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WIFI环境下信道的检测与接入 主讲人：陈龙星 指导老师：刘林 CONTENTS 1 4 2 5 3 6 研究背景 结论 研究内容 下步工作 仿真结果 RESEARCH BACKGROUNDS RESEARCH WORK SIMULATION RESULTS CONCLUSION THE NEXT STEP OF WORK 存在的问题 EXISTING PROBLEM 1 研究背景 RESEARCH BACKGROUNDS 信道接入的基本判定工作： 一、MAC层：(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)CSMA/CA--载波侦听多址接入与碰撞避免 二、物理层：(Clear Channel Assessment )CCA--空闲信道评估 1 研究背景 RESEARCH BACKGROUNDS CSMA/CA 一、工作流程 1.送出数据前，监听媒体状态，等没有人使用媒体，维持一段时间后，才送出数据。由于每个设备采用的随机时间不同，所以可以减少冲突的机会。 2.送出数据前，先送一段小小的请求传送报文(RTS : Request to Send)给目标端，等待目标端回应 CTS: Clear to Send 报文后，才开始传送。 利用RTS-CTS握手(handshake)程序，确保接下来传送资料时，不会被碰撞。 同时由於RTS-CTS封包都很小，让传送的无效开销变小。 3.ACK的反馈进一步确定信道传输的可靠性。 1 研究背景 RESEARCH BACKGROUNDS 二、具体流程 1 研究背景 RESEARCH BACKGROUNDS CCA 产生背景 空闲信道评估技术是无线通信系统避免干扰的关键技术之一，尤其是对于工作在同信道干扰源较多，工作环境恶劣，为了保证传输质量，需要物理层提供准确的CCA检测结果给MAC层。否则极易出现传输的数据与其他无线通信系统发生冲突，影响系统的工作性能，浪费电量的情况。该技术会尽可能准确地判断出频段是否被占用，从而得到合理的结果上报给MAC层。物理层利用CCA技术判断信道是否空闲是为了辅助MAC层更好的进行CSMA/CA-PCA。也就是说，如果信道被其他设备占用，允许系统传输退出而不必考虑采用该信道的通信协议。物理层运行CCA检测后根据信道实际空闲情况向MAC层上报BUSY/IDLE标志，由MAC层决定是否发送数据。 1 研究背景 RESEARCH BACKGROUNDS CCA的主要评估方法： 现阶段主要有3种空闲信道评估方法: 1)能量检测(ED : Energy Detection )，判断信道中信号的能量，若信号能量低于某一个门限量，则认为信道空闲。 2)载波检测(CS: Carrier Sensing):判断无线信道的特征，这个特征主要包括两方面，即载波频率和扩频信号特征。 3)混合检测(Hybrid Detection ):综合前面介绍的两种方法，同时检测信号的强度和特征，只有同时满足以上两点时，才认为信道被占用。 1 研究背景 RESEARCH BACKGROUNDS 对于某个频段的信道是否已经被占用的问题，可以看成如下二元假设: 其中，Ho表示信道未被占用，H1表示信道被占用，x(t)为接收的待检测信号，s(t)为占用信道的信号，n(t)为噪声，N为采样点数。 空闲信道评估就是对接收信号进行一些处理，将得到的检测统计量T(t）与预先设定的判决门限值λ进行比较，如果检测统计量大于判决门限值，则认为信道被占用，否则认为信道空闲。判决准则如公式所示。 2 研究内容 RESERCH WORK 能量检测法是一种传统的、有效的信号检测方法，也是应用最广泛、实现最简单的空闲信道评估方法，可以应用于所有的无线通信系统而不需要知道信号的任何先验知识。在不知道待检测信号的相关信息的情况下，能量检测是一种最优的空闲信道评估方法。 能量检测算法是一种非相关的检测方法，只需对模拟信号进行积分(模拟域)或者对数字信号进行加和(数字域)，求得信号在特定时间内的能量，然后与预先设定的门限值进行比较做出判决即可获得检测结果。若大于门限值，则认为信号存在，否则，信号不存在。能量检测的检测统计量为： 2 研究内容 RESERCH WORK 判决准则有： 其中，预设的判决门限兄是采样点数N和噪声方差 的函数，当SNR很小的时候，需要更多的采样点数进行检测，效果更好一些，其样点复杂度为o（1/ ）。 能量检测算法最大的优势为无需知道信号的先验知识，且实现简单。由于只对CCA检测时间内收到的信号进行检测，不需要设备一直进行C