問題，設(shè)計(jì)了一種在硬件設(shè)備上易于實(shí)現(xiàn)且實(shí)時(shí)性較好的基于專用控制信道的多信道動(dòng)態(tài)

3、接入MAC協(xié)議。該協(xié)議不僅具有同類專用控制信道協(xié)議的共同信道結(jié)構(gòu)特性，而且協(xié)議的信道感知算法更加具有實(shí)用性，同時(shí)協(xié)議實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)性也得到顯著增強(qiáng)。該協(xié)議的設(shè)計(jì)為網(wǎng)絡(luò)仿真模型的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)提供了實(shí)踐支撐。
　　其次，結(jié)合離散事件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，將本文設(shè)計(jì)的多信道MAC協(xié)議離散化為幾個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)的事件點(diǎn)，通過分析各事件點(diǎn)之間的推進(jìn)過程和參數(shù)變化，設(shè)計(jì)了一種適用于專用控制信道結(jié)構(gòu)的多信道網(wǎng)絡(luò)離散仿真模型，并通過對(duì)協(xié)議的仿真分析優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)模型中數(shù)據(jù)幀

4、發(fā)送數(shù)量。利用該仿真模型不僅可以真實(shí)反映出專用控制信道結(jié)構(gòu)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響，而且可以更高效地進(jìn)行大規(guī)模的多信道網(wǎng)絡(luò)仿真。
　　然后，針對(duì)不同類型協(xié)議中專用控制信道的協(xié)商瓶頸和時(shí)間同步難以實(shí)現(xiàn)以及平行匯聚的協(xié)商負(fù)載過重的問題，提出了一種可以并行協(xié)商匯聚的基于信道跳變的盲匯聚算法。在不預(yù)知接收節(jié)點(diǎn)的信道跳變序列的情況下，可以使收發(fā)節(jié)點(diǎn)快速高效地在所有共有可用信道上成功匯聚。該算法的實(shí)現(xiàn)無(wú)需專用控制信道、無(wú)需要時(shí)間同步并且可保證全分集的

5、信道匯聚，大大提高了多信道通信中的抗干擾性能和通信鏈路建立的高效性，以及通信網(wǎng)絡(luò)的魯棒性。理論分析和數(shù)值仿真結(jié)果證明了該算法具有快速全分集匯聚的良好性能。
　　最后，結(jié)合GNU Radio軟件工具和USRP2硬件設(shè)備搭建了一個(gè)靈活的多信道無(wú)線通信系統(tǒng)平臺(tái)。為了提高多信道網(wǎng)絡(luò)仿真的真實(shí)性，以本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)仿真模型為框架，在該通信系統(tǒng)平臺(tái)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一個(gè)半實(shí)物網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)。該網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)能夠真實(shí)地模擬多個(gè)節(jié)點(diǎn)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，提高