1、有向天线,天线类型,波束切换天线(Switched Beam Antenna):基于波束切换技术的有向天线可以把天线模式从一个定向的天线波束切换到另一个定向的天线波束,从而更改电磁波传输的方向。这里天线的波束往往是事先设定好的,自适应天线阵列(Adaptive Array Antenna)自适应天线阵列根据信号的到达角(Direction Of Arrival,DOA)来判断干扰源所在的方位,调整天线的辐射模式,使得有向天线的主瓣(Main Lobe)对准所需要接收的信号,波束切换天线 自适应天线阵列,切换波束天线结构简单,复杂度较低,运算量小,易于实现,无须判定用户信号到达方向。但是,切换波
2、束天线不能实现自适应干扰置零,干扰抑制差。 自适应天线阵列在信噪比和信道容量放面有很好的改善。可以对准所要接收信号的位置,通过指向波束提高了期望用户增益,降低了噪声和干扰的影响,其信噪比改善优于切换波束天线,大大增加了容量和频谱的利用率。但是,自适应天线算法较复杂,运算量和存储量一般较大,对硬件的处理速度和存储单元要求较高。,可以扩大传输范围,提高接收信号的质量。 通过将能量集中在某个特定方向传输,发送天线的增益增加,因此信号相比使用全向天线而言,可以传输的更远。这就意味着可以减少传输的跳数,降低延迟。在相同拓扑结构的网络中,使用有向天线,可以使得在接收端的SNR比使用全向天线大,从而提高了接
3、收信号的质量。 提高系统容量。采用有向天线可以减少传输的跳数以及增加空间复用,所以系统的容量可以得到提高,增加空间复用。采用有向天线最主要的优点就是增加空间的复用。节点A向节点B发送消息,节点D向节点C发送消息,节点A在节点C的干扰范围内。当使用全向天线的时候,这两对通信不能同时进行,节点A的发送会干扰到节点C的接收。因此当节点A和B通信的时候,节点C和D的通信必须推迟。当使用有向天线的时候,由于节点C只从节点D的方向接收数据,所以节点A的发送不会干扰到节点C的接收。同理节点D的发送也不会影响节点B的接收,所以两对通信可以同时进行。这样就增加了空间的复用,全向天线与有向天线都存在的问题隐终端
4、暴露终端,e,使用有向天线引入的问题隐终端 “聋”问题,传统的基于CSMA的DMAC大多采用DRTS/OCTS的握手机制来协商通信,接收端能通知的范围依然是o-o,存在过度保护,隐终端,还有聋问题,引入了FFT-DMAC协议,获取节点忙碌与否的方式1 接收节点或发送节点连续发送自己的忙碌状态,当一个节点需要发送数据的时候,只需要监听信道是否忙碌,不需要一直监听2周围节点连续发送监听信号, 当需要发送数据的时候,他们的发送根据监听到的控制信道 来决定是否可以发送,FFT-DMAC协议使用第一种方式获得节点的忙碌状态采用两对忙音 第一对忙音FFT1(包括了FFT1+和FFT1-) 采用全向发送,可
5、以到达所有载波监听范围内的节点。当节点进入“聋”状态前发送FFT1+,在离开“聋”状态后发送FFT1-,通过这一对忙音来解决“聋”问题以及有向传输所造成的隐终端问题。,第二对忙音FFT2(包括了FFT2+和FFT2-) 是有向忙音,由接收端向着发送端所在的方向进行发送,并且采用能量控制的方式使其只能被接收端干扰范围内的节点所接收。节点接收数据前发送FFT2+用来阻止其干扰范围内的节点在此方向上的通信;在接收完毕数据后,接收节点发送FFT2-取消刚才的阻止。通过这对忙音,可以解决隐终端和暴露终端问题,增加空间复用。,FFT-DMAC协议中,每个节点都维护了两个列表,一个是“聋”节点列表(D-li
6、st) ,一个正在通信节点列表(T-list) 。D-list中包括了当前节点周围由于正在通信而处于“聋”状态的那些节点,通过查询D-list可以获知目标节点是否是处于“聋”状态。而通过T-list, 节点可以判断自己的发送是否会干扰到当前正在进行的通信。,在FFT-DMAC中,当接收节点发送FFT2+的能量满足设Pt_max 代表天线所能发送的最大能量,SNRthreshold 代表节点能够接收到数据时的信噪比的最小阈值,CSthreshold 代表载波监听的最小阈值,PDRTS是节点接收到的DRTS的能量,Nb是节点当前噪声的能量,由于节点B能够收到DRTS信号,因此信噪比然大于给定的阈值
7、,在节点B处,必然有下式成立:Pab=PDRTS。如果加上其他新的噪音N后仍能接收信息 满足:当取等号时可以得出节点B所能容忍的最大噪音Nt,假定节点B正在接收由节点A传输的数据,另外一个节点,称为节点C,在同一方向上开始发送数据,节点C距离节点B的距离设为d ,则噪音:Ptc是C节点处发射数据的能量,由于数据的发送没有采用能量控制,所以Ptc等于Pt_max。Gt和Gr是天线的增益, ht和hr是天线的高度。当d取最小值时,即为B的干扰范围,记为r,且满足,所以,在距离B点r处的能量为:节点B以能量Pb所发出的FFT2+在干扰范围r上的能量值正好为CSthreshold。当某个节点位于干扰范围外,则B点所发出的FFT2+到达该处时,能量值小于CSthreshold,天线无法检测存在FFT2+这个忙音。如果一个节点处于干扰范围r内,则FFT2+传输到该节点时,能量值大于等于CSthreshold,可以被天线检测出来,谢谢!,