论文摘要
码分多址是无线通信网络普遍采用的一种技术,它以其抗多径、保密、容量大而得到了广泛应用。本文主要研究基于CDMA的Ad Hoc网络及其关键技术,论文首先介绍了Ad Hoc网络及其基本特点,概述了基于CDMA的Ad Hoc网络的技术发展,然后对Ad Hoc网络中的干扰、负载均衡路由算法（LMSR）、双向预留的媒体接入协议及Ad Hoc网络的物理层技术等进行了深入的研究。Ad Hoc网络是一种自干扰网络,对网络干扰的分析是研究热点之一。本文通过建立基于CDMA的Ad Hoc网络模型,分析了基于CDMA的Ad hoc网络的多址干扰及其对网络的性能影响,提出了泊松分布模型下的信干比与发节点分布密度、衰减均值、码集归一化互相关的数学表达式。该表达式对检测基于CDMA的Ad Hoc网络物理层的多址干扰、避免MAC层的冲突和寻找互相关性能良好的码集有重要作用。研究结果表明,在基于CDMA的Ad Hoc网络中减少多址干扰,提高网络容量,应从以下方面采取措施:（1）在物理层,节点应具有功率检测功能,检测节点间是否彼此进入对方的多址干扰区;（2）在接入层,节点既应具有同道冲突避免措施,同时也要具有多址冲突避免措施;（3）在扩频码集的选择上,要选择异步条件下互相关系数较小的扩频码集;在MAC层,本文提出了一种基于CDMA的多信道MAC双向预留协议——DRC协议（Dual Reservation CDMA-based MAC Protocol）,该协议通过公共信道上的RTG/CTS握手来解决分布式网络中扩频码的动态分配问题,通过捎带ACK帧来实现双向预留机制,实现实时业务的传输问题。双向预留协议使握手已经成功的节点对可使用已选的信道进行持续的双向数据传输,从而减少了公共信道上的握手次数,缓解了公共信道上控制帧的拥塞程度,也由此降低了RTS/CTS帧的冲突率,提高了网络性能。仿真结果表明DRC协议能成功的减少帧冲突,特别是在高负载量的情况下,因为冲突率低导致重传率低,时延缩短一半。该协议与IEEE 802.11中的DCF（Distributed Coordination Function）相比,DRC协议的吞吐量有明显提高。在网络层,解决拥塞、避免局部过热,从而延长网络寿命的一个有效途径是负载均衡。本文提出了一种基于最小均方值的负载均衡路由算法LMSR（LeastMean Square Routing）,其基本思想是计算源、目的节点对之间每条路由的负载均方值,并由目的节点通过比较选择出一条具有最小负载均方值的路由进行数据传输。仿真结果证明,用同等情况下节点负载均方差衡量网络负载均衡性能,与AODV（Ad Hoc on-Demand Distance Vector Routing）和DLAR（DynamicLoad-Aware Routing）协议比较,LMSR比DLAR的负载均方差小一半,为ADOV的六分之一。表明这种算法对网络中的负载能实现很好的均衡作用,从而能有效延长网络生存时间。基于CDMA的Ad Hoc网络的性能在很大程度上还取决于物理层技术,其中扩频码的设计尤其重要。本文提出了一种采用单码实现码分多址的Ad Hoc网络物理层实现方案,该方案应用单码的不同相位序列实现码分信道,从而各节点可自行进行全信道检测,实现分布式的信道分配,减少碰撞。同时,通过信号建模,分析了采用m序列的相移序列作为扩频码集时的多址干扰。分析结果表明,该方案在同等条件下,多址干扰远小于采用其它码集造成的多址干扰。