基于多天线的无线网络MAC协议研究

【摘要】无线局域网(WLAN)作为一种宽带无线接入方式,具有架构组网灵活、移动便捷、可扩展性好和维护费用低等优点。随着MIMO技术的日益成熟,使用多天线技术(分布式天线和大规模MIMO)达到更高的数据传输速率是必然的趋势。本文在研究IEEE802.11DCF的基础上,进行了系统饱和吞吐量和时延的理论分析和仿真。并对认知多信道C-MMAC(Cognitive-MultichannelMAC)协议进行了研究,指出其优缺点。同时研究了多用户MIMO-MAC协议。在认知无线网络中引入分布式天线,提出Ad-hoc与有中心模式共存的异构网络架构和基于分布式天线的同步MAC协议DAHCWNS-MAC(Distributed-antennaBasedHeterogeneousCognitiveWirelessNetworkSynchronousMAC),进行了数学建模以及性能仿真,结果表明用分布式天线进行频谱感知与数据传输,可提高频谱感知的性能,扩大原单跳网络中节点的通信范围,增大网络的吞吐量。同时将DAHCWNS-MAC协议与认知同步C-MMAC协议进行了仿真分析比较,证明以增加天线硬件成本为代价,可增大原有单跳网络中通信节点的通信范围,使网络吞吐量得到提高。最后,将大规模MIMO引入WLAN,提出了适合大规模MIMO天线环境的LSMWN-MAC协议(Large-scaleMIMOBasedWirelessNetworkMAC)及无线资源预分配方式,采用TDMA/FDMA结合方式减少AP与用户的交互时间,采用SDMA/FDMA结合方式传输数据提高网络吞吐量,对协议进行了数学建模及性能仿真。之后指出了该协议不足之处,提出MLSMWN-MAC(ModifiedLarge-scaleMIMOBasedWirelessNetworkMAC)改进协议及改进的资源分配方式。采用动态资源分配方式适应信道的实时变化,通过性能仿真分析,并与基本协议进行比较,结果表明MLSMWN-MAC协议与LSMWN-MAC协议相比可获得更高的吞吐量。今后工作可把分布式天线用于定位,采用混合接入方式获取认知无线网络中更高的频谱利用率和吞吐量。并且研究大规模MIMO的上行MAC协议,完善大规模MIMO场景下的WIFI无线接入策略。
【作者】周莎莉；
【导师】黄联芬；
【作者基本信息】厦门大学，通信与信息系统，2014，硕士
【关键词】WLANMAC认知无线网络；分布式天线；大规模MIMO；

【参考文献】
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