（通信与信息系统专业论文）超宽带无线网络关键技术研究.pdf

摘要 摘要 超宽带技术被认为是无线通信领域中一种革命性的新技术，以其巨大的军事、商业价值和技术 挑战引起了国际通信领域工业界和学术界极大的关注。超宽带通信成为中短距离高数据率无线传输 系统的理想方案，在无线局域网( w l a n ) 、无线个域网( w p a n ) 、多用户白组织网、无线传感网络、 智能家居、公共安全和军事等领域都有着广阔的应用前景。随着多种超宽带物理层传输技术( 基带 窄脉冲方式，d s - u w b ，m b o f d m ) 研究的日渐成熟，基于超宽带的网络技术研究也迎来了快速发 展阶段。本文研究基于超宽带的网络技术。 全文共分六章。 第一章给出了论文研究背景、研究内容和文章安排。 第二章介绍了a dh o g 网络体系结构的基本概念和可能采用的网络结构，给出了一种a dh o e 网 络体系结构的通用协议栈模型，详细说明了a dh o e 网络体系的设计策略、方法和原则，最后分析设 计了一种支持q o s 和u w ba dh o e 网络的可变开销函数一般模型。 第三章对小区域u w b 无线网络的m a c 协议进行了系统的研究。主要从如下几个方面进行研究： m a c 协议的评判机制，现有小区域无线网络m a c 协议的分类，现有小区域无线网络m a c 协议的 性能分析，u w bm a c 的研究进展，i e e e 8 0 2 1 5 3 标准m a c 性能分析和仿真。其中重点分析了 i e e e 8 0 2 1 5 3 标准，研究了其竞争接入期的退避算法，进行了数学建模和容量仿真分析。 第四章在i e e e s 0 2 1 5 3 标准基础上进行改进型u w bm a c 协议研究。本章从u w b 精确定位特 性的原理出发，研究该特性在u w b 无线通信网络中的应用，提山了基于超宽带定位信息的空间复用 u w bm a c 协议和m a c 高级关联过程。仿真结果证明了空间复用u w bm a c 协议在网络负载增大 时可以大大提高协议的吞吐量并减少时延，而m a c 高级关联过程则在略微增加网络负载的情况下获 得很低的包丢失率。本章接着利用u w b 定位特性，在分析现有u w ba dh o e 路由协议的基础上，提 出了一种新颖的定向路由探测算法，仿真分析表明，该算法能够在一跳范围内在节点具有一定运动 速率的情况下，可以有效减少路由开销并提高网络吞吐量。 第五章主要进行了u w b a dh o e 无线网络的节能技术研究。本章首先研究了m a c 功率控制的意 义以及现有的m a c 功率节省方案，接着对i e e e 8 0 2 1 5 3 标准中的功率控制模式进行了仿真分析；在 该分析研究基础上对现有u w bm a c 协议以节能为目的进行了改进，提出了两种改进的节能m a c 协议：分布控制式的u w bm a c 改进协议和中心控制式u w bm a c 改进协议，仿真验证结果表明这 两种改进协议对节省整个网络的能耗均具有明显效果。 论文的第六章对论文内容及做出的贡献进行了总结，讨论了需要进一步深入研究的问题。 关键词：超宽带，移动自组织网，无线个域网，无线媒体接入控制，无线路由，功率节省机制 a b s l 卧c t a b s t r a c t u l t r aw i d e - b a n d ( u w a ) t e c h n o l o g ya t t r a c t st h ew o r l db yi t sh i g hd a t a 馏l e ，l o wc o s ta n dl o wp o w e r c o n s u m p t i o nw h i l ec o c x i s t i n gw i t ho t h e rw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ns y s t e m s n o wi ti sa l s ol o o k e da so n eo f t h ek e yt e c h n o l o g i e sf o rt h en e x tg e n e r a t i o nw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ns y s t e m s a n di tc o u l db ea p p l i e di n w l a n ，w p a n ，m u l t i u s e ra dh o en e t w o r k , w i r e l e s ss e n s o rn e t w o r k , i n t e l l i g e n tf a m i l y , p u b l i cs a e u d t ya n d m i l i t a r ya f f a i r s ，e t e t h i sd i s s e r t a t i o nf o c u s e so nt h ek e yt e c h n o l o g i e so f u w bn e t w o r k t h e r e r es i xc h a p t e r si nt h i sd i s s e r t a t i o n i nc h a p t e rt w o ，t h ec o n c e p t so fa dh o en e t w o r ka r c h i t e c t u r ea n dp o t e n t i a ln e t w o r kf r a m e w o r k sa r e i n t r o d u c e d a n dag e n e r a lp r o t o c o ls t a c kf o ra dh o en e t w o r ki sp r e s e n t e d t h i sc h a p t e ra