定向天线

• 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
•
• 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，从而提高了接收信号的质量。
• 提高系统容量。
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，在节点B处， 必然有下式成立：
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Pab=PDRTS。如果加上其他新的噪音N后仍能接收信息 满足：
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当取等号时可以得出节点B所能容忍的最大噪音Nt
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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：
• 全向天线与有向天线都存在的问题
e
隐终端
暴露终端
• 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
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
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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。
采用全向发送，可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
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
Байду номын сангаас谢！
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-list）<节点编号，超时时间> ，一个正在通 信节点列表（T-list）<超时时间，FFT2+的方向> 。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。
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
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)