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多跳中继网络中差错控制技术研究

作　者: 吕朝
导　师: 仇润鹤
学　校: 东华大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 多跳中继 ARQ HARQ 交互机制测试平台
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

未来移动通信最大特点势必是高数据率,比如4G移动通信系统承诺低速移动用户速率可达1Gbps,在高速移动情况下也可达100Mbps；同时,低频频谱资源已经分配殆尽,未来移动通信将工作在高频率；然而,高数据率和高频率给蜂窝小区的覆盖带来了严重挑战。此时,能够有效延伸覆盖、提高小区吞吐量的多跳中继技术成为解决这一问题的首选。但是,中继的引入使得小区内的干扰变得复杂,这就需要更适合多跳中继网络的差错控制技术来保证多跳中继系统的可靠性。多跳中继网络的差错控制技术是目前一个研究热点,学界和产业界展开了许多讨论,这些讨论主要集中在ARQ (Automatic Repeat reQuest)和HARQ (HybridARQ)在多跳链路上的重传机制。论文在深入研究现有研究成果的基础上做了以下工作：论文回顾了现有的各种ARQ技术和HARQ技术以及它们的优缺点,系统地对多跳中继网络中现有的差错控制技术进行了归纳总结和对比分析,根据中继站对于整个链路重传的参与程度,将多跳中继网络的差错控制机制分为端到端ARQ、每跳ARQ,中继ARQ、端到端HARQ和每跳HARQ,详细描述了它们的运行机制,对比分析了它们各自的性能特点。同时在一个多跳连接上启用ARQ和HARQ两种机制,需解决两个问题：1)端到端的延时问题,2)如何确保底层的HARQ过程在ARQ重传之前完成。论文在深入研究IEEE 802.16j ARQ和HARQ协议的基础上提出了一种简单但是高效的ARQ和HARQ交互机制。该机制通过动态的调整ARQ协议的ARQ_RETRY_TIMEOUT值,来快速启动重传并确保底层有足够的时间完成HARQ过程,数值分析和仿真结果表明,该交互机制减小了端到端时延,也避免资源浪费,很好的解决了上述两个问题。最后,论文设计实现了一个开放的、灵活的、接近真实通信环境的实时多跳中继测试平台。该平台采用完全开源的基于GNU Radio的Hydra平台来实现多跳中继网络中各个节点：BS、RS和MS,通过伊莱比特(Elektrobit)公司开发的先进的无线宽带多信道仿真器Propsim C8模拟实际信道环境。论文基于此平台实验测试了论文所讨论的一些差错控制技术的性能,实验结果与分析和仿真结果基本一致。该平台的实现,为多跳中继技术研究和测试提供了一个有力选择,它用于但不局限用于多跳中继网络差错控制技术的研究。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-11
第一章绪论  11-25
  1.1 多跳中继网络概述  11-18
    1.1.1 多跳中继网络产生的背景  11-13
    1.1.2 多跳中继网络  13-18
  1.2 选题意义和研究现状  18-23
  1.3 论文主要工作和章节安排  23-25
第二章多跳中继网络ARQ和HARQ策略  25-37
  2.1 多跳中继网络ARQ  25-29
    2.1.1 ARQ基础  25-26
    2.1.2 端到端、每跳以及中继ARQ  26-29
  2.2 多跳中继网络HARQ  29-36
    2.2.1 HARQ基础  29-36
    2.2.2 端到端和每跳HARQ  36
  2.3 本章小结  36-37
第三章一种自动请求重传和混合自动请求重传交互机制  37-50
  3.1 IEEE 802.16协议中的ARQ和HARQ协议  37-40
  3.2 HARQ残余错误  40-41
  3.3 ARQ和HARQ交互机制的提出  41-42
  3.4 性能分析  42-48
  3.5 本章小结  48-50
第四章多跳中继测试平台的设计与实现  50-66
  4.1 Hydra概述  50-55
    4.1.1 射频前端  51-52
    4.1.2 物理层  52-53
    4.1.3 媒体接入控制层  53-54
    4.1.4 其它协议层  54
    4.1.5 Hydra的特点  54-55
  4.2 Elektrobit C8概述  55-61
    4.2.1 C8的建模仿真工具  57-61
    4.2.2 C8的双向信道测试  61
  4.3 多跳中继测试平台的设计与实现  61-65
    4.3.1 设计  61-63
    4.3.2 实现  63-65
  4.4 本章小结  65-66
第五章基于两跳中继测试平台的实验  66-72
  5.1 单独使用ARQ或者HARQ  66-70
    5.1.1 Hop-by-hop ARQ性能  66
    5.1.2 End-to-end ARQ性能  66-68
    5.1.3 Hop-by-hop HARQ性能  68
    5.1.4 End-to-end HARQ性能  68-69
    5.1.5 结果分析  69-70
  5.2 同时使用ARQ和HARQ  70-71
  5.3 本章小结  71-72
第六章总结与展望  72-74
  6.1 总结  72-73
  6.2 进一步研究的方向  73-74
参考文献  74-80
攻读硕士期间发表的论文和科研工作  80-81
致谢  81

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