IEEE802.11ax波束赋形技术研究

发布时间：2017-06-19 06:04

  本文关键词：IEEE802.11ax波束赋形技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：IEEE802.11系列标准已经走过了将近20年的历程,数据传输速率的数量级由IEEE 802.11n的Mbit/s到如今IEEE 802.11ac的Gbit/s有了巨大的进步。然而,为了满足日益增长的无线通信质量要求,IEEE 802.11工作组已经着手研究并提供针对有大量网络设备和无线接入点的密集场景下的下一代无线局域网技术方案——IEEE 802.11ax标准。以往IEEE 802.11系列标准研究目标主要关注在如何提升最大理论传输速率,而802.11ax主要关注在提升用户体验上,比如用户的平均吞吐量、处于边缘地带上的用户的吞吐量以及单个区域吞吐量等。波束赋形技术对于扩大AP覆盖范围、抑制用户间的干扰以及提高边缘用户的吞吐量等方面都十分有效,尤其在密集场景下,采用增强的波束赋形技术来抑制用户间共信道干扰以及提高接收信号信噪比变得更加重要。本论文主要在现有波束赋形(尤其是802.11ac)技术的基础上研究802.11ax下行链路波束赋形传输方案,包括信道探测和波束赋形算法实现两部分。对于信道探测部分,在研究现有信道探测方案的基础上,针对802.11ax标准的新特点,设计了一种高效的适用于802.11ax密集场景下的信道探测反馈方案,不仅能够减少轮询开销而且实现简单。然后,为进一步减少因显式反馈带来的开销,论文研究了802.11ax的子载波分组技术,将本文提出的探测方案与子载波分组技术相结合不仅可以减少轮询开销,还可以减少反馈开销。对于波束赋形算法,本文主要研究几种广泛应用于WLAN系统的线性波束赋形算法,重点研究了基于SVD分解和基于GMD分解的SU MIMO波束赋形；CI、RI信道反转和BD块对角化的MU MIMO波束赋形算法,以及为减少块对角化算法的计算复杂度而提出的GZI算法。此外,论文搭建了802.11ax下行链路仿真平台,并在Channel D信道下对多种波束赋形算法的性能进行了仿真,仿真结果表明,无论单用户波束赋形还是多用户波束赋形,在不同调制阶数下,通过使用不同的波束赋形技术可进一步提升系统性能。
【关键词】：WLAN IEEE 802.11ax 信道探测 波束赋形 SVD BD
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925.93
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 论文主要内容及安排13-14
• 第2章 IEEE 802.11ax相关技术及仿真平台14-29
• 2.1 IEEE 802.11ax概述14-16
• 2.1.1 IEEE 802.11ax特点14-15
• 2.1.2 IEEE 802.11ax帧结构15-16
• 2.2 OFDMA与MIMO技术16-17
• 2.3 IEEE 802.11标准的信道探测17-24
• 2.3.1 信道探测反馈机制17-20
• 2.3.2 基于显式反馈的IEEE 802.11ac信道探测20-24
• 2.4 IEEE 802.11ax仿真平台24-28
• 2.4.1 IEEE 802.11ac仿真系统24-26
• 2.4.2 IEEE 802.11ax下行链路仿真平台搭建26-27
• 2.4.3 IEEE 802.11ax下行链路仿真平台校准27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 IEEE 802.11ax信道探测方案设计与性能分析29-44
• 3.1 密集场景下的信道探测方案设计29-34
• 3.1.1 802.11ax信道探测反馈方案整体设计29-30
• 3.1.2 802.11ax信道探测反馈信令格式设计30-31
• 3.1.3 每轮CSI反馈之间不需要轮询帧的信道探测反馈流程31-33
• 3.1.4 每轮CSI反馈之间需要轮询帧的信道探测反馈流程33-34
• 3.1.5 两种CSI反馈方案比较34
• 3.2 802.11ax CSI反馈开销数学分析34-39
• 3.2.1 CSI反馈开销数值计算35-38
• 3.2.2 CSI反馈开销对比38-39
• 3.3 UL CSI反馈RU资源块分配方案改进39
• 3.4 IEEE 802.11ax CSI反馈相关参数设计39-43
• 3.4.1 IEEE 802.11ax的子载波分组40-41
• 3.4.2 子载波分组仿真结果与分析41-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 IEEE 802.11 ax波束赋形算法仿真分析44-65
• 4.1 单用户波束赋形算法44-50
• 4.1.1 下行SU MIMO波束赋形系统模型44-45
• 4.1.2 基于SVD分解的单用户波束赋形45-48
• 4.1.3 基于GMD分解的单用户波束赋形48-50
• 4.2 多用户波束赋形算法50-56
• 4.2.1 下行MU MIMO波束赋形系统模型50-51
• 4.2.2 信道反转(CI)51-52
• 4.2.3 块对角化(BD)52-55
• 4.2.4 Generalized Zero-Forcing Channel Inversion(GZI)算法55-56
• 4.3 波束赋形算法仿真分析56-64
• 4.3.1 单用户波束赋形仿真分析56-61
• 4.3.2 多用户波束赋形仿真分析61-64
• 4.4 本章小结64-65
• 总结与展望65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士期间发表的论文及科研成果71

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