密集无线局域网高效接入技术研究

发布时间：2017-04-27 02:02

  本文关键词：密集无线局域网高效接入技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线局域网(WLAN)以其具有的高速率、低成本、使用便捷等特性,逐渐成为互联网接入的主要方55式。随着大量无线宽带用户的接入,WLAN的规模和密度迅速增长。网络密度的增大和频谱资源的稀缺使得节点接入信道的竞争加剧,并且小区间干扰逐步成为降低各节点的信道接入成功率和资源使用效率的重要因素。现有研究从调整节点发送功率、载波监听门限、速率及MAC层的退避机制等方面入手,提出了提高接入效率的多种方法,但仍存在以下问题:1)网络空间复用度低,节点接入信道的机会较少;2)小区内边缘站点(Station,STA)传输性能差,各STA间传输不均衡造成频谱利用率较低;3)宽带信道条件下,单用户难以全时段占满整个信道带宽,信道实际频谱利用率较低。针对以上问题,本文依托国家973项目,从提高空间复用度和频谱利用率等角度出发对密集无线局域网高效接入技术展开专门研究。首先基于随机几何理论建立了WLAN吞吐量模型,并基于该模型提出了一种增加网络空间复用度的算法——动态灵敏度算法(Dynamic Sensitive Control,DSC)。然后,从提高频谱利用率的角度,分别提出了基于中继的OFDMA接入机制和基于碰撞约束的动态带宽协同接入方法。主要研究内容包括:1、建立了基于随机几何理论的WLAN吞吐量模型。针对WLAN设备的不规则分布特点,引入随机几何理论,允许接入点(Access Poing,AP)与STA在网络内依据随机泊松分布,分别建立上下行链路的干扰模型,并依据各链路的信干噪比动态地选择数据传输速率,以此计算WLAN上下行链路平均吞吐量。基于此模型,调整接入参数,改进进入算法,可达到吞吐量最大化。2、提出了可增加网络空间复用度的DSC算法。首先通过信干噪比将STA分为边缘STA(Cell Edge Statioin,CES)和中心STA(Cell Center Station,CCS),AP周期性地发送Beacon信号,CES依据对应AP的Beacon的接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)均值,实时调整其信道感知灵敏度阈值,即载波监听门限值;AP通过邻近AP的Beacon信号的RSS确定自己所处位置及周边AP的密集程度,并根据最小RSS的均值和反映AP密度的参量实时调整自己的信道感知灵敏度阈值。仿真结果表明,利用该算法的WLAN可将上行平均吞吐量提升至3倍、下行链路平均吞吐量也有近2.5倍的提升。3、提出了基于中继的OFDMA接入机制。将部分STA转为中继节点(RS),并在下行链路采用OFDMA的接入方式,为同小区内的STA及RS分配互不干扰的正交载波组,提高频谱利用率。基于网络频谱利用率,对实际布网时AP、RS的发送功率及分布密度、STA的分布密度等参数的设置进行了理论分析和仿真验证。4、提出了基于碰撞概率约束的动态带宽协同接入方法。首先估计主用户信道占用模型参数,并计算各信道的空闲区间时长分布,使从用户在不超过主用户碰撞容忍水平的前提下,选择可提供最多传输机会的接入带宽,并选择符合带宽要求的相邻信道组。仿真结果表明,该方法可以在碰撞率基本不增大的同时,增加从用户的吞吐量。
【关键词】：密集WLAN 高效接入 空间复用 中继 动态带宽接入 频谱利用率
【学位授予单位】：解放军信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN925.93
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 研究背景及意义13-15
• 1.2 研究现状15-17
• 1.2.1 WLAN的发展现状15-16
• 1.2.2 WLAN接入技术16-17
• 1.3 存在的主要问题17-18
• 1.4 论文主要内容和章节安排18-21
• 1.4.1 论文主要内容18-20
• 1.4.2 论文章节安排20-21
• 第二章 WLAN接入技术与随机几何相关理论概述21-29
• 2.1 WLAN接入技术21-25
• 2.1.1 IEEE 802.11接入机制简介21-23
• 2.1.2 动态带宽对接入技术的影响23-24
• 2.1.3 OFDMA对接入技术的影响24-25
• 2.2 基于随机几何的WLAN基础模型25-28
• 2.2.1 网络模型25-26
• 2.2.2 相关节点间距离的概率密度函数26-27
• 2.2.3 节点分布27
• 2.2.4 信道模型27
• 2.2.5 信干噪比27-28
• 2.2.6 覆盖概率28
• 2.3 本章小结28-29
• 第三章 动态灵敏度控制算法及性能分析29-41
• 3.1 引言29-30
• 3.2 WLAN吞吐量模型30-36
• 3.2.1 干扰模型30-31
• 3.2.2 覆盖概率31-33
• 3.2.3 基于自适应速率的传输容量分析33-34
• 3.2.4 仿真结果及分析34-36
• 3.3 动态灵敏度控制算法36-39
• 3.3.1 DSC算法36-37
• 3.3.2 算法性能仿真37-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第四章 基于中继的OFDMA接入机制研究41-51
• 4.1 引言41
• 4.2 基于中继的OFDMA的接入41-43
• 4.3 网络频谱效率43-46
• 4.3.1 覆盖概率43-44
• 4.3.2 传输速率44-45
• 4.3.3 网络频谱效率45-46
• 4.4 仿真结果46-49
• 4.4.1 网络频谱效率与各节点密度关系的仿真结果46-48
• 4.4.2 网络频谱效率与各节点发送功率关系的仿真结果48-49
• 4.5 本章小结49-51
• 第五章 基于碰撞概率约束的动态带宽协同接入技术研究51-63
• 5.1 引言51
• 5.2 模型的建立与问题的提出51-53
• 5.2.1 信道占用模型及感知模型52
• 5.2.2 问题描述52-53
• 5.3 基于碰撞概率约束的动态带宽协同接入算法53-59
• 5.3.1 主用户信道占用模型参数估计53-54
• 5.3.2 信道选择算法54-55
• 5.3.3 算法步骤55-56
• 5.3.4 问题求解56-57
• 5.3.5 性能评估参数57-59
• 5.4 性能分析与仿真结果59-61
• 5.6 本章小结61-63
• 第六章 结束语63-66
• 6.1 论文工作总结63-64
• 6.2 前景与展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71
• 作者简历71

【参考文献】

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1 罗振东;杨萌;;下一代无线局域网——HEW[J];电信网技术;2013年09期

  本文关键词：密集无线局域网高效接入技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：329661