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Xu Zhang, Sheng Zhou, Xiaolei Wang, Zhisheng Niu, Xiaokang Lin（清华大学信息科学与技术国家实验室，电子工程系）与Dalin Zhu, Ming Lei（NEC中国实验室）共同完成的研究论文《Improving Network Throughput in 60GHz WLANs via Multi-AP Diversity》发表于IEEE ICC 2012 - Wireless Communications Symposium。该研究旨在解决60GHz无线局域网（WLAN）中的信号阻塞问题，通过多接入点（AP）多样性提升网络吞吐量。
60GHz频段的毫米波（mm-wave）信号具有极高的数据传输速率潜力，但其衍射能力有限，易受人体或物体遮挡，导致信号阻塞。这一特性使得在室内环境中，如何保持无缝连接并确保服务质量（QoS）成为60GHz WLAN的主要挑战。现有研究多聚焦于短距离应用（如无线个人区域网络，WPAN），但无法有效覆盖较大室内空间（如办公室或图书馆）。因此，研究者提出了一种多AP架构，通过引入MAC层设备——接入控制器（AC）——使每个站点能够与多个AP关联并协作，从而利用多AP多样性解决阻塞问题。
研究分为以下几个主要步骤：
多AP架构设计
研究者提出了一种多AP架构，包含多个AP和一个AC。AC负责维护所有关联信息并选择AP。研究主要关注下行链路传输，假设波束赋形训练已完成，所有AP和站点均知道彼此的方向性天线模式。站点与所有可检测到的AP关联，AP选择过程基于自动重传请求（ARQ）信息进行。
信道建模
60GHz无线信道被建模为马尔可夫开关过程，其中“开”状态表示非阻塞状态，“关”状态表示阻塞状态。阻塞和非阻塞状态的持续时间假设为指数分布，均值分别为1/λi,b和1/λi,b̄。每个传输的持续时间为常数T，传输间隔为τ。研究假设信道状态在传输期间保持不变，且下一传输的信道状态仅与前一状态相关。
部分可观测马尔可夫决策过程（POMDP）建模
AP选择问题被建模为POMDP，目标是最大化总期望奖励。系统状态由AP索引和信道状态组成，动作定义为选择某个AP。观测值为传输成功或失败，奖励定义为传输成功时传递的比特数。通过贝尔曼方程求解最优策略。
阈值策略设计
为了降低计算复杂度，研究者提出了一种基于阈值的启发式策略。该策略根据连续传输失败的次数决定是否切换AP，并通过分析归一化网络吞吐量与阈值的关系，推导出最优阈值。
仿真与性能分析
研究通过仿真验证了所提策略的性能。仿真参数包括信道阻塞概率、非阻塞错误概率和传输间隔。结果显示，基于阈值的策略与POMDP最优策略的性能几乎相同，且能够避免90%以上的阻塞。
多AP架构的有效性
多AP架构通过AC协调多个AP，使站点能够在链路阻塞时切换到其他AP，从而显著提升网络吞吐量。
POMDP建模与最优策略
POMDP建模为AP选择问题提供了理论框架，通过贝尔曼方程求解最优策略，实现了最大化总期望奖励。
阈值策略的性能
基于阈值的策略在降低计算复杂度的同时，性能接近最优策略。仿真结果表明，该策略在相同信道统计条件下，归一化网络吞吐量提升了4.6%，在不同信道统计条件下提升了4.3%。
最优阈值的推导
最优阈值与非阻塞错误概率、信道不可用率和传输间隔相关。在相同信道统计条件下，所有AP的最优阈值相同；在不同信道统计条件下，信道条件较好的AP的最优阈值较大。
该研究提出了一种基于多AP多样性的60GHz WLAN架构，通过POMDP建模和阈值策略，有效解决了信号阻塞问题，显著提升了网络吞吐量。其科学价值在于为60GHz WLAN的AP选择问题提供了理论框架和实用策略，应用价值在于为高数据速率无线网络的设计和优化提供了重要参考。
多AP架构的创新性
通过引入AC协调多个AP，首次在60GHz WLAN中实现了多AP多样性。
POMDP建模的理论贡献
将AP选择问题建模为POMDP，并推导出最优策略，为类似问题提供了理论指导。
阈值策略的实用性
基于阈值的策略在降低计算复杂度的同时，性能接近最优策略，具有较高的实用价值。
仿真验证的全面性
通过仿真验证了所提策略在不同信道条件下的性能，证明了其鲁棒性和有效性。
研究者还分析了非阻塞错误概率、信道不可用率和传输间隔对最优阈值的影响，为实际网络部署提供了参数优化依据。此外，研究还讨论了多AP架构在上行链路传输中的适用性，表明所提策略具有广泛的应用前景。
这篇研究为60GHz WLAN的设计和优化提供了重要的理论支持和实用策略，具有较高的学术价值和实际应用意义。