隨著無(wú)線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展和智能終端設(shè)備的大量出現(xiàn),人們對(duì)無(wú)線高速通信的要求也變得越來(lái)越高。然而,傳統(tǒng)的微波頻譜資源已經(jīng)擁擠稀缺,其難以滿足高速無(wú)線傳輸?shù)男枨�。為了解決這一問(wèn)題,通信界將目光轉(zhuǎn)向高頻段的毫米波,因此在下一代無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11ay中將使用毫米波進(jìn)行無(wú)線通信。此外,為了增大無(wú)線信號(hào)的傳輸范圍和提高信號(hào)傳輸?shù)聂敯粜?可使用多AP(Access Point)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳輸,在多AP系統(tǒng)中,AP與控制器間通過(guò)有線或無(wú)線相連,控制器用來(lái)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行集中控制。當(dāng)多AP系統(tǒng)使用毫米波進(jìn)行通信時(shí),許多問(wèn)題的解決將變得更加復(fù)雜和困難,比如毫米波多AP系統(tǒng)中的波束賦形問(wèn)題,特別是當(dāng)STA(Station)具有較強(qiáng)移動(dòng)性時(shí)。另外,系統(tǒng)的無(wú)線資源管理問(wèn)題也急需解決,為了描述方便,本文將毫米波多AP系統(tǒng)中的AP與STA的配對(duì)和AP功率分配統(tǒng)稱為AP管理問(wèn)題。由于AI(Artificial Intelligence)技術(shù)相比較于傳統(tǒng)的方法有許多的優(yōu)點(diǎn),因此本論文將使用AI技術(shù)來(lái)對(duì)毫米波多AP系統(tǒng)中的波束賦形和AP管理展開(kāi)研究。論文首先研究了毫米波多AP系統(tǒng)中波束賦形問(wèn)題,基于IEEE 802.11ay波束賦形機(jī)制提出了一種改進(jìn)的毫米波多AP波束賦形方案,仿真結(jié)果顯示改進(jìn)方案能節(jié)省較多的訓(xùn)練開(kāi)銷(xiāo)。針對(duì)毫米波多AP移動(dòng)系統(tǒng),文中采用協(xié)調(diào)傳輸方式來(lái)提高系統(tǒng)傳輸?shù)聂敯粜?并為此設(shè)計(jì)了一種協(xié)調(diào)波束賦形方案。為了進(jìn)一步減小協(xié)調(diào)波束賦形方案的訓(xùn)練開(kāi)銷(xiāo)和提高系統(tǒng)的性能,文中將深度學(xué)習(xí)與協(xié)調(diào)波束賦形方案相結(jié)合,提出了一種基于深度學(xué)習(xí)的毫米波協(xié)調(diào)波束賦形方案,通過(guò)設(shè)計(jì)的深度學(xué)習(xí)模型對(duì)各個(gè)AP的最佳波束賦形向量進(jìn)行預(yù)測(cè)。仿真結(jié)果表明,基于深度學(xué)習(xí)的毫米波協(xié)調(diào)波束賦形方案能獲得更高的系統(tǒng)有效可達(dá)速率,并且深度學(xué)習(xí)模型在LOS(Line-of-sight)環(huán)境和NLOS(Non Line-of-sight)環(huán)境下均有很好的性能表現(xiàn),其能快速適應(yīng)多變的無(wú)線通信環(huán)境。然后論文研究了毫米波多AP系統(tǒng)中的AP管理問(wèn)題,以使得整個(gè)系統(tǒng)的總速率最大化。AP管理問(wèn)題包括AP與STA的配對(duì)以及AP的功率分配,文中首先建立數(shù)學(xué)模型,將AP管理問(wèn)題描述為一個(gè)最優(yōu)化問(wèn)題。由于該最優(yōu)化問(wèn)題是一個(gè)NP-hard問(wèn)題且是非凸的,不能通過(guò)直接求解來(lái)獲得最優(yōu)解,因此設(shè)計(jì)了一個(gè)迭代算法將最優(yōu)化問(wèn)題分解為兩個(gè)子問(wèn)題,分別進(jìn)行求解,以獲得AP管理問(wèn)題的一個(gè)次優(yōu)解。最后提出基于深度學(xué)習(xí)的AP管理方案,使用設(shè)計(jì)的迭代算法來(lái)生成訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù),并將這些數(shù)據(jù)用于深度學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練和測(cè)試。仿真結(jié)果表明,基于深度學(xué)習(xí)的AP管理方案的性能接近于迭代算法,但是其計(jì)算時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于迭代算法所需的時(shí)間。
【學(xué)位單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN928;TP18
【部分圖文】：

架構(gòu)首先對(duì)現(xiàn)有的低頻無(wú)線局域網(wǎng)中的多 AP 架出的分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，最后分析本文將使2.11ay 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上提出一種毫米波多 AP 域網(wǎng)中的多 AP 架構(gòu)在 2017 年 8 月份發(fā)布的“Multi-APTechni定義了 AP 間的控制協(xié)議，使得能夠在多 AP如圖 2-7 中所示。其中，多 AP 控制器為多 AP 網(wǎng)絡(luò)的前傳和回程鏈路，同時(shí)當(dāng)新的 A AP Agent 是執(zhí)行多 AP 控制器控制功能的可能僅包括一個(gè)多 AP 控制器，或者僅包括制器和一個(gè)多 APAgent。這種多 AP 架構(gòu)工作切換，實(shí)現(xiàn)無(wú)中斷的通信。

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 3OS 場(chǎng)景仿真節(jié)對(duì) LOS 場(chǎng)景進(jìn)行仿真，具體仿真模型如 3-5 所示，4 個(gè) AP 同時(shí)服務(wù) 1A，STA 的活動(dòng)范圍如圖 3-5 中的紅色部分所示，其移動(dòng)速度設(shè)為 15m/s。

圖 3-6 多 AP 移動(dòng)系統(tǒng)在 LOS 場(chǎng)景下有效可達(dá)速率仿真 可以看出，在 LOS 場(chǎng)景下，多 AP 移動(dòng)系統(tǒng)的有效可達(dá)速率的Hz，而使用協(xié)調(diào)波束賦形方案的有效可達(dá)速率約為 2.8 bps/H的最優(yōu)上界，主要原因是使用協(xié)調(diào)波束賦形方案有較大的波3-6 中還可以看出，使用基于深度學(xué)習(xí)的協(xié)調(diào)波束賦形方案的習(xí)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的增加，其有效可達(dá)速率可以接近系統(tǒng)有效可達(dá)度學(xué)習(xí)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的大小為 0，即深度學(xué)習(xí)模型此時(shí)還未進(jìn)的預(yù)測(cè)效果很差，控制器無(wú)法使用深度學(xué)習(xí)模型為每個(gè) AP
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本文編號(hào)：2871731