密集部署场景下WLAN干扰协调技术研究

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急剧增长的移动数据流量和数量庞大的网络设备需要网络提供随时随地的高容量接入服务。无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)由于其灵活方便的组网方式和成本低廉的部署费用,一直以来都是分载网络数据流量压力的重要手段。网络应用和技术的持续发展,WLAN设备的井喷式增长,这些都加大对无线网络的覆盖范围、连接量、吞吐量的要求;频谱资源稀缺从而使网络向更高的频段扩展,这些都致使WLAN部署的密集化。接入点(Access Point,AP)高密度部署使得更多的AP将共享同一信道,致使严重的同频干扰,也使得位于重叠基本服务集(Overlapping Basic Service Set,OBSS)的用户间干扰情况恶劣。研究AP密集部署下的干扰协调技术,对提高网络的吞吐量和网络服务质量有着重要意义。因此,本文聚焦密集WLAN部署场景,通过功率控制和多AP协作的方案来实现干扰协调。首先,本文对密集WLAN部署场景进行干扰分析,建立用户干扰模型。针对多AP并发的场景,设计了基于接入控制器(Access Controller,AC)集中控制WLAN的功率控制方案,提出了在限制功率和用户信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio,SINR)条件下最大化系统容量和能量效率的多目标优化模型,其中AC通过收集全网信息,采用本文所提出的多目标改进遗传算法(Multi-objective Advanced Genetic Algorithm,MOA-GA),快速获取网络中各AP最佳的发射功率。仿真分析表明,该功率控制方案使得AP间干扰减轻,同时提升了系统吞吐量和系统能量效率。然后,本文针对OBSS用户间干扰严重的问题,结合正在制定中的下一代WLAN IEEE 802.11be标准协议的候选技术——多AP协作技术,提出了下行协作多用户多输入多输出(Downlink Collaborative Multi-User Multiple-Input Multiple-Output,DCO-MU)方案。通过对用户的信号模型和干扰模型分析,采用块对角化(Block Diagonalization,BD)预编码技术将干扰信号转化为有用信号来改善用户性能。设计了方案具体流程及相应帧结构,对两种信道探测过程进行了详细的开销分析。仿真结果表明,该方案能有效地减少OBSS边缘用户干扰,提升边缘用户性能和系统吞吐量。
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