（通信与信息系统专业论文）无线局域网多址接入技术研究.pdf

摘要 摘要 无线局域网( w l a n ) 已被证明是当前最有效的无线接入网络形式之一，以 其高速、安全、方便的特性受到用户及研究者的青睐。但随着多媒体业务的应用， 语音、视频业务以指数倍增长，受限的带宽和频段已经成为应用的瓶颈，由此必 须采用其它关键技术，如智能天线技术丌发下一代无线局域网系统。 本文结合智能天线技术与无线局域网的研究进展，主要针对无线局域网的多 址接入技术进行了深入研究，主要内容和创新性成果如f ： 1 在深入研究i e e e8 0 2 1 1m a c 协议性能的基础上，提出了一种基于i e e e 8 0 2 1 1 的数据、语音业务综合传输协议，数掘业务由分布仂，调功能( d c f ) 传送， 语音业务由点协调功能( p c f ) 传送。通过仿真，评估了协议参数对网络通过量和 平均m a c 协议数据单元( m p d u ) 时延的影响，确定在一定数据通过量前提下i e e e 8 0 2 1 l 能支持的最大语音用户个数。特别地，语音业务对时延抖动敏感，指出了 影响其抖动性能的主要因素。数值结果表明，合理选择参数对性能影响至关重要， i e e e8 0 2 1 卜陛能必须在语音站点数量和数据业务通过量之间进行折衷。 2 考虑网络中语音站点数量随时可能变化，提出了一种i e e e8 0 2 1 1 支持语 音与数据业务的自适应传输协议，优先传输语音业务，在满足语音业务服务质量 的前提下，尽力提高数据业务的传输性能。仿真结果表明，在满足语音业务最大 允许时延的前提下，自适应传输协议根据网络中的语音站点数量对主要协议参数 进行动态、合理地调整，可以提高数据业务的传输性能，效果优于协议参数固定 时的情况，包括p c f 的极限性能，从而增加网络容量。特别地，该自适应传输协 议不需要改动原始协议本身，完全兼容现有的i e e e8 0 2 1 1 标准协议，易于实现。 3 w l a n 中应用智能天线后a p 必须知道用户站点的空间特征才能与其进行 通信，基于此，提出了一种准确概率推导的方法详细分析了用户站点空问特征检 测算法的性能，包括基于竞争和非竞争的轮询算法，得到最佳协议参数，在此基 础上评估了a p 检测出包括其广播范围外部用户的全部用户空间特征的时延性能， 并通过仿真验证了理论分析的正确性。考虑到检测a p 广播范围外部的用户，比较 了四种不同检测算法的性能，结果表明，a p 对广播范围内的用户通过全向模式采 用非竞争的轮询，对广播范围外的用户通过定向模式采用基于竞争的轮询，可以 更快速地检测出全部用户站点的空问特征，在各种情况下都显示出比较优越的性 能。 s n 国家重点实验生信息科学研究所宽带无线通信实验宝 曲安电子科技人学博十学佛论文：无线局域网多址接入技术研究 4 针对使用智能天线可以扩展w l a n 无线覆盖范围，提出了一种在w l a n 中有效支持智能天线应用的m a c 协议，采用非竞争期和竞争期结合的超帧结构， 区别对待a p 广播范豳内部、外部的用户，时间上分为全向传输期和定向传输期， a p 对广播范围内的用户通过全向模式采用非竞争的轮询、对广播范围外的用户通 过波束形成模式采用基于竞争的方法分别进行通信。评估的性能指标为分组的平 均时延、平均时延抖动和通过量，仔细研究了各个协议参数的最佳取值，并且和 其它三种接入协议进行了比较。仿真结果表明，所提出的 力、议性能稳定，通过选 择合适的协议参数，可以有效扩大w l a n 的无线覆盖范围，支持a p 和其广播范 围外部的用户进行通信，并保证所有用户性能比较优越。 关键词：无线局域网多址接入协议智能天线竞争轮询 s n 国家重点实验室信息科学研究所宽带无线通信实验室 a b s t r a c t a so n eo ft l l en l o s te f f k c t i v ew i l e l e s sa c c e s sm e t h o d s w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k ( w l a n ) h a sa r o u s e dt h ei n t m e s t so fm o r ea n dm o r eu s e r sa n dr e s e a r c h e r sf o ri t sh i g h s p e e d ，s a f e t ya n dc o n v e n i e n c e s i n c et h er a d i o i 、f e q u e n c y ( r f ) b a n d w i d t ha l l o c a t e df o r w i r e l e s sc o m n m n i c a