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无线流媒体应用中端系统切换触发机制和ap选择策略的研究与实现

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东南大学学报（自然科学版） 2009年第1期39卷 18-22页

作者：吴强徐伟倪维国夏勤陶军东南大学计算机科学与工程学院南京210096 东南大学计算机网络与信息集成教育部重点实验室南京210096

对无线局域网(WLAN)中节点(Station)切换过程进行了研究,提出了一种适合流媒体应用的端系统快速切换解决方案.该方案在3个方面进行了改进:通过设置动态切换阈值避免节点的频繁切换;使用平滑因子降低无线信号强度的时变不确定性;利用探... 详细信息

对无线局域网(WLAN)中节点(Station)切换过程进行了研究,提出了一种适合流媒体应用的端系统快速切换解决方案.该方案在3个方面进行了改进:通过设置动态切换阈值避免节点的频繁切换;使用平滑因子降低无线信号强度的时变不确定性;利用探询时延选择合适的接入点(ap).该方案无需对现有ap进行修改,具有较强的可扩展性能.在实际WLAN环境下进行了实现和测试分析,表明该方案能有效地减小切换时延,改善了流媒体在WLAN中的应用.

关键词：流媒体无线局域网切换触发 ap选择

基于可靠ap选择和深度置信网络的室内定位算法

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计算机应用研究 2018年第8期35卷 2469-2473页

作者：李新春郭欣欣辽宁工程技术大学电子与信息工程学辽宁葫芦岛 125105 辽宁工程技术大学研究生院辽宁葫芦岛 125105

受非视距传播等影响,基于位置指纹的室内定位精度不高。针对此问题,提出一种基于可靠ap选择和深度置信网络(DBN)的室内定位算法。离线阶段利用改进K-means算法将定位区域划分成若干子区域,并依据Fisher准则和ap缺失频率,选取分辨能力强... 详细信息

受非视距传播等影响,基于位置指纹的室内定位精度不高。针对此问题,提出一种基于可靠ap选择和深度置信网络(DBN)的室内定位算法。离线阶段利用改进K-means算法将定位区域划分成若干子区域,并依据Fisher准则和ap缺失频率,选取分辨能力强且可靠的ap节点作为子区域的训练节点,最后采用DBN模型对各子区域参考点数据进行训练;在线阶段根据接收信号强度判别测试点所属类簇,并利用训练好的DBN模型在线估计测试点位置。实验结果表明,与WKNN、M-WKNN以及PSO-ANN算法相比,改进算法在定位精度和稳定性方面均有所提高。

关键词：室内定位聚类 ap选择 DBN 指纹库训练

WLAN中集中式的ap选择机制和节能调度方法研究

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WLAN中集中式的AP选择机制和节能调度方法研究

作者：胡明成西安电子科技大学

学位级别：硕士

无线局域网经过20多年的发展,因其成熟、稳定、易于扩展、管理方便的特点,在生产生活中得到广泛应用。IEEE 802.11协议族作为无线局域网的标准,已经成为人们使用最多的网络协议之一。IEEE 802.11的传统方法中只使用接收信号强度作为ap... 详细信息

无线局域网经过20多年的发展,因其成熟、稳定、易于扩展、管理方便的特点,在生产生活中得到广泛应用。IEEE 802.11协议族作为无线局域网的标准,已经成为人们使用最多的网络协议之一。IEEE 802.11的传统方法中只使用接收信号强度作为ap选择的依据,没有考虑到各个ap的负载情况,这种方法在多ap共存的网络中将导致ap间的负载不均衡问题,使得网络性能、网络资源利用率的下降。针对这一问题,本文提出了一种基于SDN的集中式ap选择机制,能够提升网络资源利用率、增加吞吐量、节约终端电量。本文的机制有如下特点,第一,利用SDN集中控制的优势,能够掌握整个网络的信息,因而选择更准确;第二,数据运算和信息处理的任务主要放在了控制器上,终端只需承担极少的任务,大大节约了终端的电能。第三,本文的方法根据ap的负载程度和终端的活跃度按顺序进行选择,故效率更高。本文对该ap选择机制进行了仿真验证,仿真结果显示,该方法能够有效提升吞吐量,同时相比于其他ap选择算法,该方法能够提高选择成功率,减少切换次数。在大规模WLAN中,有时需要大量STA需要统一上传或下载固定格式的信息,例如智能电网中的抄表业务,由于STA数量太大,在这种业务中使用DCF机制将导致传输效率的急剧下降。为适应这一同时传输、数据量小、格式相同、频繁服务的业务,本文提出了一种节能调度方法。该方法基于PSMP机制进行改进,使用调度的方式协调终端进行信息的接收、发送,避免了额外的竞争开销。同时,相比于PSMP协议,该方法能够极大压缩终端的信息,并减少调度的开销。因而,本方法适合STA规模较大的WLAN,能够达到提升调度效率,减少终端的电能消耗的效果。本文中详细说明了该方法使用的帧结构以及调度过程。我们的仿真实验从开销、激活时间、吞吐量方面对本文提出的方法进行了考察,仿真结果表明这一方法符合了大规模WLAN的节能需求。

