hdlc最佳分组长度优化方法的研究
摘 要 由于信息通过数据包的方式在信道中传输，而数据包的大小跟数据包的出错率存在直接的关系。所以，数据包分组长度的选择对数据传输而言有着重要的意义。本文通过对信道吞吐性能进行建模分析，得出数据包最佳分组长度和信息传输参数以及信道误码率的关系，通过仿真对结论进行验证。在此基础上，对信道状态进行划分，通过马尔科夫链得出信道状态变化比例的计算方法，并提出两种通过后验概率对信道状态进行划分的方法，以这两种通过后验概率对信道状态进行划分的方法为基础，提出相对应的实现实时自适应ARQ协议的方法。根据中心极限定理给出出错率最小时的分组长度跃迁门限值，使得在该分组和跃迁方法下所确定的最佳分组长度与实际最佳分组长度相比错误率最低。
目录
第一章 绪论 3
一．问题的提出 3
二． 研究意义 3
三．国内外研究进展 4
1. 国外研究情况 4
2. 国内研究进展 4
四． 文章思路 5
第二章 不同信道条件下SWARQ最佳分组长度 6
一． 数据包出错率的计算 6
二． 近距离SWARQ协议下最佳分组长度 7
三． SWARQ协议中的传播时延 9
3.1 理论计算 9
3.2 数据分组长度与吞吐性能关系仿真 11
3.3 理论值与仿真结果的讨论 16
第三章 不同信道条件下GBNARQ最佳分组长度 19
一． GBNARQ滑窗非连续滑动 19
二．GBNARQ滑窗连续滑动 20
三．对GBNARQ模型的调整 23
第四章 时变信道中的最佳分组长度 27
一． 信道条件稳态变化 27
二． 通过先验概率对信道状态进行划分 28
三．不同状态出现概率的确定方式 30
四． 通过后验概率对信道状态进行划分 33
4.1 窗内数据包正确率统计方式 34
4.2连续正误统计方式 39
4.3 连续正误统计方法下信道总体性能判断 43
4.4 连续正误统计方法的仿真 44
第五章 毕
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
业设计总结与展望 45
一．当前课题完成工作 45
二．当前存在的不足 45
三． 课题前景展望 46
参考文献 48
附 录 49
第一章 绪论
一．问题的提出
在信息传输过程中，信道对传输中的信号起着不可忽略的影响。信道的条件往往决定了信号能否被接收端正确接收，而正确接收的概率也就是通信中常用到对衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标：误码率，是我们对信道条件的直观概括。
数字通信技术中，需要将原始信号编码称为数字信号，并对得到的数字信号按照一定的规则进行包括分组、添加头和校验位在内的打包处理，之后将打包处理后的各段数据发送到接收端，直到接收端将所有数据正确接收。在这个过程中，数据包往往会因为信道条件的限制或扰动使得数据包在传输过程中或多或少的出错，所以，通信双方需要根据事先沟通好的协议进行反馈，从而确保接收端最终可以将原始信号全部正确接收。
根据当前所使用的自动重传请求(ARQ)协议，数据包的分组长度、信道误码率以及传输时延会直接影响到当前信道条件下数据的传输效率。所以，在针对一定的ARQ协议和不同的信道条件下，存在最佳分组长度，在该分组长度下信道效率最高。
二． 研究意义
在通信技术中，根据信道的种类，可以分为两种：有线通信和无线通信。在有线通信中，当金属材质线路处于无高强度电磁环境中时，信道条件稳定且较好，所以最佳分组长度对吞吐性能优化并不明显。
但是，对于无线通信而言，信道条件受环境因素影响较大。例如，无线通信中，气流、温度、湿度以及中继站或者终端所处位置均可以影响到信号的接收，而且环境变化的不确定性更是增加了信道的复杂程度。尤其是对于水下通信而言，水温、洋流、水中漂浮物都对信道有着严重的影响，而水中高浓度电解质的存在，使得信道条件进一步恶化。如果不对分组长度进行讨论而采用统一规格的数据包大小，则会使得数据包在较差信道中更加容易出错，从而产生不必要的开销，进而影响通信的实时性。
