下一代WLAN中一种基于分组的上行OFDMA随机接入方法

发布时间：2021-08-23 20:03

　　传统的无线局域网（wireless local area network,WLAN）标准IEEE 802.11采用载波侦听/冲突避免机制,允许单个用户竞争信道接入。而即将到来的下一代WLAN标准IEEE 802.11ax,将正交频分多址（orthogonal frequency division multiple access,OFDMA）技术和随机接入相结合,在上行传输中可以采用上行OFDMA随机接入（uplink OFDMA random access,UORA）技术,允许多个用户同时随机接入信道传输数据,因此提高了网络的资源利用率。虽然IEEE 802.11ax中的UORA技术具有信令开销小的优点,但是当用户数较多的时候,随机接入的冲突增加会导致网络吞吐量下降。因此,提出一种分组UORA的接入方法,无线接入点（access point,AP）作为中心调度节点对用户和资源进行分组,为不同组的用户和资源设置不同的标签,用户只能随机接入具有相同标签的资源。通过建立数学模型和仿真的方法,验证了分组UORA方法的有效性。分组UORA方法的网络吞吐量较IEEE 802.11ax中的原始UOR... 

【文章来源】：西北工业大学学报. 2020,38(01)北大核心EICSCD

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【部分图文】：

图2 分组UORA接入示意图

如图1所示,20 MHz带宽被分为5个RU,分别为RU1～RU5。网络中共有5个STA,采用UORA的方式接入信道。图1所示的接入流程如下:①AP经过载波侦听和退避过程来竞争信道使用权,AP首先发送TF帧,在TF帧内部设置所有RU的AID12域为0,代表它们可以用于随机接入。随机接入的STA1～STA5的OBO初始值分别为3,8,4,2和2。②收到TF帧后,执行OBO退避,将自己的OBO减去5。③在RU传输阶段,STA随机选择一个RU进行接入,STA1和STA5分别选择RU4和RU2接入传输,STA2由于OBO未退避到0不接入,STA3和STA4选择了相同的RU1传输发生冲突,传输失败。传输成功的STA1和STA5重新在最小竞争窗内随机选择OBO值为13和3。STA3和STA4由于发生了冲突,竞争窗加倍至32,分别随机选择OBO值为26和17后继续退避。④第2个传输阶段,STA2和STA5的OBO退避到0,随机接入RU1和RU3,而STA1、STA3和STA4由于未退避到0,则保持OBO等待下一次的接入机会。1.2 分组UORA协议设计

图5和图6分别为资源数为24和36的情况下,不同用户数随着分组个数增多情况下的网络吞吐量,从图3至6中可以看出:①无论是不分组还是分组,吞吐量都随着用户个数的增多先快速上升后缓慢下降;②分组UORA的分组网络吞吐量随着组的个数增加而增加,也就是说分组会提高网络的资源利用率;③用户数较少的时候分组吞吐量增幅比较大。首先吞吐量随用户增多先快速上升后缓慢下降的原因是:当用户数较少的时候,随着用户数的增多,资源被更多的用户频繁接入,RU资源的利用率增大;但是随着用户数的持续增大,冲突加剧,所以当用户数较多的时候,吞吐量下降。UORA使用了退避窗冲突加倍的功能,一旦用户增多冲突加剧,退避窗加倍能够将碰撞稀疏化,从而使吞吐量不会下降过快。其次吞吐量随着分组数增多而增大的原因是:当分组数增多的时候,由于每个组内用户数减少,分组后冲突概率降低,发送概率提高。本文提出的分组UORA接入技术将部分有序性引入到了无序的UORA接入技术中,接入效率得到了增强,吞吐量得到了提高。


本文编号：3358506