关键词：无线局域网软件定义网络 ap选择调度节能

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去蜂窝大规模MIMO系统ap选择方法研究

去蜂窝大规模MIMO系统AP选择方法研究

作者：王永强南京邮电大学

学位级别：硕士

当前,以人工智能、量子信息和物联网为代表的新一代信息技术正在加速发展和应用,对移动通信网络的性能也有了越来越高的要求。和传统的大规模多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）系统相比,去蜂窝大规模MIMO系统不仅可... 详细信息

当前,以人工智能、量子信息和物联网为代表的新一代信息技术正在加速发展和应用,对移动通信网络的性能也有了越来越高的要求。和传统的大规模多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）系统相比,去蜂窝大规模MIMO系统不仅可以解决用户频繁切换蜂窝、蜂窝间干扰和服务质量（Quality of Service,Qo S）不均衡等问题,而且可以通过增强宏分集来有效抑制用户间干扰,改善用户服务质量。但是,在低负载的情况下,每个接入点（Access Point,ap）都为所有用户服务将会导致系统能量效率会非常低,不利于实现绿色通信网络和节约资源。因此,通过ap选择的方案使每个用户只被挑选出的一部分ap服务,构建以用户为中心的去蜂窝大规模MIMO系统,从而提高系统的能量效率,有很高的研究价值。本文提出了两种ap选择方法,仿真显示了可以有效提高能量效率:（1）本文研究了下行能量效率问题,提出了一种基于K均值聚类算法的ap选择方法,可以将系统下行能量效率提高10%～20%。K均值聚类算法是机器学习中常用的一种无监督聚类算法,可以用于将用户分组。首先建立了去蜂窝大规模MIMO系统的下行能量效率最大化问题,然后通过K均值聚类算法将所有用户分组,接着根据大尺度衰落因子为每个用户组挑选服务ap的集合。（2）本文研究了上行能量效率问题,提出了一种基于迫零接收器和休眠策略的ap选择方法,适用于用户数量波动非常大的区域,可以将上行能量效率提高5%～20%。首先,建立了采取ZF接收器的去蜂窝大规模MIMO系统的上行能量效率最大化问题。本方法在ap和用户的数量比变化时有两种不同的处理方案,在数量比较大时,本方法利用了休眠策略,在为每个用户挑选了服务ap的集合后将没有被挑选过的ap暂时休眠,以避免不必要的能量浪费;在数量比较小时,推导了用户信道质量以及用户和各ap之间信道质量的表达式,本方法根据用户信道质量将所有用户降序排序,依次将每个用户和信道质量最好的ap进行连接。

关键词：去蜂窝大规模MIMO系统 ap选择能量效率以用户为中心

最大化信干噪比的去蜂窝大规模MIMO系统ap选择算法设计与实现

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最大化信干噪比的去蜂窝大规模MIMO系统AP选择算法设计与实现

作者：张玉黑龙江大学

学位级别：硕士

去蜂窝大规模MIMO系统消除了小区的概念,具有多个无线接入点（Access Point,ap）,可提供较高的频谱效率和能量效率。与传统蜂窝网络相比,不仅能解决边缘小区问题、用户频繁切换问题、小区间同频干扰问题,而且能提升因小区分裂限制而受... 详细信息

