（通信与信息系统专业论文）wpanwlan应用下链路实时优化的研究.pdf

摘要 摘要 在频率资源日益匮乏的今天，人们提出了小范围无线通信的概念来更好地提高频谱 利用率。由于移动信道的时变性和复杂性，要求无线通信系统根据信道变化实时地调整 自身参数，以提高通信质量和系统容量。因此，研究移动通信系统的实时优化问题显得 格外重要。 本论文主要对实时优化问题中的链路自适应、功率控制及两者的结合技术进行深入 研究。 首先，从理论上分析了链路自适应算法中的短期算法和长期算法的优缺点，指出了 两者的不同适用条件，并运用仿真来验证。同时，推导了基于s i r 自适应预测的链路自 适应算法。在分析了s i r 预测对s i r l a 算法的性能影响后，提出了s i r 的线性预测算 法和自适应预测算法。从理论上分析了不同预测算法的性能，并讨论了自适应预测算法 中的参数选取问题，给出了收敛因子和滤波器长度的选取准则，并通过仿真分别就预测 误差和网络吞吐量两项指标对不同预测算法的性能进行了比较。为克服s i r l a 算法中 的“乒乓”效应，本文提出了一个修正s i r 阈值方案并进行了分析。 然后，将p e r 作为信道质量的估计，提出了p e r l a 算法，给出了种关于p e r 统计的i i r 长期滤波算法。通过理论上对包错误率与信道参数间关系的分析，获得了平 均包错误率与平均信干比的函数，以此为基础导出了p e r - l a 算法的优化门限值方案， 并通过仿真的方法获得优化p e r 门限值。为保证业务的q o s 需引入重传机制，在理论 上分析了重传机制引入对系统性能造成的影响后，提出了修正门限值方案并进行了分 析。 接着，在现有的链路自适应算法中，本文将它们归纳成三类，分析了各自的优缺点， 并对影响算法性能的各因素进行了讨论，给出了克服各种算法不足之处的方法。在对反 映信道质量的信息进行综合评估后，提出了两种混合算法：综合考虑p e r 和s i r 的链 路自适应算法( p e rs i r - l a 算法) 和选择性考虑p e r 和s i r 的链路自适应算法( p e r s i r - l a 算法) ，并基于不同信道模型和应用场景进行了仿真。 最后，本文将功率控制和链路自适应技术相结合，提出了两种可变功率的链路自适 应( p c l a ) 算法，分别用于有、无反馈信道的无线系统。它们都基于平均功率最小化 准则，在保证q o s 要求下尽可能地增加系统容量，减小对其它设备造成的干扰。p c l a 算法定义了三个准则：a ) 首要准则，用以满足用户的q o s 和吞吐量要求；b ) 传输功率 最小化准则，目的在于减小对其它设备的干扰；c ) 资源利用率最大化准则，即在现有 的发射功率下，利用p e r s i r l a 算法或p e r l a 算法来选用吞吐量最大的物理层模式， 且尽量利用m a c 帧内所有时隙。p c l a 算法充分利用了p e r 、s i r 等信道信息，同时 兼顾收、发缓冲区状态信息和帧状态信息，根据上述信息的综合对整个系统做最优化处 东南大学博士学位论文 理。分析和仿真结果表明，和单纯的链路自适应算法或功率控制算法相比较，在同样满 足用户需求的情况下，p c l a 算法能节约能源、降低干扰水平、提高数据功率比。 关键词：无线局域网无线个域网无线资源优化链路自适应速率自适应 功率控制信干比误包率 i i a b s t r a c t a b s t r a c t t h ei d e ao fw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ni nm i c r o c e l li st or e s o l v et h ei n c r e a s i n g l yp r o m i n e n t c o n f l i c to nl i m i t e df r e q u e n c ya n dm o r ec a p a c i t y ，w h i c hr e s u l t e df r o mt h em o r ea n dm o r e t h r o u g h p u tr e q u i r e m e n t s i n p e r s o n a l c o m m u n i c a t i o n s o w et ok i n d so fe l e c t r o m a g n e t i c i n t e r f e r e n c ea n df a d i n g ，s u c ha s m u l t i p a t hf a d i n g ，s h a d o we f f e c t ，p a t hl o s s ，r a d i oc h a n n e l b e c o m e st i m e v a r i a n ta n dc o m p l e x i no r d e rt oa c h i e v eh i g hq u a l i t ya n dm o r ec a p a c i t yi n c o m m u n i c a t i o n s ，i ti s e s s e n t i a lf o rw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ns y s t e mt oa d j u s ti t sp a r a m e t e r s t i m e l yt od e a lw i t ht h et i m e v a r i a n tc h a r a c t e r i s t i co f r a d i ol i n k t h e r e f o r e ，i ti sm e a n i n g f u lt o d e v e l o p t h er e s e a r c h e so nt