t i o n si sad i m i n i s h i n gr e s o u r c e ，w l a nh a sf u n d a m e n t a ll i m i t a t i o n o nt h r o u g h p u ta n dc o m m t n l i c a t i o nd e l a y sw i t he x p o n e n t i a l l yg r o w i n gd e m a n df o r n m l t i m e d i aa p p l i c a t i o ns u c ha sv o i c ea n dv i d e os e r v i c e s ，t h i sl i m i t a t i o nb e c o m e sa b o t t l e n e c kf o re x p a n d i n gt i l ew i r e l e s sn e t w o ! kc a p a b i l i t i e s a sac o n s e q u e n c e ，n e x t g e n e r a t i o no fw l a ns h o u t da d o p to t h e rk e yt e c h n o l o g i e ss u c ha st h es m a r ta n t e n n a ， w h i c hh a sp r o v e dt ob eav a l u a b l ea d d i nf e a t u r ef o rc o m m u n i c a t i o ns y s t e m s t h er e s e a r c hw o r ki nt h i sd i s s e r t a t i o nc a r r i e sad e e ps t u d yo nn e wt e c h n i q u e so f w l a na n dp u te m p h a s i so nt h em t d t i p l ea c c e s sp r o t o c o lt os u p p o r tt h ei n t e g r a t i o no f s m a r ta n t e n n a sw i t hw l a n t h em a j o ra c h i e v e m e n t sa n dr e s u l t sa r eo u t l i n e da s m l l o w s 1 b a s e do nt h ep e r f o r n l a n c ee v a l u a t i o no ft h ei e e e8 0 2 11m a cp r o t o c o lw h i c h h a st h ei n t e g i a t i o no fc o n t e n t i o na n dp o l l i n g ap r o t o c o lf o ri n t e g r a t e dd a t aa n dv o i c e t r a n s m i s s i o ni sp r o p o s e dd a t at r a f f i ci st r a n s m i t t e dw i t ht h ed i s t r i b u t e dc o o r d i n a t i o n f u n c t i o n ( d c i ：) w h i l e v o i c ew i t ht i l ep o i n tc o o r d i n a t i o nf u n c t i o n ( p c f ) b y s i m u l a t i o n ，w ee v a l u a t et h en e t w o r kt h r o u g h p u ta n dt h ea v e r a g em a cp r o t o c o ld a t a u n i t ( m p d u ) d e l a yf o rv a r i o u sv a l u e so ft i l ep r o t o c o lp a r a m e t e r sa n da s c e r t a i nt h em a x n u n l b e ro ft i l ev o i c es e l v i c eo s e r so i lt i l ec o n d i t i o no fd e f i n e dd a t at h r o u g h p u t e s p e c i a l l y ，v o i c et r a f f i