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无线网络中基于跨层的数据吞吐量优化控制协议分析与设计

作　者: 王心霖
导　师: 许成谦
学　校: 燕山大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 跨层控制自适应调制编码误码率自动重传自适应门限控制格雷码位判决线
分类号: TN92
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 75次
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内容摘要

随着无线通信网络的快速发展,对高数据速率和高服务质量的要求也在日益增长。然而,无线信道的衰落特性却严重降低了数据链路的传输性能。因此,相对于有线通信,无线系统的数据吞吐量在很大程度上被其信道特性所限制。吞吐量通常被定义为数据接收端成功接收数据的速率,它是通信系统服务质量好坏的重要标准。为实现无线系统吞吐量的提高,物理层中基于正交幅度调制实现的自适应调制编码和链路层中自动重传协议得到了广泛研究,但在这些研究中控制复杂度、系统整体性能和耗能的有效性上仍有许多不足。首先,为准确和快速利用信噪比计算此时信道状态下的系统最佳的控制参数,本文针对信道特性在加性高斯白噪声条件下以格雷码编码的正交幅度调制提出了一种基于位判决线为参照结合各信息位格雷码扩展规律的误码率计算方法,并推导了其精确计算模型和提出了一种快速近似计算方法,并通过仿真验证了其精确性和近似性。其次,相对于自适应调制编码和自动重传协议的分层控制,本文基于跨层设计的思想,以物理层的正交幅度调制为基础并结合数据链路层的自动重传和包长控制协议设计了基于最佳子包分割数机制控制下的自适应调制编码结合自动重传的跨层优化控制协议。该协议以接收端反馈到发射端的信噪比作为跟踪信道状态的依据来进行实时控制,并以最大化系统吞吐量为准则,给出了子包数目和调制编码方式联合选择的最优方法。最后,以本文的跨层控制协议为基础综合考虑系统参数和数据负载对能耗的影响,建立了基于无线传感器网络以每数据比特等效能耗为目标的数学模型。并通过仿真,分析和研究了在实现数据吞吐量最大化的过程中传输数据对能耗有效性的影响。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-16
  1.1 课题研究背景及意义  8-9
  1.2 跨层设计研究的研究现状  9-12
  1.3 跨层优化技术面临的问题  12-14
  1.4 论文主要研究内容和组织结构  14-16
第2章无线网络中链路状态信息的分析与研究  16-41
  2.1 引言  16
  2.2 正交幅度调制精确误码率模型的研究  16-28
    2.2.1 信号模型  16-17
    2.2.2 多进制幅度调制的格雷码分布规律研究  17-20
    2.2.3 4-PAM、8-PAM 误码率的精确计算  20-23
    2.2.4 I-PAM 和M-QAM 误码率精确误码率模型  23-28
  2.3 正交幅度调制误码率的快速近似计算方法的设计  28-34
    2.3.1 正交幅度调制的误码率模型的研究  28-33
    2.3.2 正交幅度调制的误码率快速近似计算方法  33-34
  2.4 仿真实验与性能分析  34-39
  2.5 本章小结  39-41
第3章基于跨层的数据吞吐量优化控制协议  41-63
  3.1 引言  41
  3.2 数据传输模型  41-43
  3.3 吞吐量的跨层优化控制协议设计  43-55
    3.3.1 优化控制协议的设计原理  43-47
    3.3.2 控制方法的设计  47-53
    3.3.3 跨层优化控制协议的设计  53-55
  3.4 控制协议性能仿真与分析  55-62
  3.5 本章小结  62-63
第4章跨层控制协议在WSN 中能耗有效性分析  63-74
  4.1 引言  63
  4.2 跨层控制协议能耗模型的建立  63-67
    4.2.1 基于端到端的协议能耗模型  63-66
    4.2.2 基于路径的协议能耗模型  66-67
  4.3 跨层优化控制协议的能耗有效性分析  67-73
    4.3.1 基于端到端的能耗有效性分析  67-71
    4.3.2 基于多跳路径的能耗有效性分析  71-73
  4.4 本章小结  73-74
结论  74-76
参考文献  76-82
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  82-83
致谢  83-84
作者简介  84

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