一种基于CDMA的Ad Hoc功率控制协议

　　1 引言

　　移动自组网(Ad Hoc) 在最近几年发展非常迅速,它是由一组自主的无线节点或终端构成, 不需要固定的基础设施和控制中心。由于自组网具有无中心, 自组织, 分布灵活, 快速, 抗毁性强等特点, 非常适合战场, 救灾等特殊场合的应用。但是, 由于无线传输的本身特性及传输范围的有限, 产生了隐藏终端和暴露终端的问题, 严重影响了网络的吞吐量及信道的利用率。与蜂窝网的中心功率控制不同, 在自组网中没有中心基站, 使用的是分布式功率控制, 各个无线终端的发射功率并不是完全独立的随机变量, 具有一定相关性。现有的 Ad Hoc 网络中, 以 IEEE802.11 协议为标准, 各节点都是以最大功率发送数据, 不仅会影响邻居节点的正常通信, 导致误码率增大, 而且会引起“远近效应”, 因此, 本文提出了一种在 Ad Hoc 中基于CDMA 的功率控制方法, 有效的解决了上述问题。

　　2 基于CDMA 技术的Ad Hoc 网络

　　当前的Ad Hoc 网络主要采用IEEE802.11 中的载波侦听冲突避免(CSMA CA) 技术传输数据, 通过RTS(request to send 请求传送)和CTS(clear to send 清楚传送) 的握手机制, 有效的解决了隐藏终端的问题,但是暴露终端的问题依然存在, 在单信道的CSMA CAMAC 协议中, 暴露终端无法发送数据, 并且, 由于冲突, 造成接收节点无法及时发送 CTS, 导致发送方不断的发送 RTS, 降低了网络的容量和性能。本文所提出的协议是基于CSMA CA, 使用控制信道和数据信道两个信道, 控制信道发送RTS 和CTS 控制报文, 数据信道发送数据, 并结合CDMA 技术, 使用可变的正交扩频码发送控制报和数据报, 有效的解决了隐藏终端和暴露终端的问题, 使无线自组网络达到一个较好的性能。

　　CDMA 原理是基于扩频技术, 将需传送的具有一定信号带宽信息数据, 用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码(PN) 进行调制, 使原数据信号的带宽被扩展, 再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码, 与接收的带宽信号作相关处理, 把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩, 以实现信息通信。这种技术允许不同节点可以同时传送数据,大大提高了网络的利用率。

　　在Ad Hoc 网络中, 由于没有一个可靠的中心控制点, 因此扩频码的分配是个难题, 在文献中提出了四种扩频码的分配方法:

　　·通用码(Common Code) 所有节点都有一个通用码, 报头中有源节点和目的节点的地址信息, 节点监听每一个到达报文的通用码。

　　接收节点码(Receiver- Based) 每个节点都有自己的接收节点码, 发送节点在发送前查到接收节点码,并以此接收节点码发送数据, 接收节点通过监听接收节点码判断是否有发给自己的数据。发送节点码(Transmitter- Based) 每个节点都有自己的发送节点码, 发送节点以自己的节点码发送数据, 每个接收节点必须监听所有邻居节点的发送节点码, 因为事先接收节点并不知道哪个节点在发送数据。