l s oi n t r o d u c e st h e p o l i c i e s ，m e t h o d sa n dp r i n c i p l e so f a dh o cn e t w o r kd e s i g n af l e x i b l ec o s tf u n c t i o nf o rq o sa n du w b a d h o em o d e li sg i v e na tt h ee n do f t h i sc h a p t e r i nc h a p t e rt h r e e , t h em a cp r o t o c o l so fu w bw i r e l e s sn e t w o r ka r es y s t e m a t i c a l l yr e s e a r c h e d t h e r e s e a r c hi n c l u d e s ：c o m m e n tm e c h a n i s mf o rm a cp r o t o c o l s , c l a s s i f i c a t i o no fc u r r e n tw i r e l e s sm a c p r o t o c o l s ，p e r f o r m a n c ea n a l y s i sf o rc u r r e n tw i r e l e s sm a cp r o t o c o l s ，r e s e a r c hh e a d w a yo fu w bm a c ， a n a l y s i sa n ds i m u l a t i o n sf o ri e e e s 0 2 1 5 3s t a n d a r d i nc h a p t e rf o u r , t h ea p p l i c a t i o n so fp r e c i s el o c a t i o nc h a r a c t e r i s t i ci nu w ba r es t u d i e d b a s e do n i e e e 8 0 2 1 5 3s t a n d a r d ，t w on e wm a ct e c h n o l o g i e s ，w h i c hc a l l e d “s p a c er e u s eb a s e dm e d i aa c c e s s c o n t r o lt e c h n i q u e ”a n d a d v a n c e da s s o c i a t i o np r o c e s s a r ep r o p o s e d s i m u l a t i o n sp r o v et h a t s p a c e r e u s eb a s e dm e d i aa c c e s sc o n t r o lt e c h n i q u e c o u l dr e d u c ed e l a yw h i l ei n c r e a s i n gt h r o u g h p u ta n d a d v a n c e da s s o c i a t i o np r o c e s s ”i sa b l et oa c h i e v el o wp a c k e tl o s sr a t ew h i l es l i g h t l yi n c r e a s i n gt h e n e t w o r kl o a d t h i sc h a p t e ra l s op r e s e n t san e wd i r e c t i o n a lr o u t i n gd e t e c t i o na l g o r i t h m s i m u l a t i o na n a l y s i s s h o w st h a ti tc a nc u td o w nt h em u t i n go v e r h e a da n di m p r o v et h en e t w o r kt h r o u g h p u ti ns i n g l e - h o pw h e nt h e n o d e sa r em o v i n g i nc h a p t e rf i v e ，p o w e rs a v i n gt e c h n o l o g i e sf o ru w ba dh o cn e t w o r ki sd i s c u s s e d ，i n c l u d i n g s i g n i f i c a n c eo fp o w e rs a v i n gi nm a c a n de x i s t i n gp o w e rs a v i n gm e t h o d si nm a c t h i sc h a p t e rm a i n l y a n a l y s e st h ep o w e rs a v i n gm o d e si n i e e e 8 0 2 1 5 3s t a n d a r dt h r o u g hs i m u l a t i o n f u r t h e r m o r e ，t h e c e n t r a l - c o n t r o lp o w e rs a v i n gu w bm a ca n dd i s t r i b u t e dp o w e rs a v i n gu w bm a ca r cp r o p o s e d s i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h e s et w om e t h o d sc a