在实际信道中，信道状态是时变而非固定不变，所以对于实际信道而言，若分组长度固定不变，则当前信道误码率会随信道状态改变而变化。也就是说，在信道状态变化的过程中，其吞吐性能很多时候不会保持在最佳状态，所以，我们有必要设计一种信道状态自检测方式，以此实现在信道状态改变的过程中自动改变数据包分组长度，即实现数据包分组长度自适应。
所以，对不同信道条件下最佳分组长度的讨论在提高通信效率、增强通信实时性上，尤其是在远距离通信和水下通信中有不可忽略的影响，并且对基于变化信道条件的自适应最佳分组长度有着指导意义，而自适应最佳分组长度则是在实际信道条件下提高信道吞吐性能的一种实际可行的方式。
三．国内外研究进展
因为数据包接收的正确率与数据包长度以及信道误码率存在一定的关系，所以，国内外对该课题有关的研究已有一定的成果。
国外研究情况
由于无线通信信道条件的多变，所以国外在很早就对该课题进行研究，并提出了相应的算法且得到根据该算法对信道吞吐性能的改善。其中，Eytan Modiano 在其文章 An adaptive algorithm for optimizing the Packet size used in wireless ARQ protocols 一文中提出了在无线信道条件下的ARQ自适应算法并证实其对信道吞吐性能的改良。而且，国外的自适应ARQ算法以及与此有关的研究均已经应用到实际工程当中。
国内研究进展
在国内，关于自适应ARQ协议的研究也在如火如荼的进行中。慢瑞利衰落信道下一种自适应ARQ协议、无线通信中的ARQ与自适应调制编码技术研究等成果的提出，为解决不同环境的下的自适应问题提供了解决思路和解决方案，为提高信道的吞吐性能提出了理论指导，具有一定的现实意义。
四． 文章思路
在本文中，第一章绪论 对该课题的提出以及研究意义以及当前国内外研究进展作出简要阐述；
第二章不同信道条件下SWARQ最佳分组长度 按照SWARQ协议的要求进行建模，从而得出最佳分组长度与信道误码率、数据包分组长度的理论方程，并对SWARQ协议进行仿真，验证理论结果；
第三章不同信道条件下GBNARQ最佳分组长度 首先按照GBNARQ协议要求对无限传输过程进行建模，将所得结论与SWARQ作比较，并通过仿真验证结论；之后根据实际的有限传输过程对GBNARQ模型进行修改，从而得出在GBNARQ中的最佳分组长度。
目录
第一章 绪论 3
一．问题的提出 3
二． 研究意义 3
三．国内外研究进展 4
1. 国外研究情况 4
2. 国内研究进展 4
四． 文章思路 5
第二章 不同信道条件下SWARQ最佳分组长度 6
一． 数据包出错率的计算 6
二． 近距离SWARQ协议下最佳分组长度 7
三． SWARQ协议中的传播时延 9
3.1 理论计算 9
3.2 数据分组长度与吞吐性能关系仿真 11
3.3 理论值与仿真结果的讨论 16
第三章 不同信道条件下GBNARQ最佳分组长度 19
一． GBNARQ滑窗非连续滑动 19
二．GBNARQ滑窗连续滑动 20
三．对GBNARQ模型的调整 23
第四章 时变信道中的最佳分组长度 27
一． 信道条件稳态变化 27
二． 通过先验概率对信道状态进行划分 28
三．不同状态出现概率的确定方式 30
四． 通过后验概率对信道状态进行划分 33
4.1 窗内数据包正确率统计方式 34
4.2连续正误统计方式 39
4.3 连续正误统计方法下信道总体性能判断 43
4.4 连续正误统计方法的仿真 44
第五章 毕
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
业设计总结与展望 45
一．当前课题完成工作 45
二．当前存在的不足 45
三． 课题前景展望 46
参考文献 48
附 录 49
第一章 绪论
一．问题的提出
在信息传输过程中，信道对传输中的信号起着不可忽略的影响。信道的条件往往决定了信号能否被接收端正确接收，而正确接收的概率也就是通信中常用到对衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标：误码率，是我们对信道条件的直观概括。