ci ss e n s i t i v et od e l a y j i t t e ra n dh e r ew ep o i n to u tt h em a i nf a c t o r s i n f l u e n c i n gi t ，n u m e r i c a lr e s u l t ss h o wt h a ti ti si m p o r t a n tt oc h o o s ea p p r o p r i a t ep r o t o c o l p a r a l n e t e r sa n dw es h o u l dm a k eac o m p r o n l i s eb e t w e e nt h en u m b e ro f t i l ev o i c es t a t i o n s a n dt i l ed a t at r a f f i ct h r o u g h p u tt og e tt h ee n h a n c e dp e r f o r m a n c eo fl e e e8 0 2 1i f i n a l l y ， t h ep c l f o r n l a n c eo fp r o t o c o li nt h e o r yi sd e r i v e d ，w h i c hv e r i f i e st h ec o r r e c t n e s so ft h e s i m u l a t i o nr e s u l t s 2 c o n s i d e r i n gt i l ec h a n g eo ft i l e v o i c es t a t i o n si nt i l en e t w o r k ，as e l f - a d a p t i v e t r a n s n l i s s i o n p l o t o c o l t os u p p o r tm u l t i s e l v i c eo v e rt i l ei e e e8 0 2 11w l a ni sp n t f o l w a r di 、h es i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a t ，0 1 1t i l ep r e m i s eo fs a t i s f y i n gt h em a x i m u m s n 【i i 】家重，一_ 实= _ j 盘生信息什学州究所宽带无线通信实验室 i j q 安电f 科技人学博+ 学何沦文：无线局域网多址接入技术研究 a l l o w a b l ed e l a yo fp a c k e tv o i c e t h es e l f - a d a p t i v et r a n s m i s s i o np r o t o c o lc a ni m p r o v et h e d a t at r a f f i c p e r f o r m a n c ea n d i n c r e a s et h ew l a nc a p a c i t y b yt h ed y n a m i ca n d a p p l o p r i a t ea c j u s t m e n to ft h ep r o t o c o lp a r a m e t e r s e s p e c i a l l y ，t h ep r o t o c o li se a s yt ob e r e a l i z e dv d t hn oc h a n g ei nt h em a c p r o t o c o ln e e d e d 3 w ep u tf o r w a r da i re x a c ta p p r o a c ht oa n a l y z et h ep e r f o r m a n c eo ft h e s p a t i a l s i g n a t u r e sd e t e c t i o na l g o r i t l n n si nt e r l n so fr e q u i r e dt i m es ot h a tt h ea c c e s sp o i n t ( a p ) b e c o m e sa w a r eo fu s e rl o c a t i o n sa n dg r a n t sa c c e s st ot h es y s t e m t h r o u g ht h ea n a l y s i s t i l eo p t i m a lp r o t o