nb o t hs a v ee n e r g yi nw h o l en e t w o r k i nc h a p t e rs i x , t h es u m m a r i z a t i o no f t h ew h o l ed i s s e r t a t i o na n do u t l i n e st h ef u t u r er e s e a r c hd i r e c t i o n s a r eg i v e n k e y w o r d s u l t r a - w i d e b a n d ( u w s ) ，a dh o en e t w o r k , w p a n ( w i r e l e s sp e r s o n a la r e an e t w o r k ) ，w i r e l e s sm e d i a a c c e s sc o n t r o l ，w i r e l e s sr o u t i n g , p o w e rs a v em e c h a n i s m i i i 图表索弓 图表索引 i 图片索引 图2 - 1a dh o e 网络结点结构9 图2 - 2u w b 无线网络的平面结构l o 图2 3 单频分级结构l o 图2 - 4 多频分级结构1 l 图2 - 5 网络视点的层次划分与映射图谱1 3 图2 - 6 工稃视点的层次划分与映射图谱1 4 图2 7 未来无线网络应圳业务框架1 5 图2 8 跨层设计和联合优化示意图1 6 图2 - 9 跨层麻川例不同u w b 之间的公共信令协议1 8 图2 一1 0 效h j 曲线举例1 9 图2 1 l 网络的一部分2 3 图3 ，lm a c a 协议操作图示2 9 图3 2 不同传输半径的节点网络3 0 图3 - 3p o o j a r y 方法中，节点c 、d 转发的c t s 消息在节点e 处发生碰撞3 1 图3 4f u j i i 方法中的握手方法3 1 图3 - 5c s m a ：忙周期和空闲周期3 3 图3 6c s m a 的吞吐率3 4 图3 7 隐藏站点问题3 4 图3 - 8 暴露站点问题3 4 图3 - 9m a c a 传输周期3 5 图3 - 1 0m a c a 中的失败r t s 传输周期3 6 图3 - 1 1f a m a - n t r 传输周期。 图3 1 2 ( a ) 不用a 值下f a m a - n t r 吞吐率 ! 1 9 ( b ) 不同b 值下f a m a - n t r 吞吐率4 0 图3 1 3 低速网络中f a m a 协议的吞吐率4 1 图3 1 4 高速网络中f a m a 等协议的吞吐率4 1 图3 1 5m a c a 中的三次握手4 3 图3 1 6m a c a b i 中的两次握手4 3 图3 1 7 双忙音多址接入协议实例4 5 图3 ，1 8d b t m a 的时间框图4 6 图3 1 9 不同t d 值对廊的d b t m a 信道吞吐率，4 8 图3 2 0i e e e 8 0 2 1 5 3 超帧结构一5 0 图3 2 1w i m e d i a 超帧结构。5 1 图3 - 2 2c s m a c a 基本接入过程5 2 图3 2 3i e e e 8 0 2 1 5 3m a c 竞争接入算法5 3 图3 - 2 4i d l e t i m e 随p 坚持的变化5 5 图3 2 5c a p 长度与信道吞吐母的关系5 6 图3 2 6c a p 退避的m a r k o v 模犁5 7 图3 - 2 7 ( a ) 不同d e v 数目情况下接入成功概率( b ) 不同d e v 数目情况下平均接入次数 6 1 图3 2 8 ( a ) 考虑了物理层参数的接入成功概率( b ) 考虑了物理层参数的平均接入次数 6 l 图3 2 9i e e e8 0 2 1 5 3m a c 在不同条件下的最大吞吐率6 2 图3 - 3 0 协议在参数改进前后的最大吞吐量。6 3 图3 - 3 18 0 2 1 5 3m a c 层的超帧格式。6 4 图3 - 3 2 m t 调度基本思想6 5 v 东南人学博上学位论文 图3 - 3 3 信道访问请求时间6 6 图3 3 4p o ，p l ，p 2 随p 坚持的变化6 7 图3 3 5e ，1 随p 坚持的变化6 8 图3 3 6e i d l e 。1 随p 坚持的变化6 9 图3 3 7e c o l l l 随p 坚持的变化7 0 图3 3 8t ，随p 坚持的变化7 1 图3 3 9u c a n 提出的协议中的超帧格式7 l 图3 4 0s - a l o h a 协议中的发送时隙7 2 图3 4 l 平均帧接入迟延和系统吞吐量在i l 贞生成速率可变条件下的性能7 3 图3 4 2 改变数据帧长和网络负载时两协议在超宽带网络中的性能7 4 图3 4 3c s m a c a 协议在超宽带网络和窄带网络中的性能比较7 5 图3 4 4 c s m a c a 在u w b 网络和n b 网络中的性能7 6 图4 1 空间复埘媒体接入控制算法的基本原理7 8 | 鍪i4 2 空间复心m a c 超帧结构8 0 图4 - 3p i c o n e t 的拓扑结构8 l 图“1 e e e8 0 2 1 5 3m a c 协议& 空间复用m a c 协议性能比较引 图4 - 5p i e o n e t 结构模型。8 2 图4 - 6 标准联合过程的消息流程图。8 3 图4 7 场景示例。8 4 图4 8 专川联合过稃消息流程图。8 4 幽4 - 9 专用联合过稃的结果8 5 图4 1 0 专_ h j 联合过稃引发的问题8 5 图4 - 1 1 高级联合过程的消息流释图。8 6 图4 - 1 2 包丢失率性能比较，【1 是专用联合过程，【2 是a a p 。