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基于自适应FEC和ARQ的异构无线网络共存方法研究

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第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题研究的目的背景及意义

1.3 相关领域国内外研究现状

1.4 本文的主要研究工作及结构

第2章 ZigBee与WiFi共存干扰模型研究

2.1 ZigBee与WiFi概述

2.2 ZigBee与WiFi共存干扰实验

2.3 本章小结

第3章 ZigBee与WiFi共存方法研究

3.1 基于前向纠错技术的共存方法

3.2 基于重传机制的共存方法

3.3 基于自适应FEC和ARQ的共存方法

3.4 本章小结

第4章 基于自适应FEC和ARQ的共存实现及性能分析

4.1 基于USRP平台的自适应共存方法实现

4.2 基于自适应FEC和ARQ的共存技术性能分析

4.3 本章小结

第5章 总结与展望

5.1本文工作总结

5.2后续工作展望

致谢

参考文献

研究生期间的研究成果

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摘要

随着无线宽带通信技术的快速发展，用户对宝贵且稀缺的频谱资源在速度及带宽上的要求越来越高，因此，频谱资源短缺的问题也变得越来越突出。而认知无线电技术的飞跃发展及广泛应用，为解决频谱短缺及各种无线通信网络的共存问题提供了一个很有效的手段。认知无线电的应用，使得多种无线通信技术能够共享同一频段，也使未授权用户与授权用户间的友好共存成为可能。许多采用不同通信技术的无线用户通过使用认知无线电技术共享同一个频段进行各自的通信，由此组成了一个大型的异构无线网络。
　　本文针对共享2.4GHz的ZigBee技术和WiFi技术之间的共存问题，提出并实现一种自适应的包含前向纠错（Forward Error Correction，FEC）和自动请求重传（Automatic Repeat reQuest，ARQ）的异构无线网络共存方法，该方法有效提升了ZigBee在WiFi干扰下的通信质量。主要研究内容如下：
　　（1）基于实际实验室环境的ZigBee与WiFi共存模型建立。本文在实际实验室WiFi环境下，研究一个ZigBee点对点通信受到的干扰，检测ZigBee接收端的丢包率和误包率，得出ZigBee受WiFi干扰情况的实际数据，并通过ZigBee具体的通信质量的降低情况建立一个在当前实验室环境下WiFi对ZigBee通信的干扰模型。
　　（2）基于自适应FEC和ARQ的异构无线网络共存方法研究。分别研究基于FEC技术和ARQ技术的ZigBee与WiFi共存方法，在ZigBee发包前，利用能量感知对WiFi干扰信号强度进行检测，根据当前信道内WiFi的能量值，对ZigBee的负载部分进行自适应纠错编码部分，以减小误包率，提高编码效率降低数据冗余度，然后利用自适应重传机制，对丢失的ZigBee数据包进行等待和重传，以实现在尽可能小的重传开销下有效降低丢包率。
　　（3）基于USRP硬件平台，对基于自适应FEC和ARQ的共存方法进行实测研究与性能分析。本文利用认知无线电硬件设备USRP，在原有的单工ZigBee通信基础上，实现带确认及重传机制的半双工通信，然后针对实际ZigBee与WiFi的共存问题，应用了提出的基于自适应FEC和ARQ的共存方法，验证该方法的有效性，并对该共存方法进行性能分析。

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