c o lp a r a m e t e r sa r eg o t t e n f o u rd i f f e r e n ta l g o r i t h m so fd e t e c t i n ga l lt h e u s e r s s p a t i a ls i g n a t u r e sa r ec o m p a r e d t h en u m e r i c a lr e s u l t ss h o wt h a tt h ea l g o r i t h m w h i c hd i s t i n g u i s h e st h eu s e r sr e s i d i n gi no ro u to ft h eb r o a d c a s t i n gc o v e r a g er a n g eo f t i l ea pc a l lp r o v i d el o w e rd e t e c t i o nd e l a y i na d d i t i o n ，t h es i n a r l a t i o nr e s u l t sv e r i f yt h e t h e o r e t i c a la p p r o a c h 4t i l eu s eo t s m a r ta n t e l l n ai ne x t e n d i n gc o v e r a g er a n g ea n dc a p a c i t yo fw i r e l e s s l a nd i c t a t e st h ee m p l o y n r e n to fn o 、，e li n e d i aa c c e s sc o n t r o l ( m a c ) p r o t o c o l s w i t h w h i c ht i l ea pp r m i d e sa c c e s st or e n l o t eu s e r sb yl e a r n i n gt h e i rs p a t i a ls i g n a t u r e s a n o v e la n de f f i c i e n tm a cp r o t o c o lf o rw l a nw i t h s m a r ta n t e n n ai s p r o p o s e d e n l p l o y i n gt h eh y b r i ds u p c r f r a m es t r u c t u r eo fc o n t e n t i o n f r e ep e r i o da n dc o n t e n t i o n p e r i o d ，t i l ep r o t o c o ld i s t i n g u i s h e st h e u s e r sr e s i d i n gi no ro u to ft h eb r o a d c a s t i n g c o v e r a g er a n g eo ft h ea eb ys i m u l a t i o n ，w ee v a l u a t et h ea v e r a g ep a c k e td e l a ya n dt h e n e t w o r kt l u o u g h p u tf o rt h ev a r i o u sv a l u e so fp r o t o c o lp a r a n l e t e r s t h ep e r f o r m a n c eo f t i l ep r o t o c o li sc o m p a r e dw i t ho t h e l d i f f e r e n tt h r e ep r o t o c o l sa n dt h ee f f e c t i v e n e s sa n d r o b u s t n e s so ft h en o v e lp r o t o c o lh a sp r o v e dt h r o u g hs i n m l a t i o n t h er e s u l t ss h o wt h a t t h ep r o t o c o lc a l le x t e n di h ec o v e r a g er a n g eo l 、w l a ne f f e c t i v e l ya n ds u p p o r tt h ed a t a e x c h a n g eb e t w e e nt h ea p a n dt h es t a t i o n sr e s i d i n go u to fi t sb r o a d c a s tr a n g e k e y w m 。