去蜂窝大规模MIMO系统消除了小区的概念,具有多个无线接入点（Access Point,ap）,可提供较高的频谱效率和能量效率。与传统蜂窝网络相比,不仅能解决边缘小区问题、用户频繁切换问题、小区间同频干扰问题,而且能提升因小区分裂限制而受限的系统容量。现有的去蜂窝大规模MIMO技术的研究主要集中在ap选择、导频污染、以及功率分配等方面,其中ap选择尤为重要。去蜂窝大规模MIMO系统的ap数比较多,每个ap服务于所有用户会使前传链路的负担加重,且ap受本身功率的限制,采用全连接服务方式不太现实。因此如何选择ap为用户服务实现更高的数据速率是一个关键问题。本文针对该问题,考虑用户静态和动态两种场景,提出了两种ap选择算法。针对去蜂窝大规模MIMO系统的静态用户场景,本文改进了基于用户分组和信干噪比SINR的静态ap选择算法。首先采用K-means聚类算法对区域内的用户进行分组,并在分组时,提出基于肘部法确定聚类数目,保证用户分组数更为合理;然后根据每个用户组的位置信息和所需的服务质量,选择一个最优的ap服务组,在选择过程中,根据信干噪比来判断ap与用户之间的信号质量;最后本文还提出了负载均衡策略,设置ap连接用户数的门限,避免出现某ap负载过重的情况,保证稳定可靠的信号传输。仿真表明,本文算法与基于用户分组的大尺度衰落ap选择算法相比,能够将频谱效率提高10%左右。针对去蜂窝大规模MIMO系统的运动用户场景,本文改进了基于协作收益的ap动态选择算法为用户提供服务。该算法基于用户的移动状态和周围环境,对为用户服务的ap组（Access Point Group,apG）进行实时更新。首先对服务于用户的ap组初始化;其次在用户移动过程中,对apG进行更新,对ap的更新提出了两级候选ap组选取方法,先基于距离限制生成圆形邻域候选ap集合H,再在H中基于角度限制和参考信号接收功率阈值进一步选取用户运动方向上的ap候选集合（Candidate Access Points Grouping,CapG）;然后基于候选ap集合CapG中的协作增益对apG组进行更新,添加新的满足服务要求的ap,删除不符合条件且还会产生干扰的ap;最后对离开通信网络的用户删除apG的标识符和成员。实验结果表明,本文提出的算法与全连接算法和基于鲸鱼群强化学习的ap选择算法相比,可以更好的适应用户的移动,在用户速率和频谱效率等方面均获得了提升,提高了系统性能。

关键词：去蜂窝大规模MIMO ap选择用户分组信干噪比SINR 协作增益

基于CF mMIMO架构下的ap选择及资源分配技术研究

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基于CF mMIMO架构下的AP选择及资源分配技术研究

作者：周茅玲北京邮电大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术的发展与对5G的密集学术研究和工业测试,尽管传统蜂窝网络在移动通信中发挥了关键作用,但小区内的中心用户与边缘用户仍存在较大速率差异,这使得服务质量变得不可靠,而未来期望的泛在无线接入网络以及产业发展高度依赖... 详细信息

随着无线通信技术的发展与对5G的密集学术研究和工业测试,尽管传统蜂窝网络在移动通信中发挥了关键作用,但小区内的中心用户与边缘用户仍存在较大速率差异,这使得服务质量变得不可靠,而未来期望的泛在无线接入网络以及产业发展高度依赖于无线连接的统一性。因此,为支持在覆盖区域内提供统一良好的服务质量,迫切需要新一代网络部署架构。无蜂窝大规模MIMO(CF mMIMO,Cell-free massive MIMO)的种种优势更符合未来网络的诉求,而导频分配与接入点(ap,Access Points)选择对该系统的速率有直接影响。本文以此为背景,对CF mMIMO系统中的ap选择及资源分配等方面进行深入研究。主要包括三方面:全连接模式下的导频分配的研究、联合ap选择与导频分配的研究、非均匀用户分布下的资源分配的研究。第一,基于CF mMIMO系统中导频资源有限带来的导频污染问题,研究设计了一种导频分配算法。基于用户的地理位置以及用户与ap之间的信道相似性对用户排序分组,将正交资源分配给相近区域的用户以减轻导频污染,并求取速率最优对应的导频分配方案作为最终输出。仿真结果表明,本文提出的导频分配算法具备性能的优越性。第二,为充分挖掘CF mMIMO系统中ap选择与导频分配联合优化的潜力,基于以用户为中心的服务模式,借助图着色算法优化联合ap选择与导频分配的研究。首先,基于ap选择策略确定ap与用户的服务关系,并由服务程度构建用户关联图。在染色原则的约束下,通过对图结构迭代染色得到对应的导频分配结果。仿真结果表明,本文所设计的联合ap选择与导频分配方案具备性能优势。第三,研究了非均匀用户分布下的CF mMIMO系统中的资源分配问题。针对用户分布极不均匀导致的导频污染在某些区域急剧加重,对用户划分了密集区与稀疏区,并对两区域的用户采用不同的服务模式和导频选择优先级来缓解导频污染,使用户都能得到一致良好的服务。仿真结果表明,本文提出的混合服务模式下的资源分配方案在非均匀用户分布下存在性能优势。

