本文關鍵詞：毫米波無線局域網(wǎng)能效傳輸關鍵技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【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(jù)中國的毫米波頻段制定下一代無線局域網(wǎng)標準。無線局域網(wǎng)的急速發(fā)展導致其用戶數(shù)成倍增長,雖然無線局域網(wǎng)的能耗總體低于3G網(wǎng)絡,但是無線局域網(wǎng)也存在其獨特的節(jié)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(fā),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(chuàng)新點如下：1、研究了IEEE802.11ac中的傳統(tǒng)動態(tài)帶寬接入機制實現(xiàn)方法,仿真對比了其與靜態(tài)帶寬接入機制的性能,得出了動態(tài)帶寬接入機制在絕大多數(shù)情況下能量效率更優(yōu)的結論,仿真分析了干擾幀長度不變時,動態(tài)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(tài)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(tài)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(tài)帶寬接入機制性能更優(yōu),而其他情況下,動態(tài)帶寬接入機制性能均更優(yōu)。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(tài)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(shù)據(jù)交換,仿真結果顯示IEEE 802.11aj(45GHz)場景中改進型動態(tài)帶寬接入機制能量效率優(yōu)于傳統(tǒng)動態(tài)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸,從而使站點有機會使用大帶寬進行數(shù)據(jù)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(tǒng)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(jù),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(tǒng)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(guī)劃問題的基本解決方法,完成了優(yōu)化判據(jù)的轉化,經(jīng)過推導和引入輔助變量,將能效優(yōu)化判據(jù)最終轉化為凸優(yōu)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(tǒng)能量效率得到了提升。
【關鍵詞】：802.11aj 能量效率 動態(tài)帶寬 硬件損傷
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN925.93
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 縮略詞13-15
• 第1章 緒論15-25
• 1.1 研究背景15-16
• 1.2 無線局域網(wǎng)簡介16-17
• 1.2.1 無線局域網(wǎng)中的基本概念16
• 1.2.2 無線局域網(wǎng)拓撲結構16-17
• 1.3 無線局域網(wǎng)系列標準17-21
• 1.3.1 已有系列標準18-20
• 1.3.2 IEEE 802.11 aj(45GHz)標準20-21
• 1.4 無線局域網(wǎng)中的能效問題21-22
• 1.5 本文的研究工作與內容安排22-25
• 第2章 無線局域網(wǎng)標準簡介25-41
• 2.1 無線局域網(wǎng)MAC層概述25-34
• 2.1.1 MAC層基本幀格式25-27
• 2.1.2 MAC層信道操作27-28
• 2.1.3 分布式信道接入(DCF)28-29
• 2.1.4 增強分布式信道接入(EDCA)29-31
• 2.1.5 點協(xié)調功能(PCF)31-32
• 2.1.6 RTS/CTS機制32
• 2.1.7 網(wǎng)絡分配向量(NAV)機制32-33
• 2.1.8 傳輸機會(TXOP)33-34
• 2.1.9 毫米波無線局域網(wǎng)MAC層新機制34
• 2.2 無線局域網(wǎng)PHY層概述34-38
• 2.2.1 單載波(SC)傳輸34-37
• 2.2.2 正交頻分復用(OFDM)傳輸37-38
• 2.3 無線局域網(wǎng)信道概述38-39
• 2.4 本章小結39-41
• 第3章 IEEE 802.11ac中的動態(tài)帶寬機制研究41-57
• 3.1 802.11 ac中動態(tài)帶寬機制的實現(xiàn)41-47
• 3.1.1 空閑信道評估(CCA)41-42
• 3.1.2 動態(tài)帶寬接入機制42-47
• 3.2 主信道選擇的影響47-49
• 3.3 動/靜態(tài)接入機制的比較49-50
• 3.4 仿真分析50-56
• 3.4.0 仿真參數(shù)設置50-51
• 3.4.1 仿真結果分析51-56
• 3.5 本章小結56-57
• 第4章 IEEE 802.11aj中的改進動態(tài)帶寬機制57-73
• 4.1 IEEE 802.11aj(45GHz)信道分布57
• 4.2 IEEE 802.11aj(45GHz)中動態(tài)帶寬機制的實現(xiàn)57-58
• 4.3 IEEE 802.11aj(45GHz)中動態(tài)帶寬機制改進58-61
• 4.3.1 接入信道時的動態(tài)帶寬機制58-60
• 4.3.2 接入信道后的動態(tài)帶寬機制60
• 4.3.3 動態(tài)帶寬機制總結60-61
• 4.4 分相共存運行(PCO)61-65
• 4.4.1 相關幀格式設置規(guī)則61-62
• 4.4.2 分相共存基本操作62-64
• 4.4.3 延長1080MHz相操作64
• 4.4.4 分相共存運行總結64-65
• 4.5 仿真分析65-71
• 4.5.1 新動態(tài)帶寬機制與傳統(tǒng)機制的比較65-66
• 4.5.2 主、次信道上干擾程度影響66-69
• 4.5.3 干擾程度嚴重時的PCO機制增益69-71
• 4.6 本章小結71-73
• 第5章 基于能效優(yōu)化的毫米波MIMO預編碼研究73-85
• 5.1 單BSS系統(tǒng)模型介紹73-74
• 5.2 本章系統(tǒng)模型74-75
• 5.3 優(yōu)化判據(jù)提出75-76
• 5.4 問題轉化76-78
• 5.5 算法提出78-81
• 5.5.1 基于和速率最大化的帶硬件損傷的MIMO預編碼算法78-79
• 5.5.2 基于能效最大化的帶硬件損傷的MIMO預編碼算法79-81
• 5.6 仿真分析81-82
• 5.6.1 仿真參數(shù)設置81
• 5.6.2 和速率最大化算法性能分析81-82
• 5.6.3 能效最大化算法性能分析82
• 5.7 總結82-85
• 第6章 總結與展望85-87
• 6.1 本文工作總結85-86
• 6.2 未來工作展望86-87
• 參考文獻87-93
• 碩士期間研究成果93-95
• 致謝95

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