下一代WLAN中基于分层码的多用户接入技术研究与实现

摘要

近年来，随着无线通信技术的不断发展，高性能智能终端和无线设备数量的迅猛增长，WLAN接入越来越拥挤，尤其在热点处。因此，无线局域网对带宽资源的需求随之极大提高。然而目前可用于WLAN的频谱资源是有限的。所以最大限度利用系统现有频谱资源，尽可能提高传输容量和服务质量是下一代WLAN标准的一个重要研究方向。由于频谱有效性主要取决于MAC协议，所以越来越多的学者研究优化MAC协议以取得更高的有效性和吞吐量。
　　本文首先对现有的IEEE802.11采用的CSMA/CA接入方式进行分析总结。CSMA/CA这种方式一个时刻仅允许一个用户接入信道进行数据传输，而且存在隐藏节点问题，信道利用率低。特别是当用户数很多时，即使采用了二进制退避机制，仍然存在频繁的碰撞而严重影响系统的性能。本论文研究了在WLAN环境下基于分层码的多用户接入方式，该方式实现简单，且能实现多个用户占用相同的时频资源进行传输，极大地提升了系统吞吐量。论文相应地设计了该多用户接入方案的MAC接入流程，修改了交互涉及到的帧结构，仿真分析了该接入机制在不同参数下的系统吞吐量。和现有CSMA/CA的吞吐量相比，该方式在密集场景下能有效提高系统的吞吐量，且吞吐量提升的程度与系统使用的分层码数成比例。另外，本文还总结了现有文献提出的最优化竞争窗口和减慢竞争窗口的SD方案。尽管SD方案对性能的提升不如最优化竞争窗口，但其实现复杂度远低于最优化窗口方案。故而本论文提出了一种实现简单的改进SD方案，使得其性能接近最优化窗口方案。并将该改进的SD方案应用到基于分层码的多用户接入方案中，进一步提升基于分层码的多用户接入方案的系统性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1．研究背景及意义

1．2．国内外研究现状

1．3．论文主要内容及安排

第2章 IEEE 802．11 MAC层协议

2．1．连接建立过程

2．2．MAC帧类型及格式

2．2．1 帧的一般格式

2．2．2 控制帧

2．2．3 管理帧

2．2．4 数据帧

2．3．DCF接入机制

2．3．1 基本接入机制

2．3．2 RTS／CTS接入机制

2．4．DCF机制的瓶颈

2．5．本章小结

第3章 适用于密集场景的改进DCF机制

3．1．竞争窗口动态调节方案

3．1．1 竞争窗口动态调节方式

3．1．2 吞吐量分析

3．1．3 计算动态窗口

3．1．4 窗口动态调节方案仿真分析

3．2．SD方案

3．2．1 SD方案介绍

3．2．2 SD方案仿真分析

3．3．改进的SD方案

3．3．1 改进SD方案描述

3．3．2 改进SD方案仿真分析

3．4．本章小结

第4章 WLAN中基于分层码的多用户接入

4．1．分层码特性

4．2．WLAN中基于分层码的多用户接入

4．2．1 接入流程

4．2．2 管理及交互过程

4．2．3 信令格式设计及修改

4．3．基于分层码的多用户接入性能仿真分析

4．3．1．仿真建模

4．3．2．基于分层码的多用户接入性能仿真分析

4．4．结合改进SD方案的分层码多用户接入性能仿真

4．5．本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及科研成果