密集無(wú)線局域網(wǎng)高效接入技術(shù)研究.pdf

1、無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）以其具有的高速率、低成本、使用便捷等特性，逐漸成為互聯(lián)網(wǎng)接入的主要方55式。隨著大量無(wú)線寬帶用戶(hù)的接入，WLAN的規(guī)模和密度迅速增長(zhǎng)。網(wǎng)絡(luò)密度的增大和頻譜資源的稀缺使得節(jié)點(diǎn)接入信道的競(jìng)爭(zhēng)加劇，并且小區(qū)間干擾逐步成為降低各節(jié)點(diǎn)的信道接入成功率和資源使用效率的重要因素?，F(xiàn)有研究從調(diào)整節(jié)點(diǎn)發(fā)送功率、載波監(jiān)聽(tīng)門(mén)限、速率及MAC層的退避機(jī)制等方面入手，提出了提高接入效率的多種方法，但仍存在以下問(wèn)題：1）網(wǎng)絡(luò)空間復(fù)用度低，節(jié)點(diǎn)

2、接入信道的機(jī)會(huì)較少；2）小區(qū)內(nèi)邊緣站點(diǎn)（Station，STA）傳輸性能差，各STA間傳輸不均衡造成頻譜利用率較低；3）寬帶信道條件下，單用戶(hù)難以全時(shí)段占滿整個(gè)信道帶寬，信道實(shí)際頻譜利用率較低。針對(duì)以上問(wèn)題，本文依托國(guó)家973項(xiàng)目，從提高空間復(fù)用度和頻譜利用率等角度出發(fā)對(duì)密集無(wú)線局域網(wǎng)高效接入技術(shù)展開(kāi)專(zhuān)門(mén)研究。
　　首先基于隨機(jī)幾何理論建立了WLAN吞吐量模型，并基于該模型提出了一種增加網(wǎng)絡(luò)空間復(fù)用度的算法——?jiǎng)討B(tài)靈敏度算法（Dy

3、namic Sensitive Control，DSC）。然后，從提高頻譜利用率的角度，分別提出了基于中繼的OFDMA接入機(jī)制和基于碰撞約束的動(dòng)態(tài)帶寬協(xié)同接入方法。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　1、建立了基于隨機(jī)幾何理論的WLAN吞吐量模型。針對(duì)WLAN設(shè)備的不規(guī)則分布特點(diǎn)，引入隨機(jī)幾何理論，允許接入點(diǎn)（Access Poing，AP）與STA在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)依據(jù)隨機(jī)泊松分布，分別建立上下行鏈路的干擾模型，并依據(jù)各鏈路的信干噪比動(dòng)態(tài)地選擇數(shù)據(jù)傳

4、輸速率，以此計(jì)算WLAN上下行鏈路平均吞吐量?；诖四Ｐ?，調(diào)整接入?yún)?shù)，改進(jìn)進(jìn)入算法，可達(dá)到吞吐量最大化。
　　2、提出了可增加網(wǎng)絡(luò)空間復(fù)用度的DSC算法。首先通過(guò)信干噪比將STA分為邊緣STA（Cell Edge Statioin,CES）和中心STA（Cell Center Station,CCS），AP周期性地發(fā)送Beacon信號(hào)，CES依據(jù)對(duì)應(yīng)AP的Beacon的接收信號(hào)強(qiáng)度（Received Signal Strengt

5、h,RSS）均值，實(shí)時(shí)調(diào)整其信道感知靈敏度閾值，即載波監(jiān)聽(tīng)門(mén)限值；AP通過(guò)鄰近AP的Beacon信號(hào)的RSS確定自己所處位置及周邊AP的密集程度，并根據(jù)最小RSS的均值和反映AP密度的參量實(shí)時(shí)調(diào)整自己的信道感知靈敏度閾值。仿真結(jié)果表明，利用該算法的WLAN可將上行平均吞吐量提升至3倍、下行鏈路平均吞吐量也有近2.5倍的提升。
　　3、提出了基于中繼的OFDMA接入機(jī)制。將部分STA轉(zhuǎn)為中繼節(jié)點(diǎn)（RS），并在下行鏈路采用OFDMA的

6、接入方式，為同小區(qū)內(nèi)的STA及RS分配互不干擾的正交載波組，提高頻譜利用率?；诰W(wǎng)絡(luò)頻譜利用率，對(duì)實(shí)際布網(wǎng)時(shí)AP、RS的發(fā)送功率及分布密度、STA的分布密度等參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行了理論分析和仿真驗(yàn)證。
　　4、提出了基于碰撞概率約束的動(dòng)態(tài)帶寬協(xié)同接入方法。首先估計(jì)主用戶(hù)信道占用模型參數(shù)，并計(jì)算各信道的空閑區(qū)間時(shí)長(zhǎng)分布，使從用戶(hù)在不超過(guò)主用戶(hù)碰撞容忍水平的前提下，選擇可提供最多傳輸機(jī)會(huì)的接入帶寬，并選擇符合帶寬要求的相鄰信道組。仿真結(jié)果表