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随着移动互联网的快速发展,用户对于无线局域网的吞吐量需求越来越高。为了满足这些需求,多入多出无线局域网(MIMO WLAN)得到了越来越广泛的应用。MIMO无线局域网是一种基于空分复用的无线局域网,它通过在接入点(AP)部署多根天线,利用发送端和接收端间的多路径进行传输,极大地提升了网络的吞吐量。 对于MIMO无线局域网的研究存在两个问题:一是目前MIMO无线局域网的研究大多停留在理论阶段,缺乏仿真实验作为支撑,使得MIMO技术无法得到有效的验证。二是MIMO无线局域网中的用户调度算法沿用传统的无线局域网调度算法,这些算法在调度过程中没有考虑网络的整体效用,无法在多个目标之间达到平衡,导致网络的整体性能降低。当前,GNU Radio软件定义无线电系统由于其良好的通用性和可扩展性已经被广泛应用。基于该系统验证MIMO技术,提出一种改进的用户调度算法,并实现一个MIMO无线局域网仿真实验平台具有极大的现实意义。 本文的核心工作围绕基于GNU Radio的MIMO无线局域网仿真实验平台的设计和实现展开,主要贡献包括以下三个方面: 1.设计并实现了MIMO传输功能。基于信道估计和预编码技术,设计了MIMO传输的流程和框架,并以此实现了帧生成、信道估计、信道反馈和预编码模块及其它发送端和接收端数据处理模块。基于这些模块构建了SISO、MISO和MIMO流图,实现了MIMO无线局域网中的SISO、MISO和MIMO传输方式。实验结果表明,各传输方式的吞吐量与理论相符。 2.提出效用优化调度算法GreedyMax。该算法基于效用优化模型,按周期方式执行,在每个周期开始时寻找效用最优的调度策略,以此优化网络整体性能。实验结果表明,GreedyMax调度算法相比于当前的Random算法和MaxT算法,能够显著地提升网络的效用,在提高网络吞吐量的同时保障用户的公平性。 3.将以上两个方面相结合,设计和实现了MIMO无线局域网仿真实验平台。该仿真实验平台主要由发送端子系统、接收端子系统、传输子系统以及用户调度子系统等四个子系统构成。子系统之间相互协作,完成MIMO无线局域网的传输功能和调度功能。实验结果表明,该平台可以准确地模拟MIMO无线局域网环境,为MIMO无线局域网相关技术的研究提供基础。