本文關(guān)鍵詞：MU-MIMO WLAN系統(tǒng)上行信道接入機(jī)制的研究

  更多相關(guān)文章： WLAN MU-MIMO 信道接入機(jī)制 異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò) WLAN分流

【摘要】：隨著智能終端的快速發(fā)展以及多媒體業(yè)務(wù)的廣泛應(yīng)用,無線網(wǎng)絡(luò)需求急劇增長(zhǎng)。為了進(jìn)一步提升無線局域網(wǎng)(wireless local access network,WLAN)系統(tǒng)性能,緩解無線資源不足的現(xiàn)狀,IEEE 802.11ac標(biāo)準(zhǔn)中引入了多用戶多輸入多輸出(multiple-user multiple-input-multiple output,MU-MIMO)技術(shù)。該技術(shù)能夠利用空間復(fù)用增益提高系統(tǒng)容量,因此MU-MIMO WLAN系統(tǒng)的研究成為研究重點(diǎn),特別是允許多個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)行傳輸?shù)母咝诺澜尤霗C(jī)制的研究具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值�，F(xiàn)有MU-MIMO WLAN系統(tǒng)上行信道接入機(jī)制在數(shù)據(jù)傳輸完成之后才能得知當(dāng)前傳輸中是否產(chǎn)生碰撞,由碰撞導(dǎo)致的失敗傳輸會(huì)造成信道資源的占用浪費(fèi),尤其是當(dāng)用戶數(shù)較多時(shí)碰撞頻發(fā),會(huì)帶來系統(tǒng)效率的嚴(yán)重下降。因此,研究在碰撞產(chǎn)生時(shí)及早停止當(dāng)前傳輸?shù)男诺澜尤霗C(jī)制,減少失敗傳輸對(duì)信道資源的占用浪費(fèi),是MU-MIMO WLAN系統(tǒng)的研究重點(diǎn)和研究難點(diǎn)。本文就此問題展開研究,主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下所述:1.提出了基于周期性檢測(cè)的隨機(jī)信道接入機(jī)制。通過讓第一個(gè)接入用戶周期性地對(duì)信道碰撞情況進(jìn)行檢測(cè),能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)碰撞的產(chǎn)生,并通過通知其他用戶停止當(dāng)前傳輸,能夠解決失敗傳輸對(duì)信道資源占用浪費(fèi)的問題,帶來系統(tǒng)性能的提升。通過對(duì)所提信道接入機(jī)制的系統(tǒng)模型進(jìn)行數(shù)學(xué)分析,得到了該信道接入機(jī)制下MU-MIMO WLAN系統(tǒng)的飽和吞吐量和平均時(shí)延。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提信道接入機(jī)制能夠有效提升系統(tǒng)性能,特別是隨著用戶數(shù)的增多,其對(duì)系統(tǒng)性能的提升更加明顯。例如當(dāng)用戶數(shù)達(dá)到50時(shí),比現(xiàn)有基于CSMA/CA信道接入機(jī)制的飽和吞吐量提升了 78.57%,平均時(shí)延降低了 33.34%。2.提出了基于周期性檢測(cè)的RTS/CTS信道接入機(jī)制。通過AP對(duì)RTS幀的檢測(cè),能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)碰撞的產(chǎn)生,并通過通知其他用戶停止當(dāng)前傳輸,能夠解決失敗傳輸對(duì)信道資源占用浪費(fèi)的問題,帶來系統(tǒng)性能的提升。通過對(duì)所提信道接入機(jī)制的系統(tǒng)模型進(jìn)行數(shù)學(xué)分析,得到了該信道接入機(jī)制下MU-MIMO WLAN系統(tǒng)的飽和吞吐量和平均時(shí)延。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提信道接入機(jī)制能夠有效提升系統(tǒng)性能,當(dāng)用戶數(shù)較少時(shí),其系統(tǒng)性能高于現(xiàn)有基于CB-CSMA/CA信道接入機(jī)制,低于基于周期性檢測(cè)隨機(jī)信道接入機(jī)制;隨著用戶數(shù)的增加,其對(duì)系統(tǒng)性能的提升顯著,明顯高于現(xiàn)有基于CB-CSMA/CA信道接入機(jī)制和基于周期性檢測(cè)隨機(jī)信道接入機(jī)制。例如當(dāng)用戶數(shù)達(dá)到50時(shí),比現(xiàn)有基于CB-CSMA/CA信道接入機(jī)制的飽和吞吐量提升了 76.67%,平均時(shí)延降低了 43.34%;比基于周期性檢測(cè)隨機(jī)信道接入機(jī)制的飽和吞吐量提升了 9.82%,平均時(shí)延降低了 13.58%。3.研究了如何根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化優(yōu)化使用上述基于周期性檢測(cè)的隨機(jī)信道接入機(jī)制和基于周期性檢測(cè)的RTS/CTS信道接入機(jī)制,提出了針對(duì)MU-MIMO WLAN系統(tǒng)的混合信道接入機(jī)制。通過在網(wǎng)絡(luò)連接的建立階段對(duì)上述兩種信道接入機(jī)制的系統(tǒng)性能進(jìn)行分析比較,選擇系統(tǒng)性能更好的機(jī)制作為當(dāng)前的信道接入機(jī)制,能夠有效適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化,獲得更好的系統(tǒng)性能。4.研究了異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中的WLAN分流問題,應(yīng)用所提信道接入機(jī)制系統(tǒng)模型的分析結(jié)果,提出了基于單個(gè)用戶滿意度的WLAN分流算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提算法能夠在兼顧網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的同時(shí)使用戶的網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用最低,與現(xiàn)有cellular-first分流算法和wlan-first分流算法相比具有更高的用戶滿意度。本文以提高M(jìn)U-MIMO WLAN系統(tǒng)性能為目標(biāo),提出了基于周期性檢測(cè)的隨機(jī)信道接入機(jī)制和基于周期性檢測(cè)的RTS/CTS信道接入機(jī)制,能夠有效減少無效傳輸過程對(duì)信道資源的占用浪費(fèi),提升系統(tǒng)性能�？v向上,將兩種信道接入機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)融合成能夠動(dòng)態(tài)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化的混合信道接入機(jī)制;橫向上,將所提信道接入機(jī)制的理論模型應(yīng)用于異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò),設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了具有更高用戶滿意度的WLAN分流算法。因此,本文的研究?jī)?nèi)容具有一定的理論意義和應(yīng)用價(jià)值,可為MU-MIMO WLAN系統(tǒng)上行信道接入機(jī)制的研究提供新的思路,并應(yīng)用于解決異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中的WLAN分流問題。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN925.93

