下一代超高速无线局域网上行链路能效研究与仿真

摘要

无线局域网以其独特的不可替代性优势成为当前移动通信的重要组成部分。此外,随着人们对WLAN提出更高的速率要求以及对多种QoS需求的多媒体业务,使得下一代超高速无线局域网势必向着较高QoS保证和支持多宽带能力发展。本课题也以下一代高速WLAN技术(NUHT)为背景下的研究。
　　对无线局域网的研究大都是考虑在一定的资源分配情况下,获得系统吞吐量的最大化,并且对于容量较高的无线链路,为了满足不断增加的服务质量需求,用户设备的能量消耗也会变得很大。然而,相比之下电池的容量相对于无线局域网速率的提升要滞后很多。此外,在上行链路系统中用户传输的电力消耗在无线功率预算中占据主导地位。因此,在绿色通信网络中,除了频谱效率和吞吐量外,能源效率已经成为未来无线通信的主流趋势。
　　本文的主要研究内容也是基于下一代超高速无线局域网下的节能通信。创新性工作主要是在基于基本的联合载波聚合(JC)和独立载波聚合(IC)基础之上,设计了动态载波聚合(DCA)机制,系统模型为上行链路。此外,由于在不同的应用场景中,发射功率与系统配置和信道质量相互关联,并且每个成员载波(CC)的队列长度与服务速率有关,为了使能效的评估更具有普遍性,文中提出了归一化能源效率(NEE)指标。通过仿真分析表明,本文设计的动态载波聚合机制在理想平衡系统(IBS)下取得了能效性能的上限。
　　在动态载波聚合机制之上,针对接入带宽能力不同的用户,主要是指不支持载波聚合的用户,与支持载波聚合的用户混合接入模式下对系统能效以及传输速率的影响做了分析与建模。设计了只使用一个主成员载波(PCC)的概率值进行系统能效评估的准则,仿真结果表明服务最长队列(SLQ)模型获得比基于公平的轮询算法(RRP)更好的能效。
　　文章的后面,描述了一类特殊的网络负载模型,即存在负载量较大并且不支持载波聚合的用户终端。为了系统的能效更高,资源调度器(RS)会将该类用户分配到信道增益最大并且服务速率最高的成员载波上去。此外,针对前面的设计的DCA机制,只是给出了分析上限值,因此在最后的部分,给出了在实际系统模型中的数据结果并与理论分析做了比较与分析。

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表目录

缩略词

第一章 绪论

1.1 论文的研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的组织架构

第二章 NUHT系统架构及其关键技术

2.1 NUHT 系统模型

2.2 MAC 层接入方式

2.3 载波聚合技术

2.4 基本载波调度方案

2.5 本章小结

第三章 基于能效的载波聚合算法研究

3.1 基于能效的载波聚合研究背景

3.2 基于载波聚合的系统模型

3.3 动态载波调度方案

3.4 载波调度方案的能效分析

3.5 理论仿真结果与分析

3.6 本章小结

第四章 不同带宽能力终端的混合接入分配方法

4.1 多带宽能力终端混合接入模型分析

4.2 不同负载能力的资源调度算法研究

4.3 仿真结果分析

4.4 本章小结

第五章 系统仿真平台设计

5.1 OPNET仿真软件介绍

5.2 仿真系统架构

5.3 交互接口设计

5.4 仿真结果对比与分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1论文工作总结

6.2未来工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果