瑞利衰落信道速率自适应算法的实现与性能分析

摘要

在移动通信和无线网络中,无线信道传输是一种比较恶劣的传输环境。在建筑物密集的城镇中心里,由于建筑和运动物体的影响,无线信号被衰减、反射、折射后,无线收发机之间没有直射路径。在这种情况下可以使用瑞利衰落模型描述无线信道。　　由于无线信道质量是随时变化的,使用固定的传输速率不仅不能够适应信道的动态时变特性,而且对系统资源来讲是个巨大的浪费。通常为保证达到一定的误码率要求,在信道质量较好的条件下,速率自适应算法能够选择较高的传输速率来获得较高的吞吐量;而在信道质量较差时,则选择较低的传输速率以保证误码率的要求。这样既能保证传输信息的正确接收,又能在满足一定误码率的前提下,提高系统的传输速率,进而提高系统容量。　　本文对目前无线网络以及移动通信中典型的速率自适应算法进行详细分析,设计适合于瑞利衰落信道的速率自适应算法。在满足一定误码率的条件下,最大化吞吐量性能。　　首先,论文详细研究了无线局域网中几个典型的速率自适应算法。并简单地对速率自适应算法进行了总结分类。　　其次,论文对速率自适应Charm算法进行了分析及改进,改进后的M-Charm算法具有差值补偿校正机制,对信噪比估计进行再调整,因而提高信道估计的准确性,进一步改善和提高算法的性能。接下来,论文针对ARF算法存在的问题进行分析研究,并将ARF算法改进为MCRA算法,改进后的算法通过自适应更新速率的时间窗口值以及采用ACK帧的信噪比辅助地选择速率,具有较好的自适应性,并能获得较高的吞吐量性能。　　最后,论文通过仿真工具Matlab对两种改进算法进行了仿真分析,并在瑞利平坦衰落信道下与典型的速率自适应算法做了性能比较。仿真结果表明,本文提出的速率自适应算法表现较优秀,既兼顾了误码率的同时,又提高了算法的吞吐量性能。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

§1.1 课题研究背景

§1.2 速率自适应算法研究现状

§1.3 瑞利信道特性

§1.4 论文的主要工作和组织安排

第二章 典型速率自适应算法的分析

§2.1 SmartSender算法

§2.2 RAM算法

§2.3 ARF算法

§2.4 RADM算法

§2.5 现有算法的分析总结

第三章 Charm算法的改进及仿真分析

§3.1 仿真方案

§3.2 算法性能的评价指标

§3.3 速率自适应算法中的关键

§3.4 Charm算法基本原理

§3.5 M-Charm算法

§3.6 本章小结

第四章 基于多参量统计的速率自适应算法MCRA

§4.1 ARF算法问题分析

§4.2 MCRA算法描述

§4.3 MCRA算法分析

§4.4 MCRA算法仿真与比较

§4.5 本章小结

第五章 总结与展望

§5.1 总结

§5.2 进一步研究工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文