无线Mesh通信系统的网络同步技术研究

发布时间：2020-05-21 21:48

【摘要】：无线Mesh通信系统作为一种宽带无线网络结构,具有多跳、自组织、自愈合等特点,是一种高容量、高速率的分布式网络。无线Mesh通信系统以无线、多跳的方式组网,网络拓扑结构为网状结构,因此还具有可靠性高、网络覆盖范围大、部署成本低等特点。在无线Mesh通信系统的众多关键技术中,同步技术负责实现定时同步以及载波频率同步,因此同步技术对无线Mesh通信系统的重要性不言而喻。由于无线Mesh通信系统中没有中心基站的存在,因此与传统网络结构的同步不同,无线Mesh网络的同步只能通过节点之间的信息交互来完成,这就给同步的实现带来了挑战。本文在无线Mesh通信系统的结构下,主要研究了无线Mesh通信系统的分布式同步算法,同时给出了一种无线Mesh通信系统的系统设计方案。首先,本文分析了无线Mesh通信系统的典型结构及其特点,并介绍了无线Mesh通信系统中的同步算法与传统同步算法的区别。然后分析了分布式网络同步算法的两种典型分类。另外,本文研究了同步性能对无线Mesh通信系统的影响,并就三种典型的同步算法进行了分析与研究。其次,本文设计了无线Mesh通信系统的一种系统方案,依次给出了帧结构设计和新节点接入过程等内容。本文提出了节点之间交互数据的构造以及广播方式。然后,介绍了路径损耗、阴影衰落和多径衰落等无线信道的衰落特性,并在此基础上针对所涉及系统方案的不同应用场景进行了链路预算。然后,本文基于第三章中的系统方案设计提出了一种分布式同步算法。本文给出了分布式定时同步算法的设计方案,包括网络中用户选取参考节点的方法以及分布式同步算法的流程。本文介绍和分析了三种不同的针对基于ZC序列构造的同步信号的检测算法,包括直接互相关检测算法、差分相关检测算法和M段相关检测算法,并通过仿真分析了这三种同步信号检测算法在噪声性能以及抵抗频偏性能上的差异,仿真结果表明,直接互相关检测算法的噪声性能最佳,而差分相关算法的抵抗频偏的性能最佳。最后,本文给出了提出的分布式同步算法的仿真分析。本文介绍了接收端整体方案的设计,并重点介绍和分析了频偏估计算法,同时针对不同频偏估计算法的性能进行了仿真分析,仿真表明,分2段相关频偏估计算法在进行小数倍频偏估计时具有较高的精度,分4段相关检测算法具有更大的频偏估计范围,可以用于整数倍频偏的估计。本文在两种不同场景下通过仿真分析了提出的分布式定时同步算法的性能。仿真结果表明,本文提出的分布式同步算法具有良好的同步性能,同时网络中用户分布的疏密程度会对算法的性能造成影响,用户分布得越密集,算法的同步性能越好。
【图文】：

骨干,客户端,网络结构,网路结构

Mesh图 1.1 骨干型 Mesh 网路结构骨干型 Mesh 网络结构如图1.1所示，分为上下两层：上层由接入点、Mesh 路由器和 Mesh 网关组成，构成主干网络，通过无线 Mesh 网关接入 Internet 等外网。Mesh 客户端通过接入点接入网络中，并通过 Mesh 路由器的转发与其他终端进行通信，Mesh客户端之间是不能直接进行通信的。骨干型 Mesh 网络结构的优势在于可以兼容市场上已有的多种设备，降低了建网成本，同时也可以提高网络的稳定性，其缺点在于客户端之间不能够直接进行通信。（2）客户端型 Mesh 网络结构Mesh图 1.2 客户端型 Mesh 网路结构客户端型 Mesh 网络结构如图1.2所示，主要由具有路由功能的 Mesh 客户端组成。Mesh 客户端之间形成类似 AD Hoc 网络的结构模式，节点可以具有移动性，网络的拓2

客户端,网路结构,移动性,结构模式

Mesh图 1.2 客户端型 Mesh 网路结构客户端型 Mesh 网络结构如图1.2所示，主要由具有路由功能的 Mesh 客户端组成。Mesh 客户端之间形成类似 AD Hoc 网络的结构模式，节点可以具有移动性，网络的拓2
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5

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