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结合MAC竞争的协作GBN-ARQ协议延迟分析

作　者: 刘佳杰
导　师: 黄生叶
学　校: 湖南大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 无线网络 协作传输 回退N帧自动重传请求协议 介质访问控制 反馈延迟 排队分析
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


协作通信利用空闲节点的天线，组成虚拟的MIMO(multiple-inputmultiple-output)系统，以对抗无线信道衰落来获取分集增益。作为下一代无线移动通信网络的关键技术，协作通信逐渐成为近年来的研究热点。本文以无线协作传输系统为研究模型，主要的工作如下：(1)对协作分集、自动重传请求协议和协作MAC的原理和特点进行了概要介绍。对协作通信系统延迟和协作MAC研究现状作了深入探讨，引出了MAC层冲突延迟对整个协作通信系统延迟具有重要影响。研究MAC层DCF接入信道的延迟对协作通信网络中自动重传协议延迟性能的影响具有现实意义。(2)提出一个结合协作MAC、GBN-ARQ自动重传请求协议和自适应调制与编码技术的基于马尔科夫的排队模型，对基于DCF平均接入信道延时的协作传输网络中GBN-ARQ协议的性能进行分析，研究了数据包在源节点的排队延迟情况。将源节点数据包的排队问题建模成GI/M/1马尔科夫链，根据矩阵几何的知识计算得到准确的队长和延迟概率分布，分析对比了在不同的协作链路质量条件下协作链路与直接链路对应的源节点数据包排队延时概率分布。(3)基于物理层的自适应调制与编码技术和数据链路层GBN-ARQ协议的DF解码转发模式的协作传输网络模型，结合协作MAC导致的冲突延迟的随机性进一步分析了数据包在源节点的排队延迟情况。根据IEEE802.11DCF退避机制，分析了由于节点竞争中继导致的冲突分解周期，推导出源节点预约信道的反馈延迟转移概率矩阵。在此基础上构建了一个源节点采用自适应调制与编码的数据包传输过程的马尔科夫延迟队列模型，讨论了整个系统状态演变的过程，然后运用排队论和矩阵几何方法对模型进行分析，计算出更为准确的数据包在源节点排队延迟的概率分布。本文研究的协作传输网络源节点排队延迟不仅对提高网络延迟性能有重要指导意义，同时准确的源节点延迟也有助于更好的控制源节点数据包的流量，提高系统的吞吐量。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
插图索引  10-11
附表索引  11-12
第1章 绪论  12-21
  1.1 研究背景和意义  12-13
  1.2 研究现状  13-19
    1.2.1 差错控制技术  14-15
    1.2.2 链路自适应技术  15-16
    1.2.3 协作 MAC 的研究现状  16-18
    1.2.4 通信系统延迟研究现状  18-19
  1.3 论文主要内容和结构安排  19-21
第2章 协作通信技术基本理论  21-30
  2.1 协作分集技术  21-24
    2.1.1 放大转发  21-23
    2.1.2 译码转发  23-24
    2.1.3 编码协作  24
  2.2 分集接收技术  24-26
    2.2.1 时间分集  25
    2.2.2 频率分集  25
    2.2.3 空间分集  25-26
  2.3 合并方式  26-28
    2.3.1 选择合并  26-27
    2.3.2 最大比合并  27
    2.3.3 等增益合并  27-28
  2.4 协作通信技术面临的问题  28-29
  2.5 小结  29-30
第3章 基于平均接入信道延迟的发送端延迟  30-47
  3.1 自动重传技术  30-31
  3.2 IEEE 802.11 MAC 协议  31-34
    3.2.1 分布式协调控制方式(DCF)  31-33
    3.2.2 退避机制  33-34
  3.3 协作传输系统模型  34-40
    3.3.1 数据包传输过程  36-37
    3.3.2 自适应调制与编码信道建模  37-39
    3.3.3 冲突分解引起的接入信道延迟  39-40
  3.4 排队模型和分析  40-42
  3.5 数值分析和仿真结果  42-45
  3.6 小结  45-47
第4章 结合 MAC 竞争的源节点排队延迟分析  47-60
  4.1 协作传输系统建模  47-50
    4.1.1 四节点无线协作传输模型  47-49
    4.1.2 数据包传输过程  49-50
  4.2 协作传输系统反馈延迟转移概率  50-53
  4.3 源节点数据包排队延迟计算方法  53-55
    4.3.1 源节点数据包传输状态转移矩阵  53-55
    4.3.2 源节点排队延迟概率分布函数  55
  4.4 数值分析和仿真结果  55-59
  4.5 小结  59-60
结论  60-62
参考文献  62-67
致谢  67-68
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文  68

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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