智能天线和MIMO技术对室外WLAN覆盖的性能研究

摘要

WLAN（Wireless Local Area Networks，无线局域网）目前已广泛运用于诸如企业办公、展示会场、家庭生活、餐饮零售、仓储管理等各种传统意义上的室内WLAN网络应用。但随着现阶段各运营商的无线城市项目的推进，小型化上网本和支持无线上网的智能手机终端的广泛普及，除了以上这些传统意义上的室内WLAN热点应用外，室外WLAN热点建设需求增长迅速，运营商室外WLAN热点建设相应正进入高速发展期。特别是近些年在上海市政府推动下，由市政府资助，运营商建设的公益 i-Shanghai WLAN热点建设正如火如荼的开展，在这些热点中，有大量的室外热点覆盖需求：如以上海市绿化局、旅游局牵头的公园、休闲绿地热点需求，市交管局牵头的公共交通车站、交通枢纽，以及各行政区商委对口的重点商圈、休闲街区域的热点覆盖。
　　不同于室内WLAN的无线环境，由于室外WLAN无线环境通常干扰信号较为严重，并且信号传播路径情况复杂，建筑环境阻挡条件多变等特点，常规WLAN覆盖技术往往难以得到优质的性能覆盖。目前室外热点采用的主要方案是采用加大发射功率的500mw室外AP（Access Point，接入点）结合定向板状室外天线方式，但由于噪声也一起增加，所以对室外覆盖的性能改进不大。但室外WLAN覆盖新技术：智能天线、MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多入多出）技术的出现为室外热点建设方式提供了选择，与此同时，这些新技术的引入在不同室外环境条件下覆盖性能改善程度有所不一，与技术本身的理论期望值仍有差距，而且对运营商而言，投资往往较大并且缺乏一个研究性的依据，本文通过此项技术在室外WLAN覆盖性能的研究解决了室外WLAN覆盖的技术困难，并给目前运营商在何种建设、应用场景下使用何种室外WLAN覆盖技术提供了建设性策略。
　　本文首先介绍了WLAN的相关协议及调制技术，在此基础上进一步阐述了WLAN无线频率范围及速率。其次基于WLAN网络系统结构，采用空间链路计算分析、频率规划及衰减干扰分析、容量测算模型搭建的方法得出室内外场景WLAN的网络容量及覆盖要求。再者通过智能天线和MIMO技术的数学模型搭建进行了理论分析，从覆盖范围、速率、吞吐量、抗干扰性几方面综合评定得出智能天线和MIMO技术在室外场景下对于常规覆盖方式的优势。最后本文主要通过对智能天线和MIMO技术进行理论分析和实际外场测试，分析智能天线和MIMO技术对室外WLAN实际覆盖性能提升能力，并基于室外WLAN热点场景特点分析，得出不同室外WLAN场景需求下，对室外覆盖WLAN技术的选用策略，为运营商下阶段建设室外WLAN覆盖网络建设策略提供依据，并解决了无线智慧城市推进发展过程中公共场所的室外无线局域网覆盖的难题。最终达到了改善上下行链路，扩大覆盖范围，减少传统AP布设数量；降低阻挡干扰概率，提高系统容量；并且可以通信网络共址的办法节省传输线路、电源设备及选址成本的效果。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 论文研究的背景和意义

1.2 WLAN网络现状

1.3 论文研究的目标和内容

1.4 论文的组织结构

1.5本章小结

第二章 WLAN相关技术与原理介绍

2.1 WLAN基本结构介绍

2.2 WLAN协议组成介绍

2.3 WLAN的无线频率范围及工作速率

2.4本章小结

第三章 WLAN网络系统设计研究

3.1 WLAN总体网络架构

3.2 WLAN网络需求研究

3.3 本章小结

第四章 智能天线和MIMO技术研究

4.1智能天线原理及技术

4.2智能天线性能分析

4.3智能天线技术的特点

4.4 MIMO技术理论分析

4.5本章小结

第五章 室外场景测试分析及性能研究

5.1测试内容及配置

5.2外场测试情况

5.3测试结果分析

5.4 室外WLAN覆盖的综合技术优势和应用结论

5.5 室外WLAN场景需求分析

5.6室外WLAN覆盖的建设性策略

5.7 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

公式（附录1）

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文