密集無線局域網(wǎng)高效接入技術研究.pdf

1、無線局域網(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。隨著大量無線寬帶用戶的接入，WLAN的規(guī)模和密度迅速增長。網(wǎng)絡密度的增大和頻譜資源的稀缺使得節(jié)點接入信道的競爭加劇，并且小區(qū)間干擾逐步成為降低各節(jié)點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)點發(fā)送功率、載波監(jiān)聽門限、速率及MAC層的退避機制等方面入手，提出了提高接入效率的多種方法，但仍存在以下問題：1）網(wǎng)絡空間復用度低，節(jié)點

2、接入信道的機會較少；2）小區(qū)內(nèi)邊緣站點（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，單用戶難以全時段占滿整個信道帶寬，信道實際頻譜利用率較低。針對以上問題，本文依托國家973項目，從提高空間復用度和頻譜利用率等角度出發(fā)對密集無線局域網(wǎng)高效接入技術展開專門研究。
　　首先基于隨機幾何理論建立了WLAN吞吐量模型，并基于該模型提出了一種增加網(wǎng)絡空間復用度的算法——動態(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接入機制和基于碰撞約束的動態(tài)帶寬協(xié)同接入方法。主要研究內(nèi)容包括：
　　1、建立了基于隨機幾何理論的WLAN吞吐量模型。針對WLAN設備的不規(guī)則分布特點，引入隨機幾何理論，允許接入點（Access Poing，AP）與STA在網(wǎng)絡內(nèi)依據(jù)隨機泊松分布，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態(tài)地選擇數(shù)據(jù)傳

4、輸速率，以此計算WLAN上下行鏈路平均吞吐量?；诖四Ｐ停{(diào)整接入?yún)?shù)，改進進入算法，可達到吞吐量最大化。
　　2、提出了可增加網(wǎng)絡空間復用度的DSC算法。首先通過信干噪比將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，CES依據(jù)對應AP的Beacon的接收信號強度（Received Signal Strengt

5、h,RSS）均值，實時調(diào)整其信道感知靈敏度閾值，即載波監(jiān)聽門限值；AP通過鄰近AP的Beacon信號的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密度的參量實時調(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接入機制。將部分STA轉(zhuǎn)為中繼節(jié)點（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)絡頻譜利用率，對實際布網(wǎng)時AP、RS的發(fā)送功率及分布密度、STA的分布密度等參數(shù)的設置進行了理論分析和仿真驗證。
　　4、提出了基于碰撞概率約束的動態(tài)帶寬協(xié)同接入方法。首先估計主用戶信道占用模型參數(shù)，并計算各信道的空閑區(qū)間時長分布，使從用戶在不超過主用戶碰撞容忍水平的前提下，選擇可提供最多傳輸機會的接入帶寬，并選擇符合帶寬要求的相鄰信道組。仿真結(jié)果表