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 ;Robust Tomlinsion-Harashima precoding design with outdated CSIT[J];The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications;2010年02期

2 張玲;張賢達(dá);;MIMO-OFDM系統(tǒng)的盲信道估計(jì)算法綜述[J];電子學(xué)報(bào);2007年S1期

3 周鵬;趙春明;盛彬;;MIMO-OFDM系統(tǒng)中基于導(dǎo)頻輔助的信道估計(jì)[J];電子與信息學(xué)報(bào);2007年01期

4 馮輝;王挺;胡波;;一種WLAN中優(yōu)化上下行公平性的MAC機(jī)制[J];復(fù)旦學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年01期

5 王健康,王德強(qiáng),樂光新;MIMO系統(tǒng)中的空時(shí)編碼技術(shù)[J];中興通訊技術(shù);2004年03期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 張南;無線網(wǎng)絡(luò)MAC層接入控制研究[D];北京交通大學(xué);2013年

2 楊雙懋;無線網(wǎng)絡(luò)中的流量預(yù)測(cè)與MAC算法研究[D];電子科技大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 巫素;AP密集部署的WLAN網(wǎng)絡(luò)MAC優(yōu)化機(jī)制[D];電子科技大學(xué);2015年

2 韓�；�;IEEE 802.11無線網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議性能分析[D];山東大學(xué);2013年

3 王昕;無線網(wǎng)絡(luò)MAC層功率管理研究[D];清華大學(xué);2004年

，

本文編號(hào)：1286120