下一代WLAN干扰协调与资源管理机制研究

摘要

WLAN技术由于其成本低、布点灵活、速率高等特点，被广泛应用于提供无处不在的移动宽带接入。除此之外，WLAN还被应用于数据回传等应用场景。传统WLAN接入网络对吞吐量有较高要求，而对可靠性，链路延迟等指标不够敏感，采用802.11协议基于竞争的载波侦听多址接入/冲突避免(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA)的接入机制。而用作数据回传的WLAN网络对时延、吞吐量和丢包率等均有较高要求，现有WLAN的媒体接入控制层(Media Access Control，MAC)工作机制并不能满足需求。因此需要研究适用于数据回传WLAN的基于集中控制的MAC接入机制。　　新一代WLAN标准IEEE802.11ax引入正交频分多址接入(Orthogonal Frequency Division MultipleAccess，OFDMA)技术，主要采用基于调度的工作模式。由于802.11ax的OFDMA机制具有一些与蜂窝网不同的特点，例如不同带宽的信道可划分为多种资源单元(Resource Unit，RU)尺寸组合，一个用户只能被分配一个RU等。因此，本文结合数据回传网络和802.11ax标准OFDMA特点，基于集中控制方式对多BSS间的调度和资源分配(scheduling and resource allocation，SRA)算法进行研究，考虑不同业务的时延需求，降低BSS间干扰，提升系统吞吐量。　　本文首先针对在无线回传场景中，多个AP相邻部署且网络中有不同时延需求的业务类型，基于AC集中控制调度的工作方式，提出了一种满足不同业务时延限制的调度算法。然后，基于802.11ax协议OFDMA传输机制，在数据传输阶段以最大化吞吐量为目标，设计了一种基于RU规格的双优先级贪婪算法，为重叠区用户(Station，STA)分配相互正交的RU，为非重叠区STA根据不同的传输速率匹配最合适的RU，以实现减少重叠区干扰，提升多个BSS的系统吞吐量的目标。性能仿真结果显示，相较于不同类型业务的时延限制和RU随机分配时的系统吞吐量，本文所提出的SRA算法在满足传输时延的需求下，系统吞吐量可以提升56%。　　其次，针对相邻AP覆盖重叠区域的用户受到干扰较严重的问题，本文在所提资源分配算法基础上联合功率控制策略。考虑AP对各STA下行传输业务量不同，按照固定步长逐步调整AP为RU分配的下行发送功率，从而调整不同RU上的传输速率。降低重叠区干扰的同时，实现RU分配，功率和用户下行业务量的匹配，提升重叠区吞吐量和系统吞吐量。性能仿真结果显示，相比AP在各个RU上均匀分配下行发射功率的资源分配算法的OBSS吞吐量和系统吞吐量，本文所提出联合功率控制的资源分配策略在OBSS的吞吐量和系统吞吐量性能方面分别提升85%和48%。

目录

声明

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本文主要工作及章节安排

第2 章 802.11ax 关键技术及SRA 算法介绍

2.1 802.11ax PHY 层关键技术

2.1.1 OFDMA技术介绍

2.1.2 PHY层其他技术简介

2.2 802.11ax MAC 层关键技术

2.2.1 802.11ax 下行多用户传输

2.2.2 802.11ax 上行多用户传输

2.3 典型SRA算法介绍

2.3.1 调度算法分类

2.3.2 资源分配算法分类

2.4本章小结

第3 章考虑业务时延的最大化吞吐量调度和资源分配算法

3.1 系统模型

3.2 考虑业务时延的最大化吞吐量调度和资源分配算法

3.2.1 基于业务时延的调度算法设计

3.2.2 基于最大化系统吞吐量的双优先级贪婪算法设计

3.3 性能仿真结果与分析

3.3.1 系统仿真参数设置

3.3.2 调度算法仿真结果分析

3.3.3 资源分配算法仿真结果与分析

3.4本章小结

第4 章 联合功率分配的资源管理算法

4.1 系统吞吐量数学模型

4.2 基于实际传输业务量的功率控制策略

4.3 仿真参数设置与结果分析

4.3.1 系统仿真参数设置

4.3.2 仿真结果分析

4.4 本章小结

总结与展望

致 谢

攻读硕士论文期间发表的论文及参与的科研项目

参考文献