The IEEE 802.11 standard for wireless local area networks (WLANs) employs a medium access control (MAC) which is based on carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA/CA). The random backoff is used as a collision avoidance mechanism. The randomness of the backoff reduces the collision probability, but can not completely eliminate collisions. It is known that the performance of the 802.11 WLAN is more significantly degraded as the number of stations increases. We propose a MIMO(Multiple-input Multiple-output) based collision resolution scheme in uplink as a cross-layer design, in order to mitigate a collision problem and, consequently, to enhance the system performance. If the number of antennas of access point (AP) is two or more times larger than that of each station(STA), the AP can receive two or more data streams simultaneously from different STAs using a MIMO multiplexing scheme. The performance of the proposed scheme is evaluated in a saturation case and is compared with that of the conventional WLANs. Through the analytical and simulation results, our proposed scheme shows a significant performance enhancement in terms of throughput and delay.
무선랜 시스템을 위한 IEEE 802.11 표준 규격은 충돌 방지 기법을 사용한 반송파 감지 다중 접속 방식(CSMA/CA)에 기반한 매체 접근 제어(MAC) 프로토콜을 채용하고 있다. 여기에서 충돌 방지 기법으로는 랜덤 백오프(Backoff)를 사용하고 있다. 랜덤 백오프의 랜덤 성질은 충돌확률을 줄여주지만 이를 철저히 해결하지는 못하고 있다. 그러므로 802.11 기반의 무선랜 시스템의 성능은 사용자 수의 증가에 따라 현저히 떨어지게 된다. 이 논문에서는 상향링크 무선랜 시스템에서의 다중안테나 기반의 충돌문제 해결기법을 제안하고 있다. 액세스 포인트에 스테이션보다 두배 또는 그 이상의 안테나를 장착함으로서 다중 입출력(MIMO)방식의 복합기술을 이용하여 여러개의 데이터 스트림들을 동시에 받을 수 있다. 이 방법에 기반한 포화 트래픽 상황에 대한 수학적 분석을 진행하였으며 기존의 무선랜 시스템과 비교 분석하였다. 수학적 분석 결과와 시뮬레이션 결과는 제안하는 방법이 작업량, 지연 등 면에서 현저한 성능향상을 가져올 수 있음을 보여준다.