关键词： CF mMIMO 导频分配导频污染 ap选择非均匀用户分布

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基于ap选择算法的WiFi室内定位研究

基于AP选择算法的WiFi室内定位研究

作者：成霏雪海南大学

学位级别：硕士

近现代以来,无线技术的进步为人类带来了前所未有的便利,基于位置信息的服务得到了蓬勃发展,人们对于定位的要求越来越高,地图导航渐渐成为人们出行必不可少的软件。在室内定位领域中,已经有很多学者不断探索新的技术,研究不同的技术来... 详细信息

近现代以来,无线技术的进步为人类带来了前所未有的便利,基于位置信息的服务得到了蓬勃发展,人们对于定位的要求越来越高,地图导航渐渐成为人们出行必不可少的软件。在室内定位领域中,已经有很多学者不断探索新的技术,研究不同的技术来实现目标的位置估计,提高定位精度,不同的定位技术有不同的应用场景,本文主要利用不同算法来进行研究基于无线接入点(Access Point,ap)选择算法的优化以及基于信号接收强度(Received Signal Strength,RSS)和信道状态信息(Channel State Information,CSI)的WiFi室内定位。本文首先分析了室内定位技术的基本概念以及定位算法的基本理论,根据实际应用场景,选择基于位置指纹的WiFi定位技术。WiFi定位技术离不开ap的安装及应用,部署少量的ap会造成信号的分散,大量的ap会造成数据的冗余和计算的困难,有一定的不必要的资源浪费。针对这些问题,本文提出了一种新的ap选择算法,它结合了信息熵和互信息,既可以评估一个ap的识别能力,也可以评估两个ap的综合识别能力。此外,还通过引入区域生长算法来提高ap在整个区域中的作用。然后,在此基础上研究WiFi定位技术,由于RSS只提供粗粒度信息,CSI体现细粒化物理层信息,因此将RSS和CSI特征有机结合起来。离线阶段对RSS和CSI分别降维处理,降低数据库计算复杂度和指纹更新,在线阶段利用融合算法RSCS估计目标位置。最后对研究内容进行实验仿真和分析,结果表明本文提出的算法可以有效降低指纹库数据冗余,提高定位精度。

关键词： WiFi室内定位 ap选择 RSS定位 CSI定位

去蜂窝大规模MIMO系统中导频分配及ap选择技术研究

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去蜂窝大规模MIMO系统中导频分配及AP选择技术研究

作者：李文风北京邮电大学

学位级别：硕士

由于全球智能移动终端数量的迅速增多以及万物互联的慢慢普及,现有的通信速率不足以满足当下这个信息爆炸时代的需求。如今5G的部署在世界各国正在如火如荼地进行,同时一些通信强国也已经启动了 6G项目的设计与研发。早在2018年10月,我... 详细信息