8 8 图4 1 3 平均传输时间8 9 图4 - 1 4w p a n 廊川场景示例8 9 图4 - 1 5 路由发现示例9 0 图4 1 6 路由维持示例9 l 图4 1 7 仿真流稃图9 4 图4 - 1 8w p a nd s r 路由请求包与信息包发送成功率随节点移动速度的关系9 5 图4 1 9 ( a ) 路径被截断的信息包丢失率变化曲线图( b ) 未发现路由的信息包丢失率变化曲线 图9 ； 图4 - 2 0 ( a ) 路由请求包发送率比较图，( b ) 信息包成功发送率比较图9 6 图4 - 2 l 网络结构示例9 7 图4 2 2d s r 路由发现结果9 7 图4 - 2 3 网络结构图。1 0 2 图4 2 4 包传输成功率与节点速率的关系1 0 3 图4 - 2 5 路由负载与节点速率的关系。1 0 3 图4 2 6 平均跳数与节点速率的关系1 0 4 图5 - l 功率伊苜消息交换流程图1 1 0 图5 2 a p s m 机制中普通d e v 和有p s 请求的de v 操作时间示意图1 1 l 图5 3 每焦耳吞吐鼍( 7d e v s ) 一1 1 1 图5 - 4 网络形成过程1 1 3 图5 5t o r n 过程1 1 3 图5 - 6 使埘m e c p 之前节点间的连接状况1 1 6 图5 7 使用m e c p 之前节点问的连接状况1 1 6 图5 - 8 使用m e c p 和未使用m e c p 的平均能耗1 1 6 图5 - 9 使用m e c p 和未使用m e c p 的平均延时1 1 7 图5 1 0 系统模型。1 1 7 图5 - 1 1 改进协议超帧结构1 1 8 v i 图表索弓 图5 1 2 时隙分配示意图 图5 1 3c m l 信道能量直方图 图5 - 1 4 网络总发射能量增益 i i 表格索引 1 2 0 1 2 5 表2 1 平面结构和分级结构主要特点对比1 1 表2 - 2 可重构的通用协议结构 表2 - 3 各层次可以被交换的信息1 7 表2 - 4 网络开销分析模型 表3 - 1c a p 仿真参数。 表3 2 饱和数据发送概率 2 4 表3 - 3 请求成功概率5 8 表3 - 4c a p 退避m a r k o v 模型仿真参数5 9 表3 - 5 理论饱和吞吐率 表3 - 6 节点平均成功申请次数6 0 表3 7 仿真参数 表3 - 8 容母比较仿真参数和取值 表4 - 1 网络仿真参数8 1 表4 2 准退避算法参数 表4 - 3a a p 算法仿真参数和取值。 表4 - 4d s r 仿真系统参罩一览表。 表4 5d s r 性能评估参数的表达式定义 表4 - 6 定向探测路由仿真参数和取值 8 7 9 2 表5 1 超帧备组成部分的功率管理规则 表5 2a p s m 与w o a p s m 的吞吐量比较 表5 - 3m e c p 算法1 1 4 表5 - 4m b t f i o f d mu w b 物理层参数11 8 v 缩略语 缩略语 r a p ，a d v a n c e da s s o c i a t i o np r o c e d u r e ，高级关联过程 a c k ，a c k n o w l e d g e m e n t ，确认 a o d v ，a d h o co n - d e m a n dd i s t a n c ev e c t o r ，a dh o c 按需距离矢量 a p ，a c c e s sp o i n t ，接入点 a p s 。a s y n c h r o n o u sp o w e rs a v e ，异步功率节省 a p s m ，a s y n c h r o n o u sp o w e rs a v i n gm e c h a n i s m ，异步功率节省机制 a r o ，a u t o m a t i cr e t r a n s m i s s i o nr e q u e s t ，自动重发请求 b e b ，b i n a r ye x p o n e n t i a lb a c k - o f f 。二进制指数退避 b t ，b l u e t o o t h ，蓝牙 b t m a ，b u s yt o n em u l t i p l ea c c e s s ，忙音检测多址接入 c a n ，c o n t r o la r e an e t w o r k ，控制域子网 c a p ，c o n t e n t i o na c c e s sp e r i o d ，竞争接入时间 c d 姒，c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ，码分多址 c f p ，c o n t e n t i o nf r e ep e r i o d ，非竞争接入时间 c s i ，c h a n n e ls t a t u si n f o r m a t i o n ，信道状况信息， c s 姒c a ，c a r r i e rs e n s em u l t i p l ea c c e s s c o l l i s i o na v o i d ，载 皮锄嘞嶙 佣$ 弩免 c s p ，c o m m o ns i g m l i n gp r o t o c o l ，公；l = f 蕾钝嗷 c i s ，c l e a rt os e n d ，发粼 c r a , o x s r e lt i m ea 1 l o c a t i o n ，信道铆嗍 c w t s ，c h i n aw i r e l e s st e l e c o m m u n i c a t i o ns t a n d a r d ，中国无线通信标准协会 d b t m a ，d u a lb u s yt o n em u l t i p l ea c c e s s ，双忙音检测多址接入 d i f s ，d i s t r i b u t e dc o