结合网络编码的协作SR-ARQ协议发送端延时分析

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协作分集技术是近来无线通信系统中被广泛关注的技术。网络编码理论作为信息领域中的重要突破,成为无线网络中的新兴研究方向。鉴于协作分集技术与网络编码技术存在共同的通信特点,本文主要研究了网络编码协作系统中选择自动重传请求(SR-ARQ)协议的发送端延时性能。协作分集技术通过构建虚拟的多天线阵列进行数据传输,从而抵抗信道衰落。网络编码能有效提高系统吞吐率,但在一定程度上会增加误包率。SR-ARQ协议作为重要的差错控制技术,在保证数据传输的可靠性方面有很重要的作用,但当重传次数增加时,系统的延时将增加,且吞吐量也会随之下降。为了更有效的利用信道实时特性,提高系统的频谱利用率,本文在所研究的网络编码协作系统中的物理层采用自适应调制技术,根据当前的信道状况选择调制方式以及发送速率。本文首先分析传统协作分集系统的发送端延时性能,在物理层采用链路自适应技术,对单中继协作分集系统的无线信道进行建模分析,针对在接收端采用最大比合并方式建立了有限状态马尔科夫信道模型。基于排队理论对数据包在协作分集系统中的发送过程进行排队分析,建立了数据包端到端的发送队列模型。在前面的研究基础上,在中继处加入网络编码,分析在中继处等待转发的数据包排队问题。推导采用网络编码与不采用网络编码两种情况下数据包在中继处的平均排队延时,得出其对反馈延时的影响。在此基础上,建立网络编码协作下的数据包发送的马尔科夫模型,并运用矩阵几何理论计算出发送端的数据包稳态概率以及延时概率分布。由于数值计算过程中所处理的数据量较大,因此将反馈延时值都设为固定值且取较小值。本文通过仿真验证了发送端延时计算模型的正确性,并给出了相关实验结果,同时在文章中也分析了系统参数对延时性能的影响。发送端数据包延时模型的计算结果充分体现了网络延时随机可变的特点。对发送端延时有了准确的掌握,有利于对无线网络中发送端数据包流量进行控制,从而提高通信系统的整体性能。
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