分布式高速无线个域网同步及无线资源管理技术研究

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各种智能化、小型化的无线终端和智能家庭终端的大量出现,它们之间的信息共享与数据交换需求极大地推动了高速无线个域网(High-Rate Wireless Personal Area Network)技术的发展,使其成为目前无线通信领域的研究热点。围绕高速无线个域网技术标准的讨论一直在进行中,从IEEE802.15.3到802.15.3a、802.15,3c,直至2005年12月国际标准ECMA-368/369的颁布。 在分布式高速WPAN中,终端设备是随机地、可移动地分散在网络中,形成了类似于Ad Hoc网络的对等式网络架构,同步是其首要解决的问题。其次,分布式高速WPAN无线传输数据、图像、音视频等多媒体业务的任务促使无线资源管理成为其关键技术。在此背景下,本学位论文对基于ECMA-368协议的分布式高速WPAN的同步技术和无线资源管理技术进行探讨和创新。 以无线个域网知识和同步、无线资源管理的基本概念为基础,论文首先阐述了ECMA-368 MAC协议规范的网同步技术和信道分配机制、功率控制技术、分组调度算法以及信道接入控制技术四种无线资源管理技术。 接下来,论文第三章针对分布式高速WPAN内同时存在多个扩展信标群且BPs未交迭的情况,在现有ECMA-368协议给出的实现多扩展信标群同步的网同步算法的基础上,提出了一种基于扩展信标群合并权重的网同步改进算法,并对两种算法进行了理论研究和仿真分析,结果表明该网同步改进算法不仅能大大减少网络同步过程花费的时间,还能减少设备因为同步调整而导致的数据通信中断,并且网络规模越大,网同步改进算法的性能优势越明显。 论文第四章深入研究了ECMA-368协议支持的DRP信道接入控制技术,首先给出了一种基于服务间隔的MAS预留分配方法,用于设备通过DRP方式接入信道时确定在超帧中预留的MAS数目和位置,然后比较了在MAS预留块中分别使用标准支持的两种数据传输方式发送DRP数据时系统的吞吐率性能,得出结论:突发数据传输方式能更合理、高效地利用预留的有限信道资源,而且在信道状况比较好时,还能使用MAC业务数据单元(MSDU,MAC Service Data Unit)聚合技术进一步提高系统的性能。 论文最后深入研究了ECMA-368协议支持的另一种PCA信道接入控制技术,针对其在的分布式多跳单径路由高速WPAN内存在的多跳传输长时延问题,提出了一种跨层设计的提高型PCA算法。仿真结果表明,提高型PCA算法在不降低网络吞吐率的条件下相比PCA算法优化了系统的时延性能。
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