o r d i n a t i o nf u n c t i o ni n t e r f r a m es p a c e ，分布协调功能帧间隔 d p m ，d y n a m i cp o w e rm a n a g e m e n t ，动态功率管理 d p s ，d y n a m i cp o w e rs c h e d u l i n g ，动态功率调度 d r a ，d y n a m i c r e s o u r c ea l l o c a t i o n ，动态资源分配 d s d v ，d e s t i n a t i o ns e q u e n c e dd i s t a n c ev e c t o r ，目的节点排序距离向量 d s p s ，d e v i c es y n c h r o n i z e dp o w e rs a v e ，设备同步功率节省 d s r ，d y n a m i cs o u r c er o u t i n g ，动态源路由协议 d s s s ，d i r e c t s e q u e n c es p r e a ds p e c t r u m ，直接序列扩频 e c m a ，e u r o p e a nc o m p u t e rm a n u f a c t u r ea l l i a n c e 欧洲计算机制造联合会 e r l s ，e u r o p e a nt e l e c o m m u n i c a t i o n ss t a n d a r d si n s t i t u t e ，欧洲电信标准协会 f a m a ，f l o o ra c q u i s i t i o nm u l t i p l ea c c e s s ，信道获取多址接入 f c c ，f e d e r a lc o m m u n i c a t i o n sc o m m i s s i o n ，联邦通信委员会 f d m a ，f r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ，频分多址 f e c ，f o r w a r de r r o rc o r r e c t i o n ，前向纠错 f f d ，f u l lf u n c t i o n a ld e v i c e ，全功能设备 f h s s ，f r e q u e n c yh o p p i n gs p e c t r u ms p r e a d ，跳频扩频 g t s ，g u a r a n t e e dt i m es l o t s ，保证时隙 i x 东南人学博上学位论文 h r _ w p a n ，h i g hr a t ew p a n 高速个域网 i p 3 ，i n t e r f r a m es p a c e ，帧间隔 i r ，i m p u l s er a d i o ，脉冲射频 i s m ，i n d u s t r y ，s c i e n c ea n dm e d i c a l ，工业、科学和医疗 i s o ，i n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d i z a t i o no r g a n i z a t i o n ，国际标准化组织 i t u ，i n t e r n a t i o n a l t e l e c o m m u n i c a t i o n su n i o n ，国际电信联盟 m a c ，m e d i u ma c c e s sc o n t r o l ，媒体接入控制 m a c a ，m u l t i p l ea c c e s sw i t hc o l l i s i o na v o i d a n c e ，多址接入冲突避免 m a c a w ，m u l t i p l ea c c e s sw i t hc o l l i s i o na v o i d a n c ef o rw i r e l e s sl a n ，无线l a n 多址接入冲突 避免 姒n e t ，m o b i l ea dh o cn e t ，移动a dh o c 网络 船o a ，m u l t i b a n do f d ma 1 1 i a n c e ，多带o f d m 联盟 m e c p ，m i n i m u me n e r g y c o n s u m ep a t h ，选抒晟小能耗路径 b i n l ，m i n i m u m e n e r g yn e i g h b o rl i s t ，最小能耗邻节点列表 m t b f ，m e a nt i m eb e t w e e nf a i l u r e s ，两次失败间的平均时间 m t s ，m a n a g e m e n tt i m es l o t s ，管理时隙 n n l ，n o n r e d u n d a n tn e i g h b o rl i s t ，非冗余邻节点列表 ，o p p o r t u n i t yd r i v e nm u l t i p l ea c c e s s ，随机驱动多由 接入 o f d m ，o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i g i t a lm u l t i p l e x i n g ，正交频率数字复用 o m a n ，o p e nm o b i l ea c c e s sn e t w o r k ，开放移动接入网 o s p f ，o p e n s h o r t e s tp a t hf i r s t ，开放式晟短路径优先 p p m ，p u l s ep