d s ：w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k ，m u l t i p l ea c c e s sp r o t o c o l ，s m a r ta n t e n n a ， c o n t e n t i o n ，p o l l i n g s n 家重点实验宝信息科学研究所宽带无线通信实验室 插图目录 图l li e e e8 0 2 1 1a 的m t 嗣lt u l ( m b p s ) 一 图1 2i e e e8 0 2 1 l a 的m d 和d l l ( s ) 图1 3i e e e8 0 2 1 1 b 的m t 平t u l ( m b p s ) 图1 4i e e e8 0 2 1 1 b 的m d 和d l l ( s ) 图15w l a n 接入g p r s 网络 图l6 智能天线系统分类 图i7 切换波束智能天线( a ) 单波束定向天线( b ) 多波束定向天线 图1 - 8 自适应波束智能灭线( a ) 单刖j 跟踪( b ) 多用户跟踪 图1 9 智能天线系统基水结构一 图11 0 基于波达方向d o a 的波束形成示意图 图1 1 1 基于空洲特征s s 的波束形成示意图 图1 1 2 一科一采用智能天线的w l a n 网卡 图2li e e e8 0 2 11m a c 结构 图22 不同i f s 问的关系 图2 , 3i e e e8 0 2 1 1d c f 接入机制( a ) 甚本接入机制( 不采用r t s i c t s ) 图23i e e e8 0 2 1 1d c f 接入机制( b ) 挥手接入机制( 采用r t s c t s ) 图2 4 发送分段n 0m p d u 图2 5p c f 与d c f 凝存操作 图2 , 6p c 和站点之问的c f p 通信过程 图27 时延抖动概念示意图 图2 8 语音业务特一阡( a ) 二状态马尔可夫过程( b ) 语音分组产生特性 图2 9 ( f pr e pg u t ；- 均m p d u 时延性能的影响一 图2 10c f pr e px , j ( 1 f pr a t i o 的影响 图2 1 1 ( f pr e p 对平均语音m p d u 时延荆动的影响 图21 2f 即r e p 列通过鼠的影响 图213 ( f pm a x 剥1 i 均m p d ui t , j 延性能的影响 图2 1 4c f pm a x 列( 1 f pr a t i o 的影响一 图2 15 ( 州，m a x 列j 川匀沿音m i d u 叫延抖动的影响 图21 6 ( ，m a x 埘通过量的影响 7 7 7 7 8 l o 1 0 1 1 1 2 1 2 2 l 3 5 3 6 3 7 3 7 3 7 3 8 3 9 4 l 4 4 4 5 4 5 4 6 4 6 4 8 4 8 4 9 4 9 i i 阳安电子利技人学博t - 学位论文：无线局域网多址接入技术研究 图217 平均语音m p d u 时延性能5 2 图2 1 8 平均语音m p d u 时延抖动性能5 3 图2 1 9 数掘业务通过量性能5 3 图2 2 0 平均数据m p d u 时延性能5 4 图3 1 网络模型6 3 图3 2 均匀线性天线阵列示例6 4 图3 3 智能天线结构( 接收) 6 5 图3 4 波束示意幽6 5 图3 5 竞争轮| 白j 方法州隙结构图6 7 图3 6 非竞争轮- 白j 方法时隙结构图7 0 图3 7 不同分析方法与仿真结果的性能比较( a ) d ( n ) 性能一7 2 图37 不同分析方法与仿真结果的性能比较( b ) o d ( c o n t e n t i o n b a s e d ) 性能7 2 图3 7 不同分析方法与仿真结果的性能比较( c ) d d ( c o n t e n t i o n b a s e d ) 性能( 口= 5 ) 7 3 图3 8o d ( c o n t e n t i o n b a s e d ) 0 t g 【| 捕获全体用p ( n = 2 0 ，上= 6 ) 空问特征时延性能一7 4 图3 9o d ( c o n t e n t i o n b a s e d ) 机制捕获全体用户( ，_ 2 0 拶= o 4 ) 空间特征时延性能7 4 图3 1 0 捕获全体用户( n = 2 0 ) 空阳i 特征的时延( a ) b = 3 7 5 图31 0 矧i 捩个f 小j | jj 、r a | ! i ) ) # ! n 1 j 特 i l ：n 0 叫延( b ) 口= 9 7 6 图3 1 1 捕获全体用九虬，= 1 3 ) 空| 、日j 特征的州延( a ) b = 3 ，7 6 图3 1 l 捕获全体用户( m 。