基于虚拟调制编码方式的链路自适应优化

链路自适应与混合自动重传是提升无线传输性能的有效技术。链路自适应以牺牲无线传输的部分可靠性为代价提高效率;混合自动重传利用更多的时间资源提高可靠性。显然,链路自适应和混合自动重传分别以效率和可靠性为主要目标,对通信系统进行优化。然而,如何在两者之间取得联合优化,目前尚无有效的手段。对此,提出一种基于虚拟调制编码方式的优化方案,以时间归一化的频谱效率为准则,对链路自适应和混合自动重传进行联合优化。理论分析与WiMaxII下行链路系统的仿真结果表明,相比于传统的链路自适应和混合自动重传机制,该优化方案能够有效提升无线传输的性能。     

采用速率兼容LDPC码的AMC-ARQ系统性能分析

本文首次提出基于速率兼容低密度校验码(low-density parity-check,LDPC)的物理层与数据链路层跨层联合设计方案。从利于系统实现的角度出发,首先提出了一种构造速率兼容LDPC码的删除方案,不但简单易行,而且具有与随机删除相似的误码率性能。然后以该速率兼容LDPC码为前向纠错码,在物理层采用自适应编码调制技术(adaptive modulation and coding,AMC),数据链路层采用选择重传自动请求重传协议(automaticrpepeat reQuest,ARQ),研究了系统在Nakagami-m衰落信道下的吞吐量。计算机仿真结果表明,采用速率兼容LDPC码的AMC-ARQ系统,其吞吐量要优于单独采用AMC或者ARQ。     

瑞利衰落信道下SR-ARQ-AMS系统时延性能研究

针对瑞利衰落信道,对一种结合选择式自动请求重传(SR-ARQ)技术的自适应调制系统(SR-ARQ-AMS)及其传输原理进行了分析,构造了一个有限状态Markov链来描述其瑞利衰落信道.利用等效时延的思想,建立了发送端带有休假的M/G/1非空竭服务排队模型描述该自适应调制系统.考虑了经有限次传输未成功分组的服务时延对系统时延性能的影响,求得了该系统分组平均等待时延、分组平均时延和归一化最大吞吐量的解析式.通过数值模拟分析了各参数对系统时延性能的影响,进而得到提高系统传输速率的方法.仿真结果表明SR-ARQ-AMS在瑞利衰落信道下能获得更好的系统时延性能.     

在正交频分复用系统中对多径信道进行估计

正变频分复用(OFDM)技术因能有效抑制信道畸变而在无线数据传输中受到广泛的关注。为了能够正确估计发射端的数据,信道的正确估计是非常重要的。将已有算法由单路发射推广为I/Q两路发射,采用复抽头系数的FIR滤波器来对信道建模,并用循环前缀作为训练序列对信道进行估计和均衡。仿真结果表明,当FIR信道没有深度衰减时,所提算法在相同的子载波和比原有方法传输效率提高一倍的情况下能有效地自动跟踪信道的变化;当信道有深度衰减时采用线性预编码的情况下,算法在比原有方法传输效率有较大提高的情况下也能有效地跟踪信道的变化。     

基于重传错误率估计的自适应HARQ

自适应混合自动重传请求(hybrid automatic repeat request, HARQ)系统的性能与每次传输中的调制与编码方案(modulation and coding scheme, MCS)、发送功率选择密切相关,通过优化重传时的MCS及发送功率可以提升HARQ系统的吞吐率并降低能耗。由于不同MCS传输合并后的译码性能没有闭式解,这导致自适应HARQ优化问题不易解决。首先基于译码的判决域半径给出了一种HARQ合并后译码错误率的近似公式,进而提出了多种能权衡吞吐率和能耗性能的自适应HARQ优化策略。仿真结果验证了所提错误率估计方法的可靠性以及所提自适应HARQ的性能。与传统HARQ方案相比,所提方案能同时提高吞吐率、降低能耗,实现更好的吞吐率与能耗的性能折中。     

CSI完备性对自适应MIMO-OFDM系统性能的影响分析

针对MIMO-OFDM系统的自适应算法建立了性能评估模型,推导了非自适应和自适应条件下系统的频谱效率,研究了信道状态信息(CSI)的完备性对2×2 MIMO-OFDM系统性能的影响.理论分析和仿真结果表明MIMO-OFDM系统对信道估计误差和时延有着一定的鲁棒性,但在条件较恶劣时频谱效率还是会受到较大影响,进而提出了不完备CSI情况下的应对策略.     

基于LDPC自适应编码调制的图像传输性能

研究了基于LDPC码的自适应编码调制技术及其在慢衰落无线信道图像传输中的应用,分析了确定最优信噪比转换门限集合的最小均方误差非线性曲线拟合法,进而得到基于LDPC码的自适应编码调制系统的最大平均吞吐量性能。仿真结果表明,在慢衰落无线信道图像传输中,系统能获得满意的图像传输质量和很高的频谱利用率。     

VBLAST-MC-CDMA系统自适应调制仿真分析

提出一种应用卷积码编码的VBLAST-MC-CDMA系统上行链路结构,并将自适应调制技术应用于上行链路结构中。自适应调制门限的设定采用试验法。先设定需要的误码率门限,并以此为依据通过仿真结果确定系统调制方式的转换门限。通过仿真,分别讨论了用户数固定和用户数变化时该自适应调制系统的误码率性能。仿真结果表明,两种情况下自适应调制都能在不牺牲期望误码率性能的情况下提高系统的频谱效率。     

