无线局域网多址技术的研究

论文摘要

无线局域网(WLAN)已被证明是当前最有效的无线接入网络之一,无线局域网是实现将Internet业务扩展到无线移动环境的理想方式,无线局域网已经被看作未来无线通信系统的重要组成部分。无线局域网是一个复杂的系统,所涉及的研究内容非常广泛,目前仍存在一些需要彻底研究的问题,而新的应用也对它的研究和发展不断提出新的挑战。另一方面,通信和微电子技术的迅速发展又为无线局域网的发展不断提出新的契机。本文结合智能天线和现有的IEEE 802.11协议,对无线局域网的多址接入协议进行了深入探讨。本文主要内容和创新性结果如下:1.对IEEE 802.11协议DCF接入方式进行了深入的研究。提出了一种新的增强型分布式接入控制算法(Enhanced Distributed Contention Control, EDCC)。在EDCC算法中采用一维自回归滑动平均模型ARMA(α)滤波方法来对时隙利用率估计值进行平滑处理,减小了时隙利用率估计值与现实结果的偏差。研究结果表明:EDCC算法能够有效地减小数据包的重传次数和网络时延,在提高网络通过量的同时大大降低网络中每个节点的业务负荷,使得节点对有限能源的消耗大大降低,具有很重要的现实意义。2.分析了IEEE 802.11协议的二进制指数退避算法存在的问题,提出了一种基于慢退避(Slow Decrease)思想的分布式接入控制算法(SD_EDCC)。新的多址接入协议将慢退避的思想同增强型分布式接入控制的思想相结合,有效地解决了标准协议中二进制指数退避算法成功发送数据帧后没有记录网络当前繁忙程度的缺点,能够更准确地记录数据帧成功发送后高负荷网络的退避阶数,降低数据帧接入信道的碰撞概率,提高无线信道的利用率。算法能够与现有的IEEE 802.11协议完整地结合在一起,具有简单、无开销、完全分布性和自适应性的特点。分析和仿真结果表明,基于慢退避思想的分布式接入控制退避算法较之其它三种常用的接入算法能够更能有效地利用网络中已有的信息,更准确地估计网络当前的竞争状态,表现出更好的网络性能。3.对SD_EDCC算法的关键映射参数:发送概率(Probability of Transmission)进行了理论分析和修正,提出了一种新的多址接入协议:CRMA(Collision Reduced Multiple Access)。CRMA多址接入协议优点在于网络中的单个节点无需获知网络中的竞争节点数目N,即可利用观测得到的时隙利用率修正值和数据帧长度分布函数来实时地根据网络当前拥塞状态自适应地调整数据帧发送前退避窗口大小,降低

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 无线局域网的标准
• 1.3 无线局域网研究现状和未来发展趋势
• 1.4 智能天线技术
• 1.5 智能天线技术与无线局域网的融合
• 1.6 本文主要研究内容
• 本章参考文献
• 第二章 基于IEEE 802.11 协议的新型多址接入算法研究
• 2.1 引言
• 2.2 IEEE 802.11 协议的拥塞反应分析及研究现状
• 2.3 基于IEEE 802.11 协议的EDCC 算法描述
• 2.4 EDCC 算法的数学描述和分析
• 2.5 EDCC 算法的性能评估
• 2.6 IEEE 802.11 协议DCF 接入方式饱和吞吐率分析方法
• 2.7 小结
• 本章参考文献
• 第三章 基于慢退避思想的多址接入协议及其性能分析
• 3.1 引言
• 3.2 DCF 接入方式退避算法饱和吞吐率分析简介
• 3.3 网络模型
• 3.4 基于慢退避思想增强型分布式接入控制算法描述
• EDCC 算法的性能评估'>3.5 SD_EDCC 算法的性能评估
• 3.6 发送概率表达式的修正
• 3.7 修正后协议的性能
• 3.8 小结
• 本章参考文献
• 第四章 有效支持多波束智能天线应用的新型多址接入协议
• 4.1 引言
• 4.2 利用智能天线改善通信质量
• 4.3 自适应冲突分解多址接入协议（ACRMA-MBA）
• 4.4 ACRMA-MBA 协议的性能分析
• 4.5 ACRMA-MBA 协议性能评估
• 4.6 结论
• 本章参考文献
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文内容总结
• 5.2 后续研究工作展望
• 致谢
• 攻读博士学位期间完成的论文