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1、西安电子科技大学 硕士学位论文 基于Ad hoc网络分布式空时编码的研究 姓名：孙路阳 申请学位级别：硕士 专业：信号与信息处理 指导教师：李勇朝 20100101 摘要 摘要 伴随着无线通信需求的迅速增长，无线通信技术也随之更新换代。在未来通 信系统中引入M I M O ( M u l t i p l e i n p u tM u l t i p l e - o u t p u t ) 技术是增大通信系统容量的一 种有效方法。然而在无线网络系统中( 例如A dh o e 网络) ，受到功率、体积和成本 等因素的限制，终端用户上使用多个分集天线是不现实的。近年来新兴的分布式 空时编码( D S
2、 T C ：D i s t r i b u t e dS p a c e T i m eC o d i n g ) 技术为解决这一问题提供了一条 有效的途径。D S T C 通过空间分布的多个单天线终端来构建分布式M I M O 传输系 统，来提高网络的传输质量和容量。 为了进一步扩大A dh o c 网络的有效通信范围、提高系统的传输质量和容量， 本文给出了一种基于A dh o c 网络D S T C 的改进方案。在该方案中，构建了基于误 组率( P E R ：P a c k e tE r r o rR a t e ) 的无线传输范围精确模型和2 x 2D S T C 传输模型，并 通过仿真
3、实验验证了方案的有效性。理论分析和仿真结果表明：该方案在扩展了 无线传输范围的同时还提高了系统的容量，并且抗衰落能力也得到了提升；此外， 基于所研究的2 x 2D S T C 模型，本文还给出解决暴露节点和隐藏节点问题的双信道 M A C ( M e d i u m A c c e s sC o n t r 0 1 ) 协议流程方案。 关键字：A dh o e 网络分布式空时编码无线传输范围M A C 层协议 A B S T R A C T A BS T R A C T W i t ht h er a p i dg r o w t hi nd e m a n df o rl l i 曲q u
4、a l i t yw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n , w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g ya l s on e e d st ob eu p g r a d e d I n t h ef u t u r e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m s ，t h ei n t r o d u c t i o no fM u l t i p l e i n p u tM u l t i p l e o u t p u t ( M I
5、M O ) t e c h n o l o g yi s a l le f f e c t i v ew a yt oi n c r e a s ec o m m u n i c a t i o nc a p a c i t y H o w e v e r , i nt h e w i r e l e s sn e t w o r ks y s t e m s ( s u c ha sA dh o en e t w o r k s ) ，d u tt ot h el i m i t e dp o w e r , s i z ea n d c o s t t h et e r m i n a l
6、 sC a nn o tb ee q u i p p e d 晰t 1 1m u l t i p l ed i v e r s i t ya n t e n n a s I nr e c e n ty e a r s ， t h er i s i n gD i s t r i b u t e dS p a c e T i m eC o d i n g ( D S T C ) t e c h n o l o g yh a sp r o v i d e da ne f f e c t i v e w a yt os o l v et h i sp r o b l e m D S T Cb u i
7、l d sad i s t r i b u t e dM I M Ot r a n s m i s s i o ns y s t e mt o i m p r o v et r a n s m i s s i o nq u a l i t ya n dc a p a c i t yo fn e t w o r ku s i n gt h es p a t i a ld i s t r i b u t e d m u l t i p l es i n g l e - a n t e n n at e r m i n a l s I no r d e rt of u r t h e re x t
8、e n dt h ee f f e c t i v ec o m m u n i c a t i o nr a n g eo fA dh o cn e t w o r k s a n di m p r o v et h es y s t e mt r a n s m i s s i o nq u a l i t ya n dc a p a c i t y , an o v e lD S T Cs c h e m eo nA d h o en e t w o r k si sp r o p o s e d I nt h es c h e m e ，a l la c c u r a t ew i