n = i 3 ) 空删特征的叫延( b b = 5 7 7 图3 1 l 捕获全体用户( 虬。，1 3 ) 空间特征的时延( c ) b = 9 7 7 图3 1 l 捕获全体用户( 肌。，：i 3 ) 空问特征的时延( d ) b = l l 7 8 图4 1 无线局域网覆盖范刚示意图8 6 图4 2 饥议超帧结构8 7 图43 全向传输期( o t p ) 典型帧结构一8 8 图4 4 定向传输期( d t p ) o 型帧结构8 9 图4 5 竞争分解区删( c r i ) t i 寸隙结构8 9 图4 6o t pr e p 坩i f 均时延性能的影响，9 2 图47 ( ) 阡r e px , ji 卜均时延抖动性能的影1 l 向9 3 图4 80 1 7 r e p 对通过量性能的影响9 3 图4 9 0 t pr e p 刘o t pr a t i o 的影响9 4 图4 1 0 n 对平均时延性能的影响9 5 图4 1 1a ，对o t pr a t i o 的影u 虮9 5 图4 1 2 列1 i 均时涎抖动性能的影响9 6 s n “j 家重点蜜验室f 占息科学研究所宽带无线通信实验室 插煳目录 i i i 圈4 1 3 对通过量性能的影1 9 自 图4 ，1 4o t pm a x 对平均叫延性能的影n m 图4i5o t pm a x 对二f 均嗣延抖动性能的影响 图4 ，1 6o t p 矗“刈通过量性能的影响 圈417 分组仃效负荷长度剥甲均时延性能的影响 图4 18 分组有效负荷长度对平均时延抖动性能的影响 图4 ，1 9 分组有效负荷长度对通过量性能的影响 图4 ，2 0 重传概率p 刻平均时延性能的影响 图4 2 l 重传概率p 剥平均时延抖动性能的影响一 图42 2 重传概率p 列通过量性能的影响 图4 2 3 重传概率p 刈o t pr a l i of 1 4 影响， 图4 2 4 重传概率p 刈o t pr e p 的影响 图4 2 5 轮向门限参数k 划j f 均刑延性能的影响 图4 2 6 轮洵限参数k 对平均叫延扪动性能的影响 图4 2 7 轮询门限参数足剥通过量性能的影响 图42 8 轮询门限参数k 对o i pr a t i o 的影响 图4 2 9 竞争分解区州kj 蔓l 刈i l 均州延。i ! f i i 的影1 1 自 图43 0 竞争分解区j 、日j 长度列i 严均时延抖动性能的影响 图4 3 l 竞争分解区问长度对通过量性能的影响 图4 3 2 竞争分解区刚长度对o t pr a t i o 的影响 图4 3 3 不同坍议的平均分组时延性能( 3 = 8 ) 图4 - 3 4 不j 刊仂- 议的i f ：均分组时延引动性能( b = 8 ) 图43 5 小吲m 议的通过虽性能( b = 8 ) 圈4 - 3 6 不同m 议的平均分组时延性能( b = i2 ) 罔4 3 7 不例协议的平均分组时延荆动性能( b - 1 2 ) 图4 3 81 i i 司m 议的通过量性能( 口= 1 2 ) 一 ，9 7 9 7 。，9 8 9 8 9 9 ，9 9 ，1 0 0 1 0 l 1 0 1 ，1 0 2 ，1 0 2 ，1 0 3 ，1 0 4 ，1 0 4 1 0 5 1 0 5 1 0 6 ，1 0 7 1 0 7 ，1 0 8 1 0 9 ，110 ，1 1 0 1 1 i 1 1 l ，11 2 s n 【_ 家重由、实验生f i 息利i1 l j f 究所宽带无线通信实验室 i v j h 安【u 1 二丰= 妓人学博i 一学忙论文：无线局域网多址接入技术研究 表2 1 分纠语音实验情况概要 表2 2 音| j 分仿真参数一 表2 3 晤音模型一 表2 4 自适应传输仂议参数 表4 1 协议仿真模型部分仿真参数 表格目录 3 3 4 3 4 4 5 l 9 1 s n 国家巫点实验宅信息科学研究所宽带无线通信实验室 创新性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导f 进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文巾不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果；也4 i 包含为获得西安电子科披大学或其它教育机构的 学位或证书丽使用过的材利。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中做了明确的说明并表示了谢意。 口， 本人签名：互垒曼! h 期：迹：生丝 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许查i 强和借阅论文：学校可以公如论文的全部或部分内容 可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。( 保密的论文在解密后遵守此规 定) 本人签名：盔燕丘!同期：趔：坐堑 导师签名 霉缉l 第一蒂绪睑i 第一章绪论 拳章介绍无线局域网的标准体制和发展现状，从应用角度对智能天线技术进 行了介绍，并着重阐述了支持智能天线多址接入协议的研究情况，指出智能天线 技术必将广泛应用于无线局域网中，最后，给出了全文的内容安排。 1 1 矽f 究背景和意义 人们牛活存“移动”的魁界i = | _ ，越来越多的移动产品的出现标志着人们对 快捷数据访问的需求在q 、断增加。近年来，无线局域网( w i r e l e s sl o c a la r e a n e t w o r k ，w l a n ) 以其灵活性和移动性、安装便捷、维护方便、易于扩展和良好 的1 忖价比，取得了巨大的发展。 无线信道为共享信道，频率资源非常有限。w l a n 工作于免许可证i s m ( i n d u s t r y ，s c i e n c e ，m e d i c i n e ) 频段：2 4 g h z 及5 g h z 。随着工作频率及数据率 的提高，硬 ，| ：实现成本出越高，同叫无线的传播范围也会降低。无线局域网的传 输距离较短，一般刁i 超过儿百米，且传输速率会随着距离的增加而降低【2 】。在实 际的组网中，与无线广域网( w i r e l e s sw i d e a r e a n e t w o r k ，w w a n ) 相比，w l a n 小区的覆盖范围都较小( 一般只有一t 几米到儿十米：热点地区为了增加容量，小 区半径更小) 。另外一方面，当移动端远离接入点( a p ) 或通信质量差时，无线网 络会采用降低通信速率的方式保持连接。 目前，无线局域网的性能与f 统有线网相比还有一定距离，因此如何提高和 优化i 删络性能裎得十分重要。此外，i n t e l 。n e t 业务的高速增长，实时业务和多媒体 应用的不断增加，剥网络的带宽、服务质量( q o s ) 可扩展性提出了更高的要求。 但是，利用无线信道进行通信容易受到干扰、衰落等因素的影响，这对多媒体应 用来酏十分不利。为满足无线多媒体年i 高速率数抓传输的要求，需要丌发新一代 无线局域网系统。 无线局域网丌始采用卜一代移动通信中的关键技术来提升w l a n 的性能。目 前，智能天线技术| 3 1 备受关注。国际电联( i t u ) 已明确将智能天线技术作为3 g 以后移动通信技术发展的主要方向。w l a n 引入智能天线技术，可以扩大其传播 距离，提。寄信号传播的可靠。m 使系统能够以更高的传输速率保持通信【4 l a 智能天 线技术叮以充分利川光线资源的空删可分性，提高无线局域网系统无线资源的利 s n 同镓匹点实验室信息科学f j j | = 究所宽带无线通信实验室 蛳安, 1 2 - s 二利技人学l 尊十学位论文：无线局域网多址接入技术研究 用率，扩大无线信号的传输范围，并从根本上提高系统容量1 5 h 6 1 。因此，带有智能 天线的w l a n 系统可以作为蜂窝移动通信的宽带接入部分，与无线广域网更紧密 地结合。一方面，w l a n 町以向用户提供高数据速率的通信服务( 例如视频点播 v o d ，在线观看高清晰电视h d 7 f v ) ；另一方面，无线广域网为用户提供了更好的 移动性。 移动通信的发展具有定的继承性，下一代无线局域网系统是从现有系统以 及将来的移动通信系统的基础上演化而来的，具有广阔的发展前景，它必将对移 动计算、移动办公和移动电子商务的早= l 实现起到积极的促进作用。 本文研究工作得到了多方面的资助，它们分别是：国家自然科学基会和微软 亚洲研究院联合资助项l - 1 ( 6 0 3 7 2 0 4 8 ) ，高等学校优秀青年教师教学科研奖励汁划， 国家自然科学基金重大项目( 6 0 4 9 6 3 1 6 ) ，教育部科学技术研究重点项目( 0 1 1 6 2 、 1 0 4 1 7 1 ) ，及国家8 6 3i t 一划重大课题( 2 0 0 l a a l 2 3 0 3 1 ) 等。 1 2 无线局域网标准概述 进入9 0 年代术，随着i n t e r n e t 和手提电脑的普及，人们越来越想随时上网、 随时夺线，币是人们这种趾脯的需求，摊动无线f i ；| 络迅猛发展。