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本课题源于国家科技重大专项课题“超高速无线局域网无线接口关键技术研究与验证(2010ZX03005-001)”及“超高速无线局域网的国际标准化与技术验证研究(2012ZX03004-002)”。项目着眼于新一代超高速无线局域网无线接口关键技术的研究。旨在通过创新的系统级设计,充分考虑系统的前向兼容性,在物理层和媒质接入控制(MAC,MediumAccessControl)层进行增强,提出链路吞吐量高于1Gbps的新一代超高速无线局域网的设计方案。
论文首先回顾了常见的无线局域网标准,对广泛应用的IEEE802.11x系列协议进行了介绍;接着阐述了频谱聚合的目的及必要性;讨论与频谱聚合密切相关的技术;然后重点研究物理层频谱聚合及MAC层频谱聚合。
物理层频谱聚合方面的研究内容为:在认知无线电场景下,提出频谱聚合的分析模型;通过结合自适应调制编码正交频分复用(AMC-OFDM,AdaptiveModulationandCoding-OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)与频谱聚合,在射频前端聚合能力范围之内选择性地将信道状况较好的子载波或子载波集分配给特定用户;给出一种物理层频谱聚合的方法,利用多用户分集增益提高系统的总吞吐量;给出能够利用离散频谱的物理层频谱聚合算法,最优化空闲频谱空洞内频谱的频谱利用率,以此提高系统的总吞吐量;与现有已知聚合的频谱分配算法(AASA,AggregationAwareSpectrumAssignment)及最大满意度算法(MSA,MaximumSatisfactionAlgorithm)进行比较,结果表明所提的已知信道状况频谱聚合算法(CCASA,ChannelCharacteristicAwareSpectrumAggregationAlgorithm)能够保证在较低的计算复杂度下,提升系统总吞吐量。
MAC层频谱聚合方面的研究内容为:总结了IEEE802.11ac中引入的动态信道聚合算法及固定信道聚合算法。给出了两种信道聚合算法的分析模型;通过将时隙抽象为退避时钟退避1的时间长度,将信道聚合建模为二维离散Markov过程;给出了所提模型下两种聚合算法的吞吐量、接入概率、碰撞概率等性能的解析表达式,并使用数值分析的方法进行分析;总结了两种接入算法性能上的差异,分析了影响信道聚合性能的关键因素。