Nakagami信道基于16APSK的加权信噪比估计算法

自适应编码调制(adaptive coded modulation, ACM)技术是一种提高无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)数据链吞吐量性能的有效方法,信道估计的准确性是决定ACM系统性能的关键因素之一,直接影响UAV数据链的吞吐量性能。首先对Nakagami衰落信道进行分析建模,推导了信号经过衰落信道后的表示方法。其次对Nakagami衰落信道下基于多进制数字相位调制(multiple phase shift keying, MPSK)的信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)估计算法进行推导和分析,仿真结果表明三阶矩(third order moments, M3)SNR估计算法比传统的二〖JP2〗阶矩四阶矩(second and fourth moments, M2M4)SNR估计算法具有更好的估计性能。最后,针对Nakagami衰落信道下的现有估计算法对非恒包络调制信号估计性能差的问题,提出了一种适用于非恒包络的16阶振幅移相键控(amplitude phase shift keying, APSK)信号的加权SNR估计算法,该算法利用接收信号的先验信息和信号的阶矩关系进行SNR估计,具有复杂度低,估计精度高等优势。理论分析与仿真结果表明:所提出的算法可以有效地对16APSK调制信号进行SNR估计,且相比于M2M4算法,利用M3信息进行信道估计的加权SNR估计算法具有更高的估计精度。     

基于LDPC编码的自适应数据重传方法

提出一种新的基于低密度校验(low density parity check, LDPC)码的自适应数据重传方法。在信道条件差（信噪比低）时, 该方法采用母码为低码率的LDPC码编码,校验位打孔的重传方式;在信道条件好（信噪比高）时,采用母码为高码率的LDPC码编码,信息位打孔的重传方式。该方法既能提高硬件利用率、节约能耗,又能保证在最差信道下数据传输的可靠性。     

联合AMC,ARQ与包分割的通信系统队列分析与跨层优化

针对联合自适应调制编码（adaptive modulation and coding, AMC）, 自动重传请求（automatic repeat request, ARQ）与包分割传输3种机制的通信系统,提出了一种ARQ多帧动态周期反馈机制,并建立了分析此系统的马尔可夫链模型,得到了包平均时延、平均反馈次数、平均掉包率和系统吞吐量等多种性能指标。在此基础上提出了在服务质量（quality of service, QoS）条件约束下,以最大化系统有效吞吐量为目标的双向链路跨层最优化算法。仿真结果表明,提出的马尔可夫链模型能精确预测系统的性能,与现有的单帧反馈和多帧固定周期反馈相比,提出反馈机制可达到更大的系统有效吞吐量。     

带休假的返回n-ARQ系统时延性能研究

在对返回 n 步自动重传请求协议(返回 n-ARQ)的系统传输过程进行分析的基础上,利用等效服务时延的思想简洁有效地建立了返回 n-ARQ 系统的休假排队模型,求得了该系统的主要性能指标分组平均等待时延、平均服务时延以及归一化最大吞吐量等的表达式,给出确定最佳滑动窗口长度以及最佳分组长度的理论模型;最后通过数值模拟分析了分组传输正确率、滑动窗口长度以及分组长度对系统时延的影响,并分析论证了最佳滑动窗口长度以及最佳分组长度的存在性和可确定性及其变动规律.     

基于跨层不等重功率分配的渐进图像传输方案

为了在无线衰落信道下鲁棒和高效地编码传输渐进图像,提出了基于跨层不等重功率分配的编码传输方案。和以往基于不等重功率分配的传输优化方案不同,该方案综合考虑了反馈信道提供的物理层信道状态信息、链路层自动重传信息和应用层压缩编码率失真特性,采用基于解析表达的数值优化算法,求得各个层上最优不等重功率分配策略,减小给定期望传输功率约束下的图像传输失真。实验表明,相对于以往方案,所提方案不但避免了启发式优化算法的高搜索复杂度|而且能大大提高接收端重建图像的峰值信噪比。     

Throughput-based mode switching for MIMO ARQ systems in presence of transmit correlation

The mode switching between spatial multiplexing(SM) and space-time block code(STBC) diversity is investigated for the multiple-input multiple-output(MIMO) automatic repeat request (ARQ) system.Five important practical factors are considered in the proposed switching scheme:transmit correlation,ARQ technique, packet loss probability(PLP) constraint,discrete rate transmission (DRT) and channel coding.Under the spatially correlated channel,the distributions of the post signal-to-interference-plusnoise ratio(SINR) for the SM mode and the STBC mode are obtained by using Gamma approximations.Then this paper derives the closed-form expressions of the PLP and the throughput for different modes when the ARQ technique is employed,based on which the mode switching algorithm is proposed to improve the spectral efficency.In the simulation,the correction of the expressions is first verified.Then,the significant gain observed by the proposed algorithm is presented.Since the switching point is the key parameter to implement the mode switching,this paper also shows how the switching point is affected by the practical factors considered.     

Improving TCP Performance over Wireless Links Using Link-Layer Retransmission and Explicit Loss Notification

In order to support the mobility of computers during communication, the transