瑞利衰落信道下SR-ARQ-AMS传输性能建模分析

论文摘要

为了提高无线通信系统的数据传输速率和传输质量,现在都广泛地采用物理层自适应调制编码（AMC）与链路层自动请求重传（ARQ）技术相结合的跨层设计,这种传输系统能够在保证传输质量的前提下大大提高系统频谱利用率。本文在瑞利（Rayleigh）衰落信道模型下,对基于选择自动请求重传（SR-ARQ）技术的自适应调制系统的传输性能进行了分析研究,完成的主要工作和创新概括如下：首先,针对Rayleigh衰落信道,对结合选择自动请求重传（SR-ARQ）技术的自适应调制系统（SR-ARQ-AMS）的系统模型和传输原理进行了分析,并构造了一个有限状态Markov链来描述Rayleigh衰落信道和自适应调制系统,求得了各调制模式的状态转移概率。其次,将影响系统性能的因素参数化,利用等效时延的思想,建立发送端带有休假的M/G/1排队模型,考虑了经有限次传输未成功分组的服务时延对系统时延性能的影响,求得了该系统的主要时延性能指标分组平均等待时延和分组平均服务时延的解析式。通过数值模拟分析了各系统参数对时延性能的影响,进而得到了提高系统传输速率的方法。仿真结果显示SR-ARQ-AMS在Rayleigh衰落信道下能获得更好的系统时延性能。最后,针对G-E信道,将分组传输的信道状态和缓存中等待传输的分组数结合考虑建立新的扩展的Markov模型,求得了系统各状态的稳态分布和分组丢失率的解析式；考虑到实际通信系统中缓存区容量是有限的,进一步建立了SR-ARQ-AMS的M/G/1/K排队模型,利用嵌入Markov链的思想,给出了SR-ARQ-AMS的系统分组丢失率的求解方法。通过仿真对系统的分组丢失率的解析式进行验证,并分析了各系统参数对系统分组丢失率的影响,得到提高系统传输能力的有效方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 第一章 绪论
• 1.1 无线通信中的差错控制技术
• 1.2 无线链路的自适应技术
• 1.2.1 自适应技术的发展
• 1.2.2 几种典型的链路自适应技术
• 1.3 自动请求重传技术的研究现状
• 1.4 自适应调制编码技术的研究现状
• 1.5 排队论的现状分析
• 1.5.1 描述排队系统的主要指标
• 1.5.2 经典排队系统
• 1.5.3 休假排队系统
• 1.5.4 排队论的主要研究方法
• 1.6 论文的研究意义和内容
• 第二章 自适应调制编码与自动请求重传技术
• 2.1 基本的ARQ技术
• 2.1.1 停等式ARQ（SW-ARQ）
• 2.1.2 返回N-ARQ（GBN-ARQ）
• 2.1.3 选择重传ARQ（SR-ARQ）
• 2.2 自适应调制编码技术（AMC）
• 2.3 本章小结
• 第三章 Rayleigh衰落信道的基于SR-ARQ的自适应调制系统
• 3.1 SR-ARQ-AMS系统模型
• 3.2 自适应调制编码（AMC）设计
• 3.2.1 传输模式设计
• 3.2.2 各传输模式的差错估计
• 3.3 信道和自适应调制的模型
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于Rayleigh衰落信道的SR-ARQ-AMS系统时延性能建模分析
• 4.1 建立SR-ARQ-AMS带休假的M/G/1排队模型
• 4.2 求解SR-ARQ-AMS时延性能指标
• 4.3 数值模拟与分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 自适应调制系统分组丢失率性能分析
• 5.1 针对G-E信道的两模式自适应系统分组丢失率性能分析
• 5.1.1 两模式自适应调制系统模型
• 5.1.2 两模式自适应调制系统分组丢失率性能分析
• 5.2 Rayleigh衰落信道下SR-ARQ-AMS分组丢失率性能分析
• 5.2.1 SR-ARQ-AMS系统排队模型及分组丢失率的求解
• 5.2.2 数值模拟与分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 附录B 论文的仿真程序