新一代超高速无线局域网的能效通信技术研究

发布时间：2017-08-21 11:40

  本文关键词：新一代超高速无线局域网的能效通信技术研究

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【摘要】：随着各种智能终端设备的普及,数据业务呈爆炸式增长,人们对无线局域网(WLAN)更高数据速率传输的需求越来越高。全球sub-6GHz频谱资源的稀缺,使得具有更宽可用频带的毫米波频段备受重视,基于中国45GHz毫米波频段的IEEE 802.11aj标准化工作也在有条不紊的进行中。然而,随着通信领域巨大能量消耗的增长和绿色通信的概念普及,节能问题不得不成为WLAN设计中要考虑的重要问题。本文基于WLAN中的功率节省机制,研究了适用于IEEE 802.11aj(45GHz)系统的能效通信技术。论文主要内容如下：1.提出了适用于IEEE 802.11aj(45GHz)系统的传输机会功率节省(TXOP PS)机制。在深入了解WLAN中的功率节省机制的基础上,根据IEEE 802.11aj(45GHz)系统特点,提出了IEEE 802.11aj(45GHz) TXOP PS机制,以允许在TXOP中不需要接收信息的站点进入Doze状态降低功率,并列出了站点可以进入Doze状态的的7个条件。仿真结果表明在TXOP中不需要接收信息的站点,采用TXOP PS模式可以有效降低平均功率。2.提出了一种增强型节能多询(PSMP)机制,把多用户单播帧传输应用到PSMP下行链路,弥补了传统PSMP机制只支持组播帧和单用户单播帧传输的不足,并设计了一种新的PSMP站点信息字段,对传统PSMP帧进行改进。仿真结果表明,传统PSMP机制比点协调功能(PCF)有效的减少能耗,引进下行多用户传输的增强型PSMP机制比传统PSMP机制在减少能耗和能效提升方面有更好的性能表现。3.提出了适用于IEEE 802.11aj(45GHz)系统的动态带宽改进机制。通过在45MG信令(SIG)字段中添加动态带宽子字段,利用信道估计字段(CEF)中4个ZCZ符号排列表达带宽信息,对传统动态带宽机制进行简化改进。仿真结果表明在响应端站点次信道存在干扰时,发起端站点采用动态带宽机制消耗较少的能量便可发送完本次数据。4.提出了一种基于隐藏节点对的站点到站点(S2S)通信方案,以实现同一时段内多对隐藏节点对相互通信。为实现这一机制,设计了S2S通告帧来对站点进行调度,并提出把S2S通信机制添加到TXOP PS的站点进入Doze状态的条件中,以进一步节约能耗。
【关键词】：无线局域网 能量效率 传输机会功率节省 节能多询 动态带宽
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925.93
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 缩略语14-16
• 第一章 绪论16-24
• 1.1 研究背景16
• 1.2 无线局域网介绍16-18
• 1.2.1 无线局域网构成16-18
• 1.2.2 协议分层与信息传递18
• 1.3 无线局域网标准18-20
• 1.3.1 无线局域网标准发展18-20
• 1.3.2 IEEE 802.11aj(45GHz)标准概要20
• 1.4 无线局域网能效通信研究现状20-21
• 1.5 论文组织结构21-24
• 第二章 信道接入机制和帧结构概述24-42
• 2.1 基本信道接入机制24-28
• 2.1.1 分布协调功能DCF24-26
• 2.1.2 点协调功能PCF26-27
• 2.1.3 混合协调功能HCF27-28
• 2.2 45MG MAC帧格式28-33
• 2.2.1 MAC帧类型28-30
• 2.2.2 帧控制字段30-31
• 2.2.3 45MG信息元素31-33
• 2.3 物理帧格式研究33-40
• 2.3.1 传统物理帧格式33-34
• 2.3.2 HT物理帧格式34-35
• 2.3.3 VHT物理帧格式35-36
• 2.3.4 45MG物理帧格式36-40
• 2.4 本章小结40-42
• 第三章 IEEE 802.11aj(45GHz)TXOP PS机制42-60
• 3.1 WLAN功率节省机制42-46
• 3.1.1 功率节省管理模式42-44
• 3.1.2 空间复用功率节省机制44-45
• 3.1.3 节能多询机制45-46
• 3.2 IEEE 802.11aj(45GHz)TXOP PS机制46-50
• 3.2.1 Partial AID,COLOR,UplinkIndication介绍46-47
• 3.2.2 TXOP PS机制基本操作47-49
• 3.2.3 站点进入Doze状态的条件分析49-50
• 3.3 TXOP PS机制仿真分析50-59
• 3.3.1 下行链路TXOP PS机制仿真分析50-54
• 3.3.2 PSMP机制与TXOP PS机制54-56
• 3.3.3 PCO机制与TXOP PS机制56-59
• 3.4 本章小结59-60
• 第四章 一种增强型节能多询机制60-74
• 4.1 增强型PSMP机制60-62
• 4.1.1 IEEE 802.11ac多用户分组管理60-61
• 4.1.2 引入下行多用户传输的PSMP机制61-62
• 4.2 PSMP功能帧改进62-64
• 4.2.1 传统PSMP功能帧62-63
• 4.2.2 一种新型PSMP信息字段结构63-64
• 4.3 PSMP机制仿真方案64-68
• 4.3.1 PCF机制的能耗分析64-65
• 4.3.2 传统PSMP机制仿真方案65-67
• 4.3.3 增强型PSMP机制仿真方案67-68
• 4.4 PSMP机制仿真结果分析68-72
• 4.4.1 传统PSMP机制与不使用PSMP机制仿真分析68-70
• 4.4.2 增强型PSMP机制与传统PSMP机制仿真分析70-72
• 4.5 本章小结72-74
• 第五章 IEEE 802.11aj(45GHz)动态带宽机制和S2S通信方案74-86
• 5.1 IEEE 802.11aj(45GHz)信道管理74-76
• 5.1.1 IEEE 802.11aj(45GHz)的信道划分74
• 5.1.2 IEEE 802.11aj(45GHz)信道上BSS建立74-76
• 5.2 动态带宽机制76-82
• 5.2.1 IEEE 802.11aj(45GHz)动态带宽机制76-78
• 5.2.2 传统动态带宽机制的实现78-79
• 5.2.3 IEEE 802.11aj(45GHz)动态带宽机制的改进79
• 5.2.4 动态带宽机制仿真分析79-82
• 5.3 一种基于隐藏节点对的S2S通信方案82-85
• 5.3.1 隐藏节点对定义82-83
• 5.3.2 基于隐藏节点对的S2S机制83-84
• 5.3.3 S2S机制与TXOP PS84-85
• 5.4 本章小结85-86
• 第六章 总结与展望86-88
• 6.1 本文工作总结86-87
• 6.2 未来研究展望87-88
• 致谢88-90
• 参考文献90-94
• 硕士期间研究成果94

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