基于波束成形天線網(wǎng)絡(luò)時間同步技術(shù)研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)越來越多出現(xiàn)在現(xiàn)實場景中，作為一種無線自組織對等網(wǎng)絡(luò)，它無需中心基礎(chǔ)設(shè)施就可以正常工作。波束成形天線是一種智能天線，相比較全向天線具有傳輸距離長、抗干擾能力強、空間復用系數(shù)高等優(yōu)點，將波束成形天線與無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合將帶來性能上的提升。
　　然而波束成形天線的引入也給網(wǎng)絡(luò)帶來了很多問題，配備波束成形天線的自組織網(wǎng)絡(luò)時間自同步困難，導致基于時間同步的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議性能明顯下降。同時節(jié)點的

2、移動將造成網(wǎng)絡(luò)拓撲動態(tài)變化，而波束成形天線波束集中的特性使得節(jié)點適應網(wǎng)絡(luò)變化需要花費更多的時間。
　　時間同步是無線分布式網(wǎng)絡(luò)的支撐性技術(shù)，眾多 MAC層協(xié)議與上層應用都建立在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點同步的基礎(chǔ)上。
　　本文針對于基于波束成形天線的準靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)提出一種異步時間掃描的同步算法。算法分為根節(jié)點選舉，精同步兩個階段。選舉階段，系統(tǒng)選擇連接性最大節(jié)點為網(wǎng)絡(luò)根節(jié)點；同步階段，根節(jié)點的鄰居節(jié)點與根結(jié)點成對同步，同步后再作為參考節(jié)點向外傳播

3、同步信息，最終達到全網(wǎng)同步。本文對選舉階段的選舉策略和精同步階段的開銷以及同步誤差進行了理論分析。本文同時還針對同步階段提出一種生成樹層級優(yōu)化策略，能夠顯著降低同步開銷。仿真結(jié)果表明本文提出的同步算法可以高效解決波束成形天線網(wǎng)絡(luò)的時間同步問題，同時降低通信開銷。
　　針對動態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓撲變化，本文提出一種結(jié)合拓撲維護的分簇時間同步算法，該算法分為選舉、分簇、同步、維護四個階段。選舉階段選舉度最大的節(jié)點作為網(wǎng)絡(luò)根節(jié)點；分簇階段在網(wǎng)絡(luò)時間