h er e a l t i m e o p t i m i z a t i o n i nc o m m u n i c a t i o n s y s t e m s t h i s d i s s e r t a t i o nw i l lf o c u so ns o m et o p i c so fr e a l t i m e o p t i m i z a t i o n i n l i n k ，s u c h a sl i n k a d a p t a t i o n ，p o w e r c o n t r o la n dt h ec o m b i n a t i o no f t h et w o t e c h n i q u e s f i r s t l y , t h ec h a r a c t e r i s t i c so fl o n g t e r ma p p r o a c h a n ds h o r t - t e r ma p p r o a c hi nl i n ka d a p t a t i o n a r et h e o r e t i c a l l yd i s c u s s e d t h ea p p l i c a t i o ns c e n a r i o so ft h eb o t ha p p r o a c h e sa r eg i v e nt o o f u r t h e r m o r e ，a na l g o r i t h mo fl i n ka d a p t a t i o nb a s e do ns i re s t i m a t ei sp r e s e n t e d ，w h i c hi s n a m e da ss i r - l a a st h ep r e d i c t i o nv a l u eo ns i ri sv i r a lt os i r l a al i n e a rp r e d i c t i o n m e 也o da n da na d a p t i v ep r e d i c t i o nm e t h o da r ed e r i v e dt oa c h i e v ei t m o r e o v e r ，t h ec r i t e r i ao f t h es e l e c t i o n so ns o m ep a r a m e t e r sa r ed i s c u s s e d ，s u c hf l sc o n v e r g e n c ec o e f f i c i e n ta n dt h e l e n g t ho fa d a p t i v ef i l t e ra m o d i f i e ds c h e m eo ns i rt h r e s h o l d si sa l s od e r i v e dt oo v e r c o m et h e “p i n g p a n g ”e f f e c t s e c o n d l y , a na l g o r i t h mo fl i n ka d a p t a t i o nb a s e do np e re s t i m a t e ，n a m e l yp e r l a ，i s i n t r o d u c e d ，i nw h i c hp e r i sc o n s i d e r e da st h ee s t i m a t eo fl i n kq u a l i t y a tt h es a m et i m e ，a m e t h o do nh o wt od e a lw i t ht h ep e rs t a t i s t i cv a l u ei sp r e s e n t e dt h r o u g hi n f i n i t ei m p u l s e r e s p o n s ef i l t e r a f t e rw ea n a l y z e dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n p e ra n dc h a n n e lp a r a m e t e r s ，a n d o b t a i n e dp e rt h r e s h o l d st h r o u g hs i m u l a t i o n s ，a no p t i m u mt h r e s h o l ds c h e m ei sp r e s e n t e d i n s t e a do fa ne x i s t i n gf i x e dt h r e s h o l ds c h e m e i nt h ee n v i r o n m e n tr e q u i r i n gg u a r a n t e e i n gq o s ， t h ep e rt h r e s h o l d sa r er e v i s e dw h e nr e t r a n s m l s s i o ni st a k e ni n t oa c c o u n t s t h es i m u l a t i o n r e s u l t si n d i c a t et h a tt h eo p t i m u mt h r e s h o l ds c h e m ei sb e t t e rt h a no t h e ra l g o r i t h m si nt e r mo f t h r o u g h p u t i na d d i t i o n ，i t i sv a l u a b l ef o