OFDMA资源分配与同步技术研究及其在IEEE 802.11ax系统下的应用

发布时间：2017-10-08 12:39

  本文关键词：OFDMA资源分配与同步技术研究及其在IEEE 802.11ax系统下的应用

  更多相关文章： IEEE 802.11ax 资源指示 长距离传输 时间同步 频率同步

【摘要】：无线局域网(Wireless Local Area Network,简称WLAN)建立在无线通信技术上,可以在一定区域内满足用户的无线上网需求,具有较高的普及度。现有的WLAN通信系统无法满足各种需求不同的用户,因此IEEE组织和Wi-Fi联盟已经开展下一代WLAN802.11ax协议的标准化研究,其中引入了OFDMA技术,能实现上行多个用户的并行数据传输。另外,物联网(Internet of Things, IoT)利用互联网的特性,能够实现信息的全方位感知、可靠传输以及数据的分析处理。由于WLAN具有传输可靠、低成本、易组网等优点,因此常常被作为IoT的传输网络进行使用,这就是WLAN的长距离传输场景。而物联网中节点呈高密组网的特性,且信道条件呈现出大尺度衰落特征,原有802.11ac的MAC层和PHY层设计已经不适用于新的场景。本文针对上述问题对802.11ax在长距离场景下的应用进行了研究。本文首先介绍了原有802.11ac基本的MAC层和PHY层协议,详细阐述了帧结构中前导各部分的构成和作用,以及MAC层基本的接入机制。并且描述了OFDMA技术的原理,及其在802.11ax系统下的实现方式。接着,本文对WLAN的长距离应用场景进行了描述,说明高密组网和大尺度衰落为802.11ax系统带来的挑战。另外,在原有MAC层接入机制的基础上提出了基于分组的G-RTS/G-CTS接入机制,使802.1 lax能够有效支持UL多个站点的同时接入。为了支持更多用户的数据传输,802.11ax对时、频、空域资源都进行了划分,因此需要在帧结构中引入资源指示部分,本文给出了支持OFDMA和MU-MIMO的资源指示帧结构设计及其对应的比特开销。此外,本文还研究了长距离传输场景给WLAN的PHY层设计所带来的挑战,说明同步问题在接收端信号处理中的重要性,并且在经典同步算法上提出相应的改进算法,使其更适应于长距离传输场景。本文采用大尺度衰落模型来模拟长距离传输场景,并在链路级仿真平台上进行实现。而后将经典的时间同步和频率同步算法直接应用于长距离场景下,但是性能不容乐观。因此,本文引入了基于差分相关的时间同步算法,以及利用Golay互补序列代替原有的L-STF和L-LTF序列作为前导进行时间同步和频率同步的方案,并进行了仿真验证。仿真结果表明,上述改进算法在长距离传输场景下都比原有算法有了较大的性能提升。
【关键词】：IEEE 802.11ax 资源指示 长距离传输 时间同步 频率同步
【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
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 论文研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 论文主要完成工作和结论14
• 1.4 论文的结构安排14-16
• 第2章 IEEE 802.11ax协议关键技术简介16-29
• 2.1 IEEE 802.11系列协议16-23
• 2.1.1 PHY层协议16-21
• 2.1.2 MAC层协议21-23
• 2.2 IEEE 802.11ax基于OFDMA的多用户数据传输23-27
• 2.2.1 OFDMA技术简介23-25
• 2.2.2 IEEE 802.11ax基于OFDMA的资源划分25-27
• 2.3 IEEE 802.11ax基于OFDMA的多用户仿真实现27
• 2.4 本章小结27-29
• 第3章 面向长距离传输的802.11ax MAC层技术研究29-38
• 3.1 长距离应用场景描述29-30
• 3.2 长距离场景对MAC层设计带来的新挑战30
• 3.3 面向长距离场景的IEEE 802.11ax MAC层扩展设计30-37
• 3.3.1 接入机制的优化30-33
• 3.3.2 资源分配及指示方式的优化33-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 面向长距离传输的802.11ax PHY层技术研究38-70
• 4.1 引言38-39
• 4.2 长距离场景对PHY层设计所带来的新挑战39-40
• 4.3 面向长距离传输的时间同步技术研究40-58
• 4.3.1 定时偏移对接收信号产生的影响40-41
• 4.3.2 经典时间同步算法41-47
• 4.3.3 改进的时间同步算法147-53
• 4.3.4 改进的时间同步算法253-58
• 4.4 面向长距离传输的频率同步技术58-63
• 4.4.1 频率偏移对接收信号产生的影响59-60
• 4.4.2 经典频偏估计算法60-62
• 4.4.3 改进的频偏估计算法62-63
• 4.5 长距离传输场景的仿真验证63-69
• 4.5.1 面向长距离场景的802.11ax链路级仿真平台说明63-65
• 4.5.2 长距离传输的时间同步仿真验证65-68
• 4.5.3 长距离传输的频率同步仿真验证68-69
• 4.6 本章小结69-70
• 总结与展望70-72
• 本文工作总结70
• 未来工作展望70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目77

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