無線局域網多址接入技術研究.pdf

1、無線局域網(WLAN)已被證明是當前最有效的無線接入網絡形式之一，以其高速、安全、方便的特性受到用戶及研究者的青睞。但隨著多媒體業(yè)務的應用，語音、視頻業(yè)務以指數(shù)倍增長，受限的帶寬和頻段已經成為應用的瓶頸，由此必須采用其它關鍵技術，如智能天線技術開發(fā)下一代無線局域網系統(tǒng)。 本文結合智能天線技術與無線局域網的研究進展，主要針對無線局域網的多址接入技術進行了深入研究，主要內容和創(chuàng)新性成果如下： 1.在深入研究IEEE802.1

2、1MAC協(xié)議性能的基礎上，提出了一種基于IEEE802.11的數(shù)據(jù)、語音業(yè)務綜合傳輸協(xié)議，數(shù)據(jù)業(yè)務由分布協(xié)調功能(DCF)傳送，語音業(yè)務由點協(xié)調功能(PCF)傳送。通過仿真，評估了協(xié)議參數(shù)對網絡通過量和平均MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元(MPDU)時延的影響，確定在一定數(shù)據(jù)通過量前提下IEEE802.11能支持的最大語音用戶個數(shù)。特別地，語音業(yè)務對時延抖動敏感，指出了影響其抖動性能的主要因素。數(shù)值結果表明，合理選擇參數(shù)對性能影響至關重要，IEEE8

3、02.11性能必須在語音站點數(shù)量和數(shù)據(jù)業(yè)務通過量之間進行折衷。 2.考慮網絡中語音站點數(shù)量隨時可能變化，提出了一種IEEE802.11支持語音與數(shù)據(jù)業(yè)務的自適應傳輸協(xié)議，優(yōu)先傳輸語音業(yè)務，在滿足語音業(yè)務服務質量的前提下，盡力提高數(shù)據(jù)業(yè)務的傳輸性能。仿真結果表明，在滿足語音業(yè)務最大允許時延的前提下，自適應傳輸協(xié)議根據(jù)網絡中的語音站點數(shù)量對主要協(xié)議參數(shù)進行動態(tài)、合理地調整，可以提高數(shù)據(jù)業(yè)務的傳輸性能，效果優(yōu)于協(xié)議參數(shù)固定時的情況，包

4、括PCF的極限性能，從而增加網絡容量。特別地，該自適應傳輸協(xié)議不需要改動原始協(xié)議本身，完全兼容現(xiàn)有的IEEE802.11標準協(xié)議，易于實現(xiàn)。 3.WLAN中應用智能天線后AP必須知道用戶站點的空間特征才能與其進行通信，基于此，提出了一種準確概率推導的方法詳細分析了用戶站點空間特征檢測算法的性能，包括基于競爭和非競爭的輪詢算法，得到最佳協(xié)議參數(shù)，在此基礎上評估了AP檢測出包括其廣播范圍外部用戶的全部用戶空間特征的時延性能，并通過仿

5、真驗證了理論分析的正確性。考慮到檢測AP廣播范圍外部的用戶，比較了四種不同檢測算法的性能，結果表明，AP對廣播范圍內的用戶通過全向模式采用非競爭的輪詢，對廣播范圍外的用戶通過定向模式采用基于競爭的輪詢，可以更快速地檢測出全部用戶站點的空間特征，在各種情況下都顯示出比較優(yōu)越的性能。 4.針對使用智能天線可以擴展WLAN無線覆蓋范圍，提出了一種在WLAN中有效支持智能天線應用的MAC協(xié)議，采用非競爭期和競爭期結合的超幀結構，區(qū)別對待

6、AP廣播范圍內部、外部的用戶，時間上分為全向傳輸期和定向傳輸期，AP對廣播范圍內的用戶通過全向模式采用非競爭的輪詢、對廣播范圍外的用戶通過波束形成模式采用基于競爭的方法分別進行通信。評估的性能指標為分組的平均時延、平均時延抖動和通過量，仔細研究了各個協(xié)議參數(shù)的最佳取值，并且和其它三種接入協(xié)議進行了比較。仿真結果表明，所提出的協(xié)議性能穩(wěn)定，通過選擇合適的協(xié)議參數(shù)，可以有效擴大WLAN的無線覆蓋范圍，支持AP和其廣播范圍外部的用戶進行通信，