【摘要】：近幾年隨著基于無線的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)爆炸性的增長,無線局域網(wǎng)中對于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笞兊迷絹碓狡惹小Ｍ瑫r(shí),無線局域網(wǎng)中的用戶規(guī)模也相較以前有了很大增長。為了提高無線網(wǎng)絡(luò)的性能,提高吞吐量,降低時(shí)延,提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率,多用戶MIMO技術(shù)得到了越來越多研究者的關(guān)注。并且值得注意的是,隨著無線網(wǎng)絡(luò)逐漸滲透到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域,各種新型業(yè)務(wù)層出不窮,無線網(wǎng)絡(luò)是否可以承載足夠多的業(yè)務(wù)類型也是需要考量的方面。在上述場景中,高QoS保證和更加高效的MAC協(xié)議成為提高網(wǎng)絡(luò)性能的重要保證。針對業(yè)務(wù)類型不斷增長的無線局域網(wǎng),本文提出了一種多用戶MIMO場景下的帶有自適應(yīng)CSI反饋的下行MAC協(xié)議。所提協(xié)議通過更改幀格式的方式改進(jìn)傳統(tǒng)CSMA/CA退避機(jī)制,使得協(xié)議可以更加充分的利用物理層的多天線資源,實(shí)現(xiàn)多包的同時(shí)收發(fā),大幅提高吞吐量和降低時(shí)延。站點(diǎn)間的信道狀態(tài)信息(Channel State Information)通過一種動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的方式得以傳遞。具體來說通過一項(xiàng)重要指標(biāo)—數(shù)據(jù)包傳輸成功率,通過比較它與預(yù)先設(shè)定的閾值的大小,間接的評(píng)估無線信道質(zhì)量,對是否進(jìn)行CSI信息的更新給出參考。同時(shí),本文還提出了一種新型的基于整數(shù)分割的MAC層數(shù)據(jù)包選擇策略,該策略在保持高QoS的前提下,同時(shí)保證了公平性。我們可以通過數(shù)據(jù)量化的方式評(píng)估該策略的公平性,同時(shí)還可以根據(jù)需要人為調(diào)整各種類型業(yè)務(wù)的傳輸比例。接下來,在幾個(gè)合理性假設(shè)的基礎(chǔ)上,對所提出的下行多用戶MIMO MAC協(xié)議的飽和吞吐量、接入時(shí)延和AC間的傳輸公平性進(jìn)行了數(shù)學(xué)理論分析,推導(dǎo)得出了采用該協(xié)議時(shí)網(wǎng)絡(luò)飽和吞吐量、接入時(shí)延以及各AC發(fā)送失敗概率的表達(dá)式。同時(shí),本文通過一個(gè)基于MATLAB的仿真平臺(tái)對提出的MIMO MAC協(xié)議進(jìn)行了詳盡的仿真。通過對飽和吞吐量、接入時(shí)延、MAC隊(duì)列實(shí)時(shí)狀態(tài)和AC間公平性等指標(biāo)進(jìn)行多方面的考察,分析并討論了數(shù)據(jù)包長度、信道的時(shí)變特性、網(wǎng)絡(luò)中用戶數(shù)目等參數(shù)對網(wǎng)絡(luò)性能的影響,證明了所提下行MAC協(xié)議在上述指標(biāo)上明顯優(yōu)于其他同類協(xié)議。
[Abstract]:In recent years, with the explosive growth of wireless based network services, the demand for high speed data transmission in WLAN becomes more and more urgent. At the same time, the size of users in WLAN has also increased greatly compared with the past. In order to improve the performance of wireless networks, improve throughput, reduce delay, and improve the utilization of network resources, multi-user MIMO technology has been paid more and more attention by researchers. And it is worth noting that with the wireless network gradually infiltrating into every field of people's life, a variety of new services emerge in endlessly. Whether wireless network can carry enough service types is also an issue to be considered. In the above scenario, high QoS guarantee and more efficient MAC protocol become the important guarantee to improve network performance. In this paper, a downlink MAC protocol with adaptive CSI feedback in multi-user MIMO scenarios is proposed for WLAN with growing service types. The proposed protocol improves the traditional CSMA/CA Backoff mechanism by changing the frame format so that the protocol can make full use of the multi-antenna resources in the physical layer to achieve multi-packet simultaneous transceiver and significantly improve the throughput and reduce the delay. The channel state information (Channel State Information) between sites is transmitted in a dynamic adaptive way. Specifically, by comparing the data packet transmission success rate with the preset threshold, the wireless channel quality is evaluated indirectly, and the reference is given to update the CSI information. At the same time, this paper proposes a new packet selection strategy based on integer partition for MAC layer, which ensures fairness while maintaining high QoS. We can evaluate the fairness of the policy by quantization of data, and we can adjust the transmission ratio of various types of services according to the need. Then, on the basis of several reasonable assumptions, the saturation throughput, access delay and transmission fairness of the proposed downlink multiuser MIMO MAC protocol are analyzed in mathematical theory. The expressions of network saturation throughput, access delay and transmission failure probability of each AC are derived. At the same time, a simulation platform based on MATLAB is used to simulate the proposed MIMO MAC protocol in detail. Based on the investigation of saturation throughput, access delay MAC queue real-time state and inter-AC fairness, the effects of packet length, channel time-varying characteristics and number of users in the network on the network performance are analyzed and discussed. It is proved that the proposed downlink MAC protocol is superior to other similar protocols in the above indexes.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN919.3

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本文編號(hào)：2191414