数字通信技术中，需要将原始信号编码称为数字信号，并对得到的数字信号按照一定的规则进行包括分组、添加头和校验位在内的打包处理，之后将打包处理后的各段数据发送到接收端，直到接收端将所有数据正确接收。在这个过程中，数据包往往会因为信道条件的限制或扰动使得数据包在传输过程中或多或少的出错，所以，通信双方需要根据事先沟通好的协议进行反馈，从而确保接收端最终可以将原始信号全部正确接收。
根据当前所使用的自动重传请求(ARQ)协议，数据包的分组长度、信道误码率以及传输时延会直接影响到当前信道条件下数据的传输效率。所以，在针对一定的ARQ协议和不同的信道条件下，存在最佳分组长度，在该分组长度下信道效率最高。
二． 研究意义
在通信技术中，根据信道的种类，可以分为两种：有线通信和无线通信。在有线通信中，当金属材质线路处于无高强度电磁环境中时，信道条件稳定且较好，所以最佳分组长度对吞吐性能优化并不明显。
但是，对于无线通信而言，信道条件受环境因素影响较大。例如，无线通信中，气流、温度、湿度以及中继站或者终端所处位置均可以影响到信号的接收，而且环境变化的不确定性更是增加了信道的复杂程度。尤其是对于水下通信而言，水温、洋流、水中漂浮物都对信道有着严重的影响，而水中高浓度电解质的存在，使得信道条件进一步恶化。如果不对分组长度进行讨论而采用统一规格的数据包大小，则会使得数据包在较差信道中更加容易出错，从而产生不必要的开销，进而影响通信的实时性。
在实际信道中，信道状态是时变而非固定不变，所以对于实际信道而言，若分组长度固定不变，则当前信道误码率会随信道状态改变而变化。也就是说，在信道状态变化的过程中，其吞吐性能很多时候不会保持在最佳状态，所以，我们有必要设计一种信道状态自检测方式，以此实现在信道状态改变的过程中自动改变数据包分组长度，即实现数据包分组长度自适应。
所以，对不同信道条件下最佳分组长度的讨论在提高通信效率、增强通信实时性上，尤其是在远距离通信和水下通信中有不可忽略的影响，并且对基于变化信道条件的自适应最佳分组长度有着指导意义，而自适应最佳分组长度则是在实际信道条件下提高信道吞吐性能的一种实际可行的方式。
三．国内外研究进展
因为数据包接收的正确率与数据包长度以及信道误码率存在一定的关系，所以，国内外对该课题有关的研究已有一定的成果。
国外研究情况
由于无线通信信道条件的多变，所以国外在很早就对该课题进行研究，并提出了相应的算法且得到根据该算法对信道吞吐性能的改善。其中，Eytan Modiano 在其文章 An adaptive algorithm for optimizing the Packet size used in wireless ARQ protocols 一文中提出了在无线信道条件下的ARQ自适应算法并证实其对信道吞吐性能的改良。而且，国外的自适应ARQ算法以及与此有关的研究均已经应用到实际工程当中。
国内研究进展
在国内，关于自适应ARQ协议的研究也在如火如荼的进行中。慢瑞利衰落信道下一种自适应ARQ协议、无线通信中的ARQ与自适应调制编码技术研究等成果的提出，为解决不同环境的下的自适应问题提供了解决思路和解决方案，为提高信道的吞吐性能提出了理论指导，具有一定的现实意义。
四． 文章思路
在本文中，第一章绪论 对该课题的提出以及研究意义以及当前国内外研究进展作出简要阐述；
第二章不同信道条件下SWARQ最佳分组长度 按照SWARQ协议的要求进行建模，从而得出最佳分组长度与信道误码率、数据包分组长度的理论方程，并对SWARQ协议进行仿真，验证理论结果；
第三章不同信道条件下GBNARQ最佳分组长度 首先按照GBNARQ协议要求对无限传输过程进行建模，将所得结论与SWARQ作比较，并通过仿真验证结论；之后根据实际的有限传输过程对GBNARQ模型进行修改，从而得出在GBNARQ中的最佳分组长度。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/1073.html
