基于可重构天线的WLAN干扰抑制算法研究
本文关键词： 可重构天线 无线局域网 干扰抑制 定向MAC 出处：《西安电子科技大学》2014年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：随着各类智能终端对随时随地接入互联网这一需求的急剧增加,无线局域网以其灵活性和移动性得到广泛关注,部署和应用出现井喷式增长。而天线技术的发展给网络性能的提升带来很大空间,其中可重构天线是一种能够利用电子、机械等方法在多个工作模式间进行切换,以适应环境变化以优化系统性能的技术。相比于传统全向天线,方向图可重构天线充分利用其根据信道环境和通信系统实时重构方向图这一特性,抑制节点间干扰,增加并行传输节点对数目,故将可重构天线技术引入到无线局域网中成为颇有价值的研究方向。传统无线局域网的工作机制建立在节点配置全向天线的前提之下,IEEE802.11作为使用最广的系列协议表现出良好的性能。方向图可重构天线在多个工作模式下具有明显的方向性,因此在现有协议下引入定向隐藏节点、聋节点、增益不对称等新的问题。本文在研究面向定向天线的典型媒体接入控制协议的基础上,针对其缺点及方向图可重构天线的特性,提出了基于空闲节点辅助的定向MAC协议——IDA-DMAC。IDA-DMAC利用现有协议中的握手信号进行信道预约,通过网络分配矢量维护节点多个工作模式的可用状态,实时有效的缓存各节点传输状况。网络中的空闲节点利用自身维护的信息判断当前网络的干扰情况,并在干扰发生时发送数据包抑制节点间同频干扰。IDA-DMAC机制实现网络干扰抑制,将可重构天线有效地应用于无线局域网。此外,结合可重构天线的特性和无线局域网干扰问题,本文在传统马尔科夫理论分析模型的基础上,建立了考虑物理层捕获效应、隐藏终端问题的数学模型。利用这一模型,从并行节点传输对数目和吞吐量两方面进行分析,验证了IDA-DMAC机制的有效性。理论分析结果表明,可重构天线的引入带来了无线局域网吞吐量的提升和并行传输能力的增强。
[Abstract]:With the rapid increase of the demand for all kinds of intelligent terminals to access the Internet anytime and anywhere, WLAN has received extensive attention because of its flexibility and mobility. The development of antenna technology brings a lot of space to the improvement of network performance, among which the reconfigurable antenna is a kind of antenna that can make use of electronics. Techniques such as mechanical switching between multiple operating modes to adapt to environmental changes to optimize system performance compared with conventional omnidirectional antennas. Pattern reconfigurable antenna makes full use of the characteristics of real-time reconstructing pattern in channel environment and communication system to suppress inter-node interference and increase the number of parallel transmission node pairs. Therefore, it is a valuable research direction to introduce the reconfigurable antenna technology into WLAN. The traditional WLAN working mechanism is based on the premise that nodes are equipped with omnidirectional antennas. IEEE802.11 performs well as the most widely used series of protocols. Pattern reconfigurable antennas have obvious directionality in multiple modes of operation. Therefore, some new problems, such as directional hidden node, deafness node and gain asymmetry, are introduced under the existing protocols. In this paper, a typical media access control protocol for directional antenna is studied. Aiming at its shortcomings and the characteristics of reconfigurable antenna with pattern. This paper proposes a directional MAC protocol based on idle node-assisted IDA-DMAC.IDA-DMAC, which uses the handshake signals in the existing protocols for channel reservation. Through the network assignment vector to maintain the available state of multiple working modes of the nodes, the transmission status of each node can be effectively cached in real time. The idle nodes in the network use the information maintained by themselves to judge the interference of the current network. At the same time, the network interference suppression is realized by sending packets to suppress the same frequency interference between nodes. Besides, the reconfigurable antenna is applied to WLAN effectively. Considering the characteristics of the reconfigurable antenna and the interference problem of WLAN, based on the traditional Markov theory analysis model, the physical layer capture effect is established. The mathematical model of hidden terminal problem is used to analyze the number and throughput of parallel node transmission pairs to verify the effectiveness of IDA-DMAC mechanism. The introduction of reconfigurable antennas has improved the throughput of WLAN and enhanced the parallel transmission capability.
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN925.93;TN972
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，本文编号：1443803
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