9、r e l e s st r a n s m i s s i o nr a n g em o d e l o nP a c k e tE r r o rR a t e ( P E R ) a n d2 x 2D S T Ct r a n s m i s s i o nm o d e la r eb u i l t T h ev a l i d i t y o fp r o p o s e ds c h e m ei sv e r i f i e db yt h es i m u l a t i o n s T h e o r e t i c a la n a l y s i sa n ds i
10、 m u l a t i o n r e s u l t ss h o wt h a tt h es c h e m eC a ni n c r e a s et h ec a p a c i t yo ft h es y s t e ma n dt h ea b i l i t yo f c o m b a t i n gf a d i n g M o r e o v e r , t h er a n g eo fw i l e l e s sc o m m u n i c a t i o ns y s t e mi se n l a r g e d B e s i d e s ，ad o
11、u b l ec h a n n e lM e d i u mA c c e s sC o n t r o l ( M A C ) l a y e rp r o t o c o lp r o c e s sb a s e d o n2 x 2D S T Cm o d e li Sp r e s e n t e d t or e s o l v ee x p o s e da n dh i d d e nn o d e sp r o b l e m s K e y w o r d s ：A dh o en e t w o r k s D i s t r i b u t e dS p a c e
12、T i m eC o d i n g R a n g eo f W i r e l e s sT r a n s m i s s i o nM A Cl a y e rp r o t o c o l 西安电子科技大学 学位论文创新性声明 秉承学校严谨的学分和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下 进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内 容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示
13、了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。 本人签名：盈呦墅 日期列1 2 ：兰 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件， 允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其 它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名 单位为西安电子科技大学。 ( 保密的论文在解密后遵守此规定) 本学位论文属于保密，在一年解密后适用本授权书。 本人签名：壑堕E
14、里 日期 堡! ：兰：三生 导师繇丛塑日期塑! ! ：! ：! 第一章绪论 第一章绪论 1 1 无线信道概述 无线信道是影响无线通信系统性能的一个关键因素，它的特点对在无线信道 中实现高速可靠传输提出了极大的挑战。发射机与接收机之间的传播路径非常复 杂，从简单的视距传播到各种复杂的由各种障碍物，如建筑物、山脉、街道、树 叶和其他移动的物体而引起的反射、绕射和散射传播1 4 1 1 6 。 1 1 1 无线信道电磁波传播的机理 在无线移动通信系统中，电磁波的传播方式是多种多样的，大致可归结为反 射、绕射和散射。在城市的蜂窝无线移动通信系统，发射机和接收机之间直射路 径，高层建筑会产生强烈的绕射损
15、耗。除此之外，由于不同物体的多路径反射， 不同路径电磁波之间的相互作用引起多径损耗。同时，随着发射机与接机之间距 离的不断增加而引起电磁波强度的衰减。 1 自由空间传播 自由空间传播是指在理想的、均匀的、各自同性的介质中传播，不发生反射、 折射、散射和吸收现象，仅存在电磁波能量扩散而引起的传播损耗的空间。卫星 通信和微波视距通信是自由空间传播的典型代表。在自由空间中，若发射处以球 面波进行辐射，则接收处的接收功率为： e = 器( i - I ) 式中，为发射处的发射功率；G f 、G ，分别为发射天线和接收天线增益；A 为 波长；d 为发射天线与接收天线间的距离；三是与传播无关的系统损耗因子
16、。式( 1 1 ) 中可以发现，接收功率和发射天线与接收天线增益的乘积成正比，而与距离的二 次方成反比。 2 反射 电磁波在不同介质交界处会发生反射。在理想介质表面上反射是没有能量损 耗的。假如电磁波传播到理想介质的表面，则一部分能量进入新介质继续传播， 一部分能量在原来介质中发生反射；假如电磁波传播到理想反射介质表面，则所 2 基于A dh o c 网络分布式空时编码的研究 有能量都会被反射回来。 3 绕射 绕射使电磁波能够绕过障碍物，在障碍物的后方形成场强，即绕射场强。处 于障碍物前方的各点可以作为新的波源而产生球面次级波，次级波在障碍物的后 方形成的场强就是绕射场强。 4 散射 实际中的无线系统，接收信号的能量比反射模型和绕射模型预测的场强都要 大。这是由于电磁波在粗糙表面上发生反射时，反射能量散布于空间各个方向， 即发生了散射。圆柱形的散射体可以向所有方向上散射能量，因而增加了接收信 号的能量。散射一般发生在粗糙的表面上。 1 1 2 无线信道特点 1 多径传输 陆地移动信道的主要特征是多径传输。传输