rt h ei m p r o v e m e n to fq o sa tt h ec o s to fal i t t l e t h r o u g h p u t l o s sw h e na r qs c h e m ew a sa d o p t e d t w o h y b r i da l g o r i t h m sa r ep r o p o s e db yi n t e g r a t i n gs i r - l a a n dp e r l a t h ef i r s th y b r i d a l g o r i t h mi sn a m e di n t e g r a t e dh y b r i da l g o r i t h m ( p e r _ s i r l a ) t h a t c o n s i d e r sb o t hp e ra n d i i i 东南大学博士学位论文 s i ra st h ee s t i m a t e so fl i n kq u a l i t y , w h i l et h eo t h e ro n ei sc a l l e ds e l e c t i v eh y b r i da l g o r i t h m ( p e w s i r - l a ) ，w h e r ee i t h e rp e r o rs i ri s s e l e c t i v e l yu s e da st h ee s t i m a t eo fl i n kq u a l i t y t h es i m u l a t i o n sr e s u l t si n d i c a t et h a tp e r s i r - l ac a r la c h i e v et h em a x i m u mt h r o u g h p mi n t h es i n g l e u s e rs c e n a r i ow h i l ep e r s i r - l ao u t p e r f o r m sp e r _ s i r - l ai nt h em u l t i u s e r s e e n 撕0 f i n a l l y , t w ol i n ka d a p t a t i o na l g o r i t h m sw i t hv a r i a b l ep o w e r , n a m e l yp c l a a r ed e v e l o p e d t h r o u g hc o m b i n i n g l i n ka d a p t a t i o nw i t hp o w e rc o n t r o l ，w h i c hw i l lb eu s e di n d i v i d u a l l yi nt h e s y s t e m sw i t h o rw i t h o u tf e e d b a c kc h a n n e l t h e i rp u r p o s ei st ok e e pt h ep o w e rc o n s u m p t i o ni n m i n i m u ml e v e lu n d e rt h ec o n d i t i o no fa c h i e v i n gd e s i r et h r o u g h p u ta n dg u a r a n t e e i n gq o s f u r t h e rr e s e a r c h e si n d i c a t et h a tp c - l ac a ns p a r ep o w e ra n dr e d u c et h ei n t e r f e r e n c et oo t h e r w i r e l e s sd e v i c e s ，w h i c ha r eb e n e f i c i a lt om o r ec a p a c i t ya n dl e s sp o w e rc o n s u m p t i o n k e y w o r d s ：w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k ，w i r e l e s sp e r s o n a la r e an e t w o r k ，o p t i m i z a t i o no f r a d i or e s o u r c e ，l i n ka d a p t a t i o n ，r a t ea d a p t a t i o n ，p o w e rc o n t r o l ，s i g n a lt o i n t e r f e r e u c er a t i o ，p a c k e te r r o rr a t i o i v 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所 知除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明井表示了访 意。 研究生签名：童笺：! ：宝 日期：型弘 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电 子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅可以公布( 包括刊登) 论文的全部或 部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生躲盟新魏丝雄日期：琊聃 基金资助说明 国家自然科学基金m o 6 0 0 7 2 0 1 6 ) ； 教育部科学技术研究重点项目( n o 0 2 1 7 1 ) ； 基于b l u e t o o t h 技术的无线接入系统( 国家”十五“科技攻关计划课题，批准号 2 0 0 1 b a l 0 2 c ) ： 移动自组织网络关键技术研究与应用( 江苏省高技术研究项目，批准号 b g 2 0 0 3 0 0 4 ) 。 