論文題目：毫米波無線局域網能效傳輸關鍵技術研究
摘要：隨著我國45GHz頻段的開放,標準化工作正在如火如荼地進行中,國內成立了IEEE 802.11aj任務組,主要任務是根據中國的毫米波頻段制定下一代無線局域網標準。無線局域網的急速發展導致其用戶數成倍增長,雖然無線局域網的能耗總體低于3G網絡,但是無線局域網也存在其獨特的節能、能效問題,綠色通信概念得到了廣泛的關注。本文從能效出發,主要研究了MAC層競爭機制改進和物理層預編碼設計改進對能效的提升,論文主要工作和創新點如下：1、研究了IEEE802.11ac中的傳統動態帶寬接入機制實現方法,仿真對比了其與靜態帶寬接入機制的性能,得出了動態帶寬接入機制在絕大多數情況下能量效率更優的結論,仿真分析了干擾幀長度不變時,動態帶寬接入機制的性能隨有效幀長度變化的趨勢,得出了基于能效的高效幀長度。討論了主信道位置對動態帶寬接入機制性能的影響。仿真分析了次信道干擾程度對動、靜態帶寬接入機制的影響,從能量效率方面來看,仿真結果表明次信道干擾程度極重的情況下,兩者性能相似,次信道干擾程度極輕的情況下,靜態帶寬接入機制性能更優,而其他情況下,動態帶寬接入機制性能均更優。2、研究了IEEE 802.11aj（45GHz）中信道分布情況,提出了一種改進型動態帶寬接入機制,削弱主、次信道概念,主信道繁忙時有效利用次信道進行數據交換,仿真結果顯示IEEE 802.11aj（45GHz）場景中改進型動態帶寬接入機制能量效率優于傳統動態帶寬接入機制能量效率。但是改進型機制帶來一種不利影響,即使用大帶寬傳輸數據的情況大大減少,此處提出一種補償機制：分相共存運行,在大帶寬使用極少情況下站點運行補償機制可強制小帶寬站點停止數據傳輸,從而使站點有機會使用大帶寬進行數據傳輸,仿真結果顯示,極端情況下分相共存運行補償機制能取得較高的能量效率。3、研究了傳統預編碼設計方法,提出了一種基于和速率最大化的帶硬件損傷的預編碼設計算法,推導和轉化速率的非線性表達式,得出了速率的線性表達式,代入和速率最大化判據,得出基于和速率最大化的帶硬件損傷的高效預編碼矩陣。仿真結果顯示,考慮硬件損傷情況下,系統頻譜效率得到了提升。4、提出了一種基于能效最大化的帶硬件損傷的預編碼設計算法,在將速率非線性表達式轉化為線性的基礎上,運用了分式規劃問題的基本解決方法,完成了優化判據的轉化,經過推導和引入輔助變量,將能效優化判據最終轉化為凸優化問題。通過算法的雙層迭代,最終得出基于能效最大化的帶硬件損傷的預編碼矩陣。仿真結果表明,本算法相比于未考慮硬件損傷的情況,系統能量效率得到了提升。
關鍵詞：802.11aj;能量效率;動態帶寬;硬件損傷
學科專業：電子與通信工程
摘要
Abstract
縮略詞
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.2 無線局域網簡介
1.2.1 無線局域網中的基本概念
1.2.2 無線局域網拓撲結構
1.3 無線局域網系列標準
1.3.1 已有系列標準
1.3.2 IEEE 802.11 aj(45GHz)標準
1.4 無線局域網中的能效問題
1.5 本文的研究工作與內容安排
第2章 無線局域網標準簡介
2.1 無線局域網MAC層概述
2.1.1 MAC層基本幀格式
2.1.2 MAC層信道操作
2.1.3 分布式信道接入(DCF)
2.1.4 增強分布式信道接入(EDCA)
2.1.5 點協調功能(PCF)
2.1.6 RTS/CTS機制
2.1.7 網絡分配向量(NAV)機制
2.1.8 傳輸機會(TXOP)
2.1.9 毫米波無線局域網MAC層新機制
2.2 無線局域網PHY層概述
2.2.1 單載波(SC)傳輸
2.2.2 正交頻分復用(OFDM)傳輸
2.3 無線局域網信道概述
2.4 本章小結
第3章 IEEE 802.11ac中的動態帶寬機制研究
3.1 802.11 ac中動態帶寬機制的實現
3.1.1 空閑信道評估(CCA)
3.1.2 動態帶寬接入機制
3.2 主信道選擇的影響
3.3 動/靜態接入機制的比較
3.4 仿真分析
3.4.0 仿真參數設置
3.4.1 仿真結果分析
3.5 本章小結
第4章 IEEE 802.11aj中的改進動態帶寬機制
4.1 IEEE 802.11aj(45GHz)信道分布
4.2 IEEE 802.11aj(45GHz)中動態帶寬機制的實現
4.3 IEEE 802.11aj(45GHz)中動態帶寬機制改進
4.3.1 接入信道時的動態帶寬機制
4.3.2 接入信道后的動態帶寬機制
4.3.3 動態帶寬機制總結
4.4 分相共存運行(PCO)
4.4.1 相關幀格式設置規則
4.4.2 分相共存基本操作
4.4.3 延長1080MHz相操作
4.4.4 分相共存運行總結
4.5 仿真分析
4.5.1 新動態帶寬機制與傳統機制的比較
4.5.2 主、次信道上干擾程度影響
4.5.3 干擾程度嚴重時的PCO機制增益
4.6 本章小結
第5章 基于能效優化的毫米波MIMO預編碼研究
5.1 單BSS系統模型介紹
5.2 本章系統模型
5.3 優化判據提出
5.4 問題轉化
5.5 算法提出
5.5.1 基于和速率最大化的帶硬件損傷的MIMO預編碼算法
5.5.2 基于能效最大化的帶硬件損傷的MIMO預編碼算法
5.6 仿真分析
5.6.1 仿真參數設置
5.6.2 和速率最大化算法性能分析
5.6.3 能效最大化算法性能分析
5.7 總結
第6章 總結與展望
6.1 本文工作總結
6.2 未來工作展望
參考文獻
碩士期間研究成果
致謝