WLAN系统模型链路性能研究和改进效果分析.doc
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1、WLAN系统模型链路性能研究和改进效果分析无线局域网络(Wireless Local Area Networks; WLAN)是相当便利的数据传输系统,它利用射频(Radio Frequency; RF)的技术,取代旧式碍手碍脚的双绞铜线(Coaxial)所构成的局域网络,使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它,达到信息随身化、便利走天下的理想境界。无线MIMO技术被认为是实现未来高速宽带无线INTERNET接入网的关键技术之一,在第三代(3G)及三代以后(B3G)的移动通信系统中有着广阔的应用前景。然而,实现这一振奋人心的通信目标并非易事,常规单天线收发通信系统面临严峻挑战。即使采
2、用常规发射分集或接收分集或智能天线技术已不足以解决新一代无线通信系统的大容量与高可靠性需求问题。在新一代的移动通信中,MIMO技术的应用使得系统的容量随发射和接收端的最小天线数目的增加而线性增加。然而,与常规单天线收发通信系统相比,MIMO通信系统中多天线的应用面临大量亟待研究的问题。本文在IEEE 802.11n的MIMO信道模型基础上,对WLAN系统模型的SISO模式的链路性能进行研究,采用了一种利用长训练序列估计SNR方法,并提出一种通过估计SNR动态调整MCS方法,在系统仿真中验证了链路性能改进的效果。1 时变信道下WLAN系统链路性能及分析下面通过802.11n MIMO系统模型来研
3、究时变信道的BER性能,将天线设置为SISO的配置,主要讨论信道场景A和B.在用户端(UE)和基站(Node B)的天线数目分别为1,发射天线之间的归一化距离为1个波长,接收天线之间的归一化距离为0.5个波长,链路方向为下行,载波频率为5.25 GHz,移动速度为1.2 km/h,对模型A和B传播环境下的信道进行仿真,得到信道矩阵H的时域衰落特性曲线图,如图1所示。其中信道A只有1条径,信道B有9条径。在WLAN应用时,站点及周边环境的运动所造成的信道冲激响应变化很慢,信道的相关时间较大,可认为WLAN的信道属于慢变信道,在发送一帧数据时信道矩阵系数保持不变,连续数帧的数据发送时信道矩阵也近似
4、不变或变化很小。考虑外界噪声干扰为固定功率,设信号功率为1,通过信噪比定义得到的功率即是所加的固定功率,这里信噪比与噪声功率一一对应,直接用SNRfix来表示所加的噪声功率。在信道场景A下,设置MCS为3和5、噪声功率SNRfix=12、帧长500 B时连续发送3 000帧得到的BER随时间变化,如图2.如图2所示,在时间轴上,由于信道矩阵H的时间衰落特性导致BER会随着时间的增加呈现时变的特性,在信道矩阵衰落较大的时间点,BER较高,在信道矩阵衰落不大的地方,BER较低,BER随时间变化的规律曲线与信道矩阵随时间变换规律相一致。在时变信道下,采用固定MCS方式传输数据的链路性能较差。图2(a
5、)的MCS较小,中间有大量BER为0的时间点,可以采用更大的MCS在保证性能的前提下提高数据的传输率,增加数据吞吐率。图2(b)的MCS较大,BER一直很大,数据的传输可靠性很低,需要转换为更小的MCS以提高数据传输可靠性。在信道场景B下,设置MCS为3和5、噪声功率(SNRfix=16)、帧长为500 B时连续发送3 000帧得到的BER随时间变化如图3,可以得到类似的结论。2 基于长训练序列的SNR估计信噪比是音箱回放的正常声音信号与无信号时噪声信号(功率)的比值。用dB表示。例如,某音箱的信噪比为80dB,即输出信号功率比噪音功率大80dB.信噪比数值越高,噪音越小。噪声的简单定义就是:
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