基于TDMA协同无线通信中ARQ协议建模分析

摘要

以蜂窝网、无线局域网、adhoc网以及无线传感器网络为代表的无线通信网络近年来得到迅速发展，拥有其广阔的市场空间。协同通信将成为新一代无线网络重要的增强技术，它具有提高系统的连接性能和系统能量效率、提高整体网络的覆盖率、增强网络容量等优点。协同通信与自动请求重传技术相结合的协作ARQ协议对链路层的数据传输更具有可靠性。本论文主要研究了在单源单目的的协同通信模型下，对协作ARQ协议进行排队性能分析。
　　 首先，系统的阐述了协同通信的发展概述，协作ARQ协议和现代排队论的国内外研究现状及目前最新的研究进展，并简单介绍了单源单中继协作ARQ协议传输的基本原理和基于中继技术的中继选择方法。
　　 然后，论文基于等效时延的思想，建立了带休假的M/G/1排队模型，在此基础上分析了单源单中继协作SR-ARQ系统性能指标；从而得到了该系统的平均服务时延和饱和吞吐量及源节点的缓存容量的表达式。从锐利衰落信道环境下进行的模拟仿真分析中可以看出，协作SR-ARQ协议较非协作SR-ARQ协议系统时延性能更优。
　　 最后，基于中继的择优选择原则，建立了TDMA系统网络中的单源双中继系统模型，分析了单源双中继GBN-ARQ协议的传输原理，建立了基于互斥服务器的带休假的M/G/1延时分析模型，通过分析和计算，获得了该系统时延和吞吐量的解析式。在设定系统参数相同的条件下仿真分析和比较了源到目的节点之间的分组传输错误率对单源双中继GBN-ARQ协议，单源单中继GBN-ARQ协议和非协作GBN-ARQ协议的时延和吞吐量的影响；并展示了在信道质量较差的环境下，本文所分析的单源双中继GBN-ARQ协议能给TDMA系统网络带来更大的性能增益。