符号说明 符号说明 矩阵或向量的转置 矩阵或向量的共轭转置 复数的共轭 矩阵的行列式 矩阵的m o o r e p e n r o s e 逆 矩阵的逆 随机变量的期望 随机变量的方差 绝对值 k r o n e c k e r 积 d i r a cd e l t a 函数 复数的实部 复数的虚部 范数 f r o b e n i u s 范数 矩阵的迹 符号函数 拉直运算 +附螂i 删刚 蚴 洲 峨 英文缩略语 3 g 8 p s k a c a c e a c i a c h a c k a l a a l v l a m c a m p s a p , a p a , a r q ， a t d m a , a t m a w g n b c h , b e r b l e r ， b p s k b r a n c c c d m & c i c l c r c c s i ， c s m a c w 英文缩略语 t h r e eg e n e r a t i o n 8p h a s e s h i f tk e y i n g a d a p t i v ec o d i n g a s s o c i a t i o nc o n t r o lf u n c t i o n a d j a c e n tc h a n n e l i n t e r f e r e n c e a c e e s sf e e d b a c kc h a n n e l a c k n o w l e d g e m e n t a d a p t i v e l i n k a d a p t a t i o n a d a p t i v e m o d u l a t i o n a d a p t i v em o d u l a t i o n c o d i n gs c h e m e a d v a n c em o b i l ep h o n es e r v i c e a c c e s sp o i n t a d a p t i v e p o w e ra l l o c a t i o n a u t o m a t i c r e p e a tr e q u e s t a d v a n c e dt d m a a s y n c h r o n i z e dt r a n s m i s s i o n m o d e a d d i t i v ew h i t eg a u s s i a nn o i s e b r o a d c a s tc o n t r 0 1c h a n n e l b i te r r o rr a t e b l o c ke r r o rr a t e b i n a r y p h a s e s h i f tk e y i n g b r o a d b a n dr a d i oa c c e s sn e t w o r k c ：e n t e rc o n t r o l l e r c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s c a r r i e rt oi n t e r f e r e n c er a t i o c o n v e r g e n c el a y e r c i r c u l a rr e d u n d a n c yc h e c k c h a n n e ls t a t ei n f o r m a t i o n c a r r i e rs e n s em u l t i p l ea c c e s s c o n t i n u o u s 伯y e 东南大学博士学位论文 d c c d c s d d d e ct d f e d f s d l d l c d q p s k ， d s c d m 人 d s s s ， e c e d g e e t s i f c c ， f c h f d d f d m a ， f e p , , f ft f h s s f 琢。， g m s k ( 讲r s g s m h i p e r l a n ， h o m e r f , h s d p 八 皿e e i n ， m i g , i i k i s d n d l cc o n n e c t i o nc o n t r o l d i g i t a lc o m m u n i c a t i o ns y s t e m d e l a yd i v e r s i t y d i g i t a le n h a n c e m e n t c o r d l e s st e l e c o m m u n i c a t i o n d e c i s i o nf e e d b a c k e q u a l i z e r d y n a m i cf r e q u e n c ys e l e c t i o n d o w nl i n k d a t al i r l kc o n t r o l l a y e r d i f f e r e n t i a lq u a d r a t u r ep h a s es h i f tk e y i n g d i r e c ts e q u e n c e - c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s d i