基于丢包率预测的混合自动重传请求算法研究

发布时间：2017-08-12 20:35

  本文关键词：基于丢包率预测的混合自动重传请求算法研究

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【摘要】：在无线通信环境中,无线信道由于常常受到噪声干扰、多径效应、阴影效应等因素的影响而变的不稳定,信号的能量也会随着传输距离的增大而减弱,使得传输误码率较高,从而影响数据传输质量。差错控制是无线传输中提高通信可靠性的常用手段。通常差错控制算法有前向纠错算法(FEC,Forward Error Correction)、自动重传请求算法(ARQ,Automatic Repeat reQuest)和混合自动重传请求算法(HARQ,Hybrid Automatic Repeat Request)三种。对于FEC算法通常采用信道编码的方式,将所要传输的信息加入冗余码元得到可以纠错的信息,在接收端将存在差错的信息进行错误纠正;ARQ算法通过对所要传输的信息进行检错码编码,使得接收端可以判断所接收的信息是否存在错误,如果存在错误则再次传输此数据包;HARQ算法是FEC和ARQ两种算法的结合,既具有纠错能力也具有重传能力。HARQ算法是一种优良的差错控制方式,也是国内外无线通信领域研究热点之一。本文首先对国内外研究现状进行了分析,并研究了FEC、ARQ、HARQ算法的基本原理及实现过程,指出了各个算法在无线通信中所存在的不足之处。着重分析了HARQ算法的分类及实现原理。然后,详述了隐马尔科夫模型(Hidden Markov Model,HMM)的结构框架,分析了HMM在实际应用中所能解决的问题并且研究了HMM在无线信道中的比特级模型和数据包模型,随后提出了基于HMM的丢包率预测模型。提出了一种以丢包率变化趋势为RS码编码决策原则的自适应HARQ算法。以HMM丢包率预测为基础,根据丢包率的变化动态调节RS码编码方案,实现HARQ算法的自适应信道状态匹配。最后,对改进的HARQ算法和三种传统HARQ算法进行仿真并对其结果进行对比分析,验证了此基于丢包率预测的HARQ算法的可行性。
【关键词】：无线传输 混和自动重传请求算法 隐马尔科夫模型 预测
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.3 论文研究内容15-16
• 1.4 论文的结构安排16-17
• 第二章 通信系统中差错控制方案17-32
• 2.1 前向纠错算法17-23
• 2.1.1 有限域18
• 2.1.2 线性分组码18-22
• 2.1.3 里德-索洛蒙(Reed-Solomon)码22-23
• 2.2 自动重传请求算法23-26
• 2.2.1 停止等待ARQ24
• 2.2.2 退N步ARQ24-26
• 2.2.3 选择ARQ26
• 2.3 混合自动重传请求算法26-30
• 2.3.1 Ⅰ型HARQ26-27
• 2.3.2 Ⅱ型HARQ27-29
• 2.3.3 Ⅲ型HARQ29-30
• 2.4 码合并技术30-31
• 2.4.1 Chase合并30
• 2.4.2 增量冗余合并30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 基于隐马尔科夫模型的丢包率预测32-52
• 3.1 隐马尔科夫模型32-36
• 3.1.1 马尔可夫过程33-34
• 3.1.2 隐马尔科夫模型定义34-36
• 3.2 隐马尔科夫模型所解决的问题36-46
• 3.2.1 观测序列概率估计问题37-41
• 3.2.2 隐含状态序列估计问题41-42
• 3.2.3 HMM参数估计问题42-46
• 3.3 无线信道模型建立46-51
• 3.3.1 比特级传输模型46-47
• 3.3.2 数据包传输模型47-48
• 3.3.3 HMM对丢包率的预测48-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 基于预测的自适应HARQ算法设计52-69
• 4.1 HARQ算法中的RS编译码52-59
• 4.1.1 RS编码52-55
• 4.1.2 RS译码55-59
• 4.2 基于丢包率的RS编码调节59-63
• 4.2.1 RS码纠错能力与监督元数量关系59-61
• 4.2.2 RS编码冗余量的调节61-63
• 4.3 丢包率预测在HARQ算法中的应用63-68
• 4.3.1 HMM对丢包率的预测63-65
• 4.3.2 HARQ算法优化65-68
• 4.4 本章小结68-69
• 第五章 实验结果及分析69-82
• 5.1 仿真模型的建立69-71
• 5.2 丢包率预测模型的结果分析71-72
• 5.3 误码率结果分析72-76
• 5.3.1 最大传输次数不同时误码率分析72-75
• 5.3.2 最大传输次数相同时各算法误码率分析75-76
• 5.4 误比特率结果分析76-79
• 5.4.1 最大传输次数不同时误比特率分析76-78
• 5.4.2 最大传输次数相同时各算法误比特率分析78-79
• 5.5 传输次数结果分析79-80
• 5.6 传输效率结果分析80-81
• 5.7 本章小结81-82
• 第六章 全文总结与展望82-84
• 6.1 全文总结82
• 6.2 后续工作展望82-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-88
• 攻读硕士期间研究成果88-89

【参考文献】

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本文编号：663537