由于全球智能移动终端数量的迅速增多以及万物互联的慢慢普及,现有的通信速率不足以满足当下这个信息爆炸时代的需求。如今5G的部署在世界各国正在如火如荼地进行,同时一些通信强国也已经启动了 6G项目的设计与研发。早在2018年10月,我国就已经开始了 6G相关的研发工作。整个1G到5G的系统技术都是基于蜂窝网的,由此作为突破点,“去蜂窝”网络架构成为了 6G主要变革方向之一,并得到了学术界越来越多的关注与研究。在分布式天线系统的基础上产生了一种非常具有前景的去蜂窝大规模多输入多输出（Multi-input Multi-output,MIMO）技术。本文主要研究了去蜂窝大规模MIMO系统中的安全问题、导频分配、以及接入点（Access Point,ap）选择问题。对于去蜂窝大规模MIMO系统中安全问题的研究,本文分析了去蜂窝大规模MIMO含有主动窃听用户的系统模型。该模型考虑了 ap选择、导频污染、以及功率分配,并且ap处具有多个天线,这样的模型更具有普适性。此外本文还着重分析并推导了此模型下的上行导频传输与下行数据传输阶段,推导出了传输表达式以及用户可达速率的闭式表达式。本文还分析了系统的保密性能,推导出了 ap发送信号与正常用户接收到信号的互信息下限与攻击者的互信息上限,定义并分析了被窃听用户的保密率。在导频分配方面,本文分析了一个考虑ap选择、导频污染、功率分配,但没考虑主动窃听的去蜂窝大规模MIMO系统。分析了此模型下的信道估计与上下行数据传输阶段,给出了此模型下的用户可达速率的闭式表达式,同时也分析了当ap数量趋于无穷时系统的理论性能。分析并推导了此模型下的旨在提升用户体验下限的导频功率控制算法以及Max-Min功率控制算法。提出了一种基于加权计数的导频分配算法来降低系统内的导频污染从而提升系统性能,该算法的主要思想是尽量让位置较近的用户分到不同的导频,同时优先分配信道质量较差用户的导频,并对导频使用次数进行加权计数。仿真结果表明,所提算法对系统性能提升显著,并且复杂度低,在实际应用中是可行的。对于ap选择问题的研究,本文提出了一种基于大尺度衰落与弱者优先的ap选择算法。对于具体的选择问题,该算法的主要思想是基于大尺度衰落的,考虑到每个ap的功率有限,因此为了避免某个ap被过量使用,该算法维护了一个ap使用次数数组。在进行ap选择时,会让信道质量差的用户优先选择,同时维护一个用户已选择ap大尺度衰落之和的最小值,当某个用户已选择ap的信道增益大于此最小值且正在选择的ap使用次数已超过平均值时就不再考虑此ap了。当正在选择的ap的使用次数小于一定阈值或者在后面本不该选择的ap中找不到更优值是就为用户选择此ap。仿真结果表明,本文所提的算法相对于主流算法对系统性能提升效果显著,并且也具有较低的复杂度,使得其实际应用成为可能。

关键词：去蜂窝大规模MIMO 导频分配 ap选择主动窃听功率分配

基于指纹和ap选择的WLAN室内定位技术研究

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基于指纹和AP选择的WLAN室内定位技术研究

作者：许智勋江苏科技大学

学位级别：硕士

随着数据业务和多媒体业务在社会生活中应用的日益频繁,基于位置的服务(Location-Based Services,LBS)在人们的需求中呈现出明显的上升趋势。尤其是在地下停车场、机场大厅、购物中心等场景,常常需要对室内物体进行精确定位,传统的卫星... 详细信息

随着数据业务和多媒体业务在社会生活中应用的日益频繁,基于位置的服务(Location-Based Services,LBS)在人们的需求中呈现出明显的上升趋势。尤其是在地下停车场、机场大厅、购物中心等场景,常常需要对室内物体进行精确定位,传统的卫星定位技术采用微波传输,由于多径干扰、非视距传输、信号衰减等原因,信号难以穿过复杂的建筑物外层,无法满足室内定位的要求。随着室内无线信号设施被广泛部署,基于WLAN的室内定位技术成为近年来定位领域中的重要研究方向。本文对WLAN室内定位技术进行了研究,首先分析了WLAN室内定位技术的研究现状与发展趋势,对来自接入点(Access Point,ap)的信号接收强度(Received Signal Strength,RSS)传播特性进行了实地测量研究。在此基础上,对位置指纹特征匹配算法和ap选择算法进行分析,并分别提出改进算法,提高了室内定位精度,具体工作如下:(1)研究RSS信号的传播特性:在实际定位环境下,对RSS信号进行了实地测量与分析。分别以采样时长、人员走动、ap选取、采样点位置为变量,研究RSS概率分布情况。另外,通过设计实验研究了采样网格尺寸和ap数量对定位效果的影响,确定了适用于本文系统的指纹网格边长与最佳ap选择数量。(2)研究指纹特征匹配算法:提出了一种基于贝叶斯算法的改进特征匹配算法。引入区域划分的概念,将定位空间内所有参考点进行聚类分簇,解决了朴素贝叶斯算法仅靠参考点后验概率估算位置的不足。通过仿真实验,验证了改进算法的有效性,2米精度范围内的累积概率,由改进前的60%提升至70%。(3)研究ap选择算法:提出了一种基于信息增益的ap选择算法。在InfoGain算法的基础上,引入邻近ap间的差异性判定,与信息增益值进行加权,共同量化ap的综合可辨识性,并以此为标准选择最具位置辨识能力的ap参与定位计算。通过仿真实验,所提的ap选择算法能够有效去除冗余ap信息;与特征匹配算法联合运用,降低了定位复杂度,与InfoGain算法相比,2米精度范围内的累积概率,由78%提升至85%。

关键词： WLAN室内定位位置指纹特征匹配 ap选择