r e c ts e q u e n c es p r e a ds p e c t r u m e r r o rc o n t r o l e m h a n t e dd a t ar a t ef o rg s me v o l u t i o n e u r o p e a nt e l e c o m m u n i c a t i o n s t a n d a r di n s t i t u t e f e d e r a lc o m m u n i c a t i o n sc o m r n i s s i o n f r a m ec o n t r o lc h a n n e l f r e q u e n c y - d i v i s i o nd u p l e x i n g f r e q u e n c y d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s f r a m ee r r o rr a t e f a s tf o u r i e r1 t a n s f o r m f r e q u e n c yh o p p i n gs p r e a ds p e c t r u m f i n i t e i m p u l s er e s p o n s e g u e s sm a x i m u ms l l i ak e y g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n h i g hp e r f o r m a n c e r a d i ol o c a la r e an e t w o r k h o m er a d i o f r e q u e n c y h i g hs p e e d d o w r d i n kp a c k e ta c c e s s i n s t i t u t eo f e l e c t r i c a le l e c t r o n i c e n g i n e e r i n t e r f e r e n c e n u l l i n g i m e m e tp r o t o c 0 1 i n c r e m e n t a l r e d u n d a n c y i n f i n i t ei m p u l s er e s p o n s e i n t e g r a t e ds e r v i c ed i g i t a ln e t w o r k 英文缩略语 i s i ， i s m l a l c h l o s m a c m c c d m _ & 田o 慨 i 江l s e m m s e m q a m ， m t - n a c k n l o s n t m o f d m ， o s i o t d p c p c n p c s ， p d 九 p d c p e r p h y , p p p , p s k q a m ， q o s ， q p s k ， r c h r f , r l c i n t e r - s y m b o li n t e r f e r e n c e i n d u s t r y , s c i e n c ea n d m e d i c i n e l i n k a d a p t a t i o n l o n g c h a n n e l l i n e o f - s i g h t m e d i u ma c c e s sc o n t r o l m u l t i p l ec a r r i e r - - c o d ed i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s s m u l t i p l ei n p u t s & m u l t i p l eo u t p u t s m u l t i p a t hi n t e n s i t y p r o f i l e m a x i m u ml i k e l i h o o ds e q u e n c ee s t i m a t i o n m a x i m u m m e a n s e q u a r e e r r o r m u l t i p l eq u a d r a t u r ea m p l i t u d e m o d u l a t i o n m o b i l et e r m i n a l n o ta c k n o w l e d g e m e n t n o l i n e 一0 f - s i g h t n o t r a n s m i s s i o nm o d e o r n l o g o n a lf r e q u e n c y d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s o p e ns y s t e m i n t e r c o n n e c tr e f e r e n c em o d e l 0 r t h o g o n a lt r a n s m i td i v e r s i t y p o w e rc o n t r 0 1 p e r s o n a lc o m m u n i c a t i o nn e t w o r k p e r s o n a lc o m m u n i c a t i o ns y s t e m p e r s o n a ld i g i t a la s s i s t a n t p a c i f i cd i g i t a lc e l l u l a r p a c k e te r r o rr a t i o p h y s i c a ll a y e r p o i n tt op o i n t p h a s es h i f tk e y i n g q u a d r a t u r ea m p l i t u d e m o d u l a t i o n q u a l i t yo f s e r v i c e q u a d r a t u r e p h a s es h i f tk e y i n g r a n d o ma c c e s sc h a n n e l r a d i of r e q u e n c y r a d i ol i n kc o n t r o l 东南大学博士学位论文 r m s ： r r c ， r s s 。 