基于802.11ac的MIMO无线网络容量问题研究

来源 :曲阜师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhanfeifan
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在全球信息化的时代背景下,信息技术不断革新,越来越多的智能移动终端设备涌入网络,使得无线网络容量问题变得更加突出。因此,研究者们在该领域不断寻求更好的解决方法以满足人们对网络服务质量的要求。而传统的无线通信技术存在着缺陷—不管怎样调整编码策略,都难以突破香农容量的限制。因此,如何提高网络容量成为难题。多输入多输出技术(Multi-Input and Multi-Output,MIMO)的出现为研究者们带来了新的希望。虽然MIMO可以在不增加带宽和发射功率的前提下成倍的增加网络容量、提升网络可靠性,但是在实际操作过程中过多的获取信道状态信息(Channel State Information,CSI)会增加时间成本。802.11ac协议中的MIMO技术能够通过探测协议解决这一问题。因此,选用802.11ac协议研究MIMO无线网络有重要的理论和实践意义。在此背景下,本文基于802.11ac协议对MIMO无线网络进行容量分析,具体内容如下:(1)在信干噪比(Signal to Interference and Noise Ratio,SINR)模型下提出了两种分布式APs-STAs(Access Points-Stations)分组算法。为查找网络中合适的APs-STAs分组,文中给出了基于穷举思想的算法。该算法先对STAs按照天线数目排序,然后判断有序的STAs能否满足干扰处理的约束条件,最后甄选出满足SINR约束条件的分组。与先前的算法相比,虽然该算法获得的网络容量更大,但是会造成较大的时间成本。为了改进该算法的缺点,文中又给出了节省时间的另一种优化算法。实验结果表明,文中提出的两个算法将网络容量提升了15%-52%。(2)在保证客户端公平性的条件下提出了两种客户端调度策略。首先,对802.11ac多用户MIMO无源网络进行建模,并利用块对角化(Block Diagonalization,BD)预编码技术消除小区内干扰和小区间干扰。其次,为实现客户端公平性,本文按照数据需求率的高低定义客户端优先级,并给出贪心策略。该策略在奇时隙寻找调度集合并进行数据传输,在偶时隙进行能量收集。最后,通过将调度集合带入凸优化问题求解最优发射功率,并进一步求解网络容量。由于贪心策略获得的并不都是整体最优解,为此,在贪心策略的基础上加入约束条件(即保证奇偶时隙内都有数据传输)给出更加优化的策略。仿真结果表明,两种策略都能获得较好的网络性能。
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