自从1 9 9 9 年8 月 美国电气和电子工桴t 7 1 ，ij 学会( i n s t i t u t eo f e l e c t r i c a la n d e l e c t r o n i c se n g i n e e r s ，i e e e ) 发，mi e e e8 0 211 b 和t e e e8 0 2 1 1 a 无线互连协议以来，各种无线局域网产品如雨 后春笋般地涌现，无线局域网l ：在快速走进我们的生活。 目日u ，无线局域删有很多咖议标准，如i e e e8 0 21 1 1 7 1 i i o i 、h o m e r f l ”1 1 1 2 1 、 h i p e r l a n 1 、监牙( b l u e t o o t h ) 1 15 1 1 ”1 等。虽然标准众多，但大致可分为两大发 展方向：以高速传输应用发展为主( 如i e e e8 0 2 。l l g 、i e e e8 0 2 1 i n ) ；以低速短 距离的应用为主( 如监牙和h o m e r f ) 。其中，i e e e8 0 2 1 l 系列的发展速度较快， 稳定性和通用性较高，适用于区域劂；而蓝牙速度较慢，但移动性强、体积小， 适合移动电话、个人数字助理( p d a ) 或个人电脑( p c ) 等设备的短距离互连， 并发起了全新概念丸线个人区域网( w i r e l e s sp e r s o n a l a r e a n e t w o r k ，w p a n ) i l7 h i s 。 从发展趋势来看， i e e e8 0 2 1 l 协- 议系列大育一统无线局域刚协议标准之势。 1 2 1i e e e8 0 2 11 系歹0 1 9 9 7 年i e e e8 0 2 1 1 标准的制定是无线局域网发展的单程碑，它是由大量的局 域网以及计算机专家审定通过的标准。i e e e8 0 2 1 l 标准定义了单一的媒体接入控 s n 围家重点实验书信息科学i j j i = 究所宽带无线通信实验室 眄安l 岜子利拄人学冉十何论文：无线局域网多自r 愤入技术研究 用率，扩人无线信号的传输范围并从根本上提高系统容量 】i ”。因此，带有智能 天线的w l a n 系统可以作为蜂窝移动通信的宽带接a 部分，与无线广域网更紧密 地结合。一方血，w l a n 可以向用户提供高数据速率的通信服务( 例如视频点播 v o d 在线观看高清晰电视h d7 f v ) ：另方面，无线广域网为用户提供了更好的 移动性。 移动通信的发展具育定的继承性，r 代无线局域网系统是从现有系统以 及将来的移动通信系统n 0 基础上演化而柬的，具有广阔的发展前景，它必将对移 动计算、移动办公和移动电f 商务的早同实现起到积极的促进作用。 本文研究工作得到丁多方面的资助，它们分别是：闽家自然科学基会和微软 亚洲研究院联合资助项目( 6 0 3 7 2 0 4 8 ) ，高等学校优秀青年教师教学科研奖励计划， 国家自然科学基金重大项目( 6 0 4 9 6 3 1 6 ) ，教育部科学技术研究重点项目( 0 11 6 2 、 1 0 4 17 i ) ，及固家8 6 3 引划重人课题( 2 0 0 1 a a l 2 3 0 3 1 ) 等。 1 2 无线局域网标准概述 进入9 0 年代术，随着i n t e r n e t 和手提电脑f | 勺普及人们越来越想随时上网、 随刑存线：是人们这种f l ：i ：盛的需求，推动无线网络迅猛发展。自从1 9 9 9 年8 月 美国 u 7l , f - n 乜了工程师学会( i n s t i t u t eo f e l e c t r i c a la n d e l e c t r o n i c s e n g i n e e r s i e e e ) 发布i e e e8 0 21 1 b 和i e e e8 0 2 1 1 a 无线互连m 议以束，备种无线局域网产品如雨 后春笋股地涌现，无线局域网1 1 “在快速止进找仃j 的生活。 日6 口，无线e 0 域网有很多l j j 议标准，如i e e e8 0 21 1 1 7 1 。l “i 、h o m e r f l ”i d2 i 、 h i p e r l a n l 嘲、蓝牙( 3 u e t o o t h ) 【i f 等。虽然标准众多，但大致可分为两大发 展方向：以高速传输应用发展为主( 如t e e e8 0 2 1 l g 、i e e e8 0 2 1 1 n ) ；以低速短 距离的应用为主( 如蓝牙和h o m e r f ) 。其中，i e e e8 0 2 11 系列的发展速度较快， 稳定性和通用性较商，适用于区域网；而蓝牙速度较慢，但移动性强、体积小， 适合移动电话、个人数字助弹( p d a ) 或个人电脑( p c ) 等设备的短距离互连， 并发起了全新概念无线个人区域叫( w i r e l e s sp e r s o n a l a