r x ， s c s c h s f b c ， s i r , s n g , s n i i k s k - a r q ， s t b c s t c s t t c s t t d s w a p , t c m t d ， t d d t d m a ， t d s c a n 4 a t e t r a , t x ， u s t c ， u m f r s ， u l ， w a p , w c d m 八 w f , 、v l a n 拜毋 w p a n w s s u s ， r o o tm e a r ts q u a r e r a d i or e s o u r c ec o n t r o l r e c e i v e ds i g n a ls t r e n g t h r e c e i v e ra n t e n n a s w i t c h c o m b i n i n g s h o r tc h a n n e l s p a c e f r e q u e n c yb l o c kc o d e s i g n a lt oi n t e r f e r e n c er a t i o s i g n a lt on o i s er a t i o s i g n a lt on o i s ea n di n t e r f e r e n c er a t i o s e l e c tr e p e a ta u t o m a t i c r e p e a tr e q u e s t s p a c e t i m e b l o c kc o d e s p a c e t i m ec o d e s p a c e - t i m e t r e l l i sc o d e p a c e t i m et r a n s m i td i v e r s i t y s h a r ew i r e l e s sa c c e s sp r o t o c o 】 t r e l l i sc o d e dm o d u l a t i o n t r a n s m i td i v e r s k y t i m e d i v i s i o n d u p l e x i n g t i m ed i v i s i o n m u l t i p l ea c c e s s t i m ed i v i s i o ns y n c h r o n o u sc d m a t e r r e s t r i a lt i u n k e dr j d i o t r a n s m i t t e ra n t e n n a u n i t a r ys p a c e t i m ec o d e u n i v e r s a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n s y s t e m u p l i n k w i r e l e s s a p p l i c a t i o n p r o t o c a l w i d e b a f l dc o d ed i v i s i o n m u l t i p l ea c c e s s w a t e r f i l l i n g w i r e l e s sl o c a la c c e s sn e t w o r k w a t e r p o u r i n g w i r e l e s sp e r s o n a la r e an e t w o r k w i d e s e n s es t a t i o n a r yu n c o r r e l a t e ds c a t t e r i n g i v 第一章绪论 第一章绪论 1 1 移动通信和小区域无线通信发展概况 通信是传递和获取信息的手段。在生产生活中，人们需要不断地从他人那里获取信 息，又要将信息传递给别人。从这个意义上说，人类的发展史其实就是一部通信发展史。 在现代通信技术发展前，人们的通信方式一般较为原始，通信中传输的距离也很有限。 移动通信起自于上世纪2 0 年代，起初只是在短波几个频段上开发出专用移动通信 系统，其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统。其特点是专用系统开发，工 作频率较低。从4 0 年代中期至6 0 年代初期，移动通信进入了发展的初期阶段，在此期 间，公用移动通信业务开始问世。这一时期的代表是1 9 4 6 年贝尔系统根据美国联邦通 信委员会( f c c ：f e d e r a lc o m m u n i c a t i o n sc o m m i s s j o n ) 的计划在圣路易斯城建立的世晃 上第个公用汽车电话网( 被称为“城市系统”) 。随后，西德( 1 9 5 0 年) 、法国( 1 9 5 6 年) 和英国( 1 9 5 9 年) 等国相继研制了公用移动电话系统。