基于波束赋形的太赫兹无线个域网定向MAC协议研究

发布时间：2020-08-20 15:38

【摘要】：随着用户对无线网络中数据速率的需求不断增长,通信传输所需的带宽也在不断地增长,利用传统频段进行通信已经不能满足人们的需求。利用THz频段进行通信成为一种潜在的解决方式,太赫兹无线个域网利用该频段所拥有的巨大可用带宽提供超高数据速率(≥10Gbps)。本文通过分析IEEE 802.15.3c、IEEE 802.11ad、ENBLT-MAC以及ACAP-MAC等MAC协议的优缺点,综合考虑太赫兹信号的特点,对现有的波束赋形训练方案进行了深入研究,并提出了两种新的MAC协议TRFD-MAC(Time-slot Reuse based Fast Directional MAC protocol for terahertz wireless personal access network)和HED-MAC(High Efficiency Directional MAC protocol)。1.针对现有太赫兹无线网络定向MAC协议存在的入网时延过大、波束训练开销过高以及Beacon、S-CAP子时段利用不足等问题,提出了一种基于时隙复用的太赫兹无线个域网快速定向MAC协议TRFD-MAC。TRFD-MAC主要包含以下四个机制:反向监听偏移重发机制,该机制利用RSSI(Received Signal Strength Indication)和反向监听减小同扇区节点的碰撞概率。全网波束赋形训练机制,该机制采用全网协同波束训练的方式来降低节点间波束训练开销。机会性复用定向Beacon子时段和机会性复用Regular S-CAP时段机制,这两个机制通过时隙复用的方式实现了控制帧(Beacon帧、时隙请求回复帧)和数据帧在同一时隙中的传输。仿真结果表明,与IEEE 802.15.3c、IEEE 802.11ad和ENBLT-MAC协议相比,TRFD-MAC协议在平均入网时延、波束训练开销、MAC层吞吐量、数据平均延迟和数据帧传输成功率等性能指标方面均有明显改善。2.针对现有太赫兹无线网络定向MAC协议存在的冗余单节点扇区时段分配和波束赋形训练开销过大、用时过长等问题,提出了一种太赫兹无线个域网高效定向MAC协议HED-MAC。HED-MAC通过利用冗余单节点扇区传输下行数据、基于时间计算减少目的节点发帧和基于历史信息减少节点发帧等机制,使得控制开销得以极大降低,Regular S-CAP时段分配更加合理。最后总结全文,并指出进一步研究方向。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN92
【图文】：

示意图,波束,级别,波束赋形

文第 2 章 THz 无线个域网定向 MAC 协议分析，单信道波束赋形训练和辅助波束赋形赋形训练而言，第一个优点是：它能够链路的信噪比进行比较，并从中选择出个选择的结果可能是收发端之间的一条链路(当直视链路受到障碍物遮挡时)训练的节点，支持单信道波束赋形训练一套收发天线。为了使其成本进一步降择上文所提到的对称天线系统。

网络模型,扇区,节点,场景

本文在变换场景时同时增加单节点扇区和多节点扇区(包含 2 个节点和 3 个节点)。如图3.16 所示，在 4 节点场景中，3 个普通节点分别在中心节点的三个扇区中。而在 7节点场景中，增加了一个只包含单节点的扇区和一个包含了多个节点的扇区。在随后的 10 节点场景、13 节点场景和 16 节点场景中节点也按照这个规律放置。

节点模,模块,阶段

论文第 3 章基于时隙复用的 THz 无线个域nterface 模块：检测 MAC 地址是否冲突。该C 地址是否重复。如果重复则报错。如果 M复的 MAC 地址。块：实现 MAC 协议的所有功能。所提新机制模块是无线电发射机模块。该模块将无线电的是 tagain 阶段。该阶段主要计算发射天线模块是无线电接收机模块。该模块将无线电是 ragain 阶段和 ecc 阶段。ragain 阶段主要计信噪比进行检测。如果计算出来的接收信

【参考文献】