o s i t i o n ( p h a s e ) m o d u l a t i o n ，脉冲位置调制 p s p s ，p i c o n e t s y n c h r o n i z e dp o w e rs a v e ，皮网同步功率节省 q o s ，q u a li t yo fs e r v i c e ，服务质量 r i - b t m a ，r e c e i v e r i n i t i a t e db u s y - t o n em u l t i p l ea c c e s s ，接收端发起忙音多址接入 r r a ，r a n d o mr e s o u r c ea l l o c a t i o n ，随机资源分配 r t s ，r e q u e s tt os e n d ，发送请求 r u p a ， r e c o n f i g u r eu n i v e r s a lp r o t o c o la r c h i t e c t u r e ，可重构的通用协议栈结构 s i f s ，s h o r ti n t e r f r a m es p a c e ，短帧间隔 s m i t ，s m a r tm o b i l ei n f o r m a t i o nt e r m i n a l ，智能信息终端 s w a p ，s h a r e dw i r e l e s sa c c e s sp r o t o c o l ，共享无线访问协议 t d m a ，t i m ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ，时分多址 t o r n ，t u r n i n go f fr e d u n d a n tn o d e ，关闭冗余节点 删t s ，u n i v e r s a lm o b i l et e l e p h o n es e r v i c e ，通用移动电话业务 u w b ，u l t r a w i d eb a n d ，超宽带 v a n ，v e h i c l e a r e an e t w o r k ，车域网 v o d ，v i d e oo nd e m a n d ，视频点播 w l a n ，w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k ，无线局域网 w o p s m ，w i t h o u tp o w e rs a v i n gm e c h a n i s m ，无功率节省机制 w p a n ，w i r e l e s sp e r s o n a ln e t w o r k ，无线个域网 w s n ，w i r e l e s ss e n s o r n e t w o r k ，无线传感器网络 x 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位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的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南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 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：日期：兰垒勿 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 期： 加6 1 0 6 第l 幸绪论 第1 章绪论 1 1 无线个域网 信息与通信技术的飞速发展不断激发了人们新的需求欲望，人们对网络的依赖越来越大，要求 其提供的服务越来越多。l 鸯i 定网络的功能越来越强大使得无线接入越来越重要，无线个域网( w i r e l e s s p e r s o n a la r e a n e t w o r k ，w p a n ) 是无线通信领域的热点研究课题之一，其目标是解决如何让人们将网 络随身携带的问题，小区域高速无线多媒体接入成为实现该目标的核心技术之一。小区域应用的前 景极为广阔，人们期望使用一种廉价的无线方法建立起它们之间的信息传输，且“全球通用”，它能使 蜂窝电话系统、无绳通信系统、无线局域网和互联网等现有网络增添新功能，使各类计算机、传真 机、打印机等设备增添无线传输和组网的功能，几乎是一种无处不在的应用。 目前国内外主流研究的小区域无线接入系统：b l u e t o o t h 、l r d a 、h o m e r f 、h i p e r l a n 、 i e e e 8 0 2 1 1 a b g 。u w b 等均有各自的影响力。 w p a n 从传输速率角度又可以分成高速率w p a n ( h r - w p a n ，h i g l lr a t ew p a n ) 和低速率 w p a n ( l r w p a n 。l o wr a t ew p a n ) 。其中h r w p a n 的主要特点是：能为多媒体业务提供具有 q o s 支持的特别连接；加入和离开网络非常方便；具有先进的功率管理功能，可节省电池功率：m a c 和p h y 设计对短距离( 小于l o 米) 通信展优，并且成本低、复杂性低；可传送高质量视像和声音。 本文主要研究超宽带无线通信高速个域网应用。 1 2 未来移动通信与u w b 通信 未来移动通信的目标是实现无所不在的通信，也即任何人，物在任何时间和任何地点均能实现任 何形式的相互通信。这就要求通信系统能最大限度地利用频域、时域、码域、空域等各种资源，提 供大容量通信能力，并支持高质量多种速率的多媒体业务，能动态地运行在多层小区、多种通信环 境和多种通信网络下，以期望实现“全球一网”的目标。可以