这一阶段的特点是：从专用 网向公用网过渡、采用人工接续方式、网络容量较小。从上世纪6 0 年代中期至7 0 年代 中期，移动通信进入了发展的第三阶段。在此期间，美国推出了工作在1 5 0 m h z 和 4 5 0 m h z 频段的改进型移动电话系统，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用 电话网。这一阶段是移动通信系统的改进与完善阶段，其主要特点是采用大区制、中小 容量、使用4 5 0 m h z 频段，实现了自动选频与自动接续。 自7 0 年代中期始，移动通信进入了蓬勃发展时期。1 9 7 8 年底，美国贝尔试验室成 功研制了先进移动电话系统( a m p s ：a d v a n c em o b i l ep h o n es e r v i c e ) ，建成了蜂窝状移 动通信网。它大大地提高了移动通信系统的容量。蜂窝概念的提出解决了公用移动通信 系统中大容量与频率资源有限这一对矛盾，使原来的大区制变成了小区制。模拟蜂窝网 虽然取得了很大成功，同时也暴露出了一些问题，如：频谱利用率低，移动设备复杂， 费用较贵，业务种类受限制以及通话易被窃听等，最主要的问题是其容量已不能满足日 益增长的移动用户需求。到8 0 年代中期，欧洲推出了泛欧数字移动通信网( g s m ：o t o b a l s y s t e m f o r m o b i l e c o m m u n i c a t i o n ) 的体系，它的频谱利用率高，大大提高了系统容量， 且能提供语音、数据等多种业务支持，并与i s d n 等兼容，是第二代中最为成功的移动 蜂窝系统。1 9 8 9 年，q u a l c o m m 在美国的现场试验证明了c d m a 蜂窝移动通信系统具 有大容量的特点，理论上应为a m p s 容量的2 0 倍。从此，c d m a 系统开始被人们所关 注。1 9 9 5 年采用c d m a 技术的i s 9 5 系统在美国投入商用；t 9 9 6 年韩国用自己的c d m a 东南大学博士学位论文 系统开展了大规模商用，头1 2 个月发展了1 5 0 万用户；1 9 9 8 年全球c d m a 用户已达 5 0 0 多万，c d m a 的研究和商用进入高潮。随着c d m a 关键技术的研究成熟，它显示 出越来越强的优越性，已被第三代蜂窝移动通信所采用，成为新世纪主要的移动通信技 术。 进入上世纪9 0 年代后，各种通信技术发展迅速，个人通信成为人们追求的最高目 标。它要求达到利用各种网络技术实现任何人在任何时间、任何地点与其他人进行任何 种类通信的目的。小区域无线通信就是在这一目标下提出的。由于它具有移动性、便携 性、建网迅速等特点，所以在工业控制与管理、医疗、金融等领域有着广泛的应用前景。 世界上第一个试验性无线局域网( w l a n ：w i r e l e s s l o c a l a c c e s s n e t w o r k ) 在1 9 8 7 年建 立，随后。医疗、零售、机场等地方陆续出现了w l a n 。然而，令人遗憾的是，各厂商 提供的无线局域网设备不能互联，无线局域网的标准化工作亟需解决。顺应这一要求， 美国电工电子工程师协会( i e e e ：i n s t i t u t eo fe l e c t r i c a le l e c t r o n i ce n g i n e e r ) 于1 9 9 0 年 1 1 月成立了i e e e 8 0 2 1 1 委员会着手制定w l a n 标准，并于1 9 9 7 年6 月制定出全球第 一个无线局域网标准1 e e e 8 0 2 1 1 。i e e e8 0 2 1 1 标准使得不同供应商的产品具有了互操 作性。目前，1 m b s 和2 m b s 的w l a n 技术和产品已相当成熟，整个系统的实现成本 也正逐渐下降。但与以太网相比，w l a n 较慢的数据传输率成了其进一步发展的瓶颈。 为此，i e e e 小组又相继推出了新的高速标准i e e e 8 0 2 1 1 b 和i e e e 8 0 2 1 l a ，随后推出了 相当于前二者的混合标准i e e e 8 0 2 1 1 9 ，使得w l a n 的传输速率又向前迈进了一大步。 1 9 9 7 年，欧洲电信标准化协会( e t s i ：e u r o p e a n t e l e c o m m u n i c a t i o ns t a n d a r di n s t i t u t e ) 的宽带无线电接入网络( b r a n ：b r o a d b a n dr a d i oa c c e s sn e t w o r k ) 小组着手制定高性 能无线局域网( h i p e r l a n ：h i g h p e r f o r m a n c er a d i ol o c a la r e an e t w o r k ) 接入标准，目 前己推出h i r ) e r l a n 1 和h i p e r l a n 2 两个同序列标准。h i p e r l a n 1 对应1 e e e s 0 2 1 l b ， h i p e r l a n 2 则与1 e e e 0 8 2 1 1 a 具有相似的物理层。 1 2 论文的研究背景 近数十年来，移动通信得到了迅猛发展，移动用户数量急剧增加。现存通信系统的 容量已越来越不能满足人们日益增长的通信需求。由于无线频谱资源有限，不可能完全 靠无限增加带宽来解决问题。另一方面，个人通信越来越显示出多业务的需求趋势，特 别是多媒体业务，对通信系统的数据传输速率要求很高，信道带宽需求量增加，这进一 步加剧了目前移动通信系统中存在的频谱资源紧张局势。为了解决移动通信中的这对矛 盾，人们提出了小区域无线通信的概念。通常意义上讲，小区域无线通信包括无线个域 网( w p