面向IEEE 802.11n基于阵列天线波束成形的SDMA算法研究

摘要

现有的无线局域网(WLAN)都是点对点通信模式，系统下行吞吐量比较低，而通过结合使用空分多址接入(SDMA)技术，配备有自适应天线阵列的接入点(AP)通过使用波束成形(BF)技术，形成指向多个特定用户的定向波束，在同一时刻发送不同的数据给不同的移动终端，极大的提高了系统的下行吞吐量。
　　 本文主要研究如何将SDMA技术应用于WLAN中，同时实现二者的兼容。
　　 本文首先介绍了无线局域网的架构，并对MAC协议进行了详细的描述，其次简要介绍了智能天线和波束成形算法，最后基于现有的波束成形算法和MAC协议，提出了两种下行SDMA算法，即盲SDMA算法和可视SDMA算法。
　　 本文提出的两种SDMA算法不仅实现了SDMA与WLAN的兼容，而且支持最新的IEEE802.11n协议，通过仿真验证了，与传统WALN相比，上述两种算法大大提高了下行链路的吞吐量，并且后一种算法要优于前一种算法。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 论文研究背景及意义

1.2 论文研究内容及创新点

1.3 论文组织结构及内容安排

第二章 IEEE802.11无线局域网概述

2.1 无线局域网的历史与标准发展状况

2.1.1 无线局域网的历史

2.1.2 无线局域网的发展现状及标准

2.2 无线局域网的组成结构

2.2.1 站点(STA)

2.2.2 无线介质(WM)

2.2.3 接入点(AP)

2.2.4 分布式系统(DS)

2.3 无线局域网的拓扑结构

2.3.1 分布对等式拓扑

2.3.2 基础结构集中式拓扑

2.3.3 ESS网络拓扑

2.3.4 中继或桥接型网络拓扑

2.4 IEEE802.11 x的MAC协议

2.4.1 IEEE802.11x的MAC帧结构

2.4.2 IEEE802.11x的无线媒体接入协议

2.4.3 分段(Fragmentation)与重组(Reassembly)

2.4.4802.11x的块确认机制

2.5 IEEE802.11n MAC层的帧聚合机制

2.5.1 IEEE802.11n的MAC帧结构

2.5.2 A-MSDU

2.5.3 A-MPDU

第三章 智能天线及波束成形技术

3.1 智能天线的概念及原理

3.1.1 智能天线的概念

3.1.2 智能天线的基本原理

3.2 智能天线的工作流程及应用

3.2.1 智能天线的工作流程

3.2.2 智能天线的应用

3.3 波束成形算法

3.3.1 最小均方误差(LMS Least Mean Square)算法

3.3.2 直接矩阵求逆(DMI,Direct Matrix Invert)算法

3.3.3 恒模(CMA,Const Modulus Algorithm)算法

3.3.4 多重信号分类(MUSIC,Multiple Signal Classification)算法

第四章 基于阵列天线波束成形的下行SDMA算法

4.1 前言

4.2 问题陈述

4.2.1 信道预约

4.2.2 如何让站点回应消息

4.2.3 分组方法

4.2.4 返回ACK问题

4.2.5 ACK接收和检测

4.2.6 兼容性问题

4.3 提出的方案

4.3.1 粗分组

4.3.2 预约信道并确定波束权重

4.3.3 细分组

4.3.4 盲SDMA接入(Blind SDMA Access)

4.3.5 可视SDMA接入(Visual SDMA Access)

4.4 下行吞吐量分析及仿真

4.4.1 MAC帧发送概率分析

4.4.2 下行吞吐量性能分析

4.4.3 仿真验证SDMA接入算法的下行吞吐量

第五章 总结与展望

5.1 本文主要工作与贡献

5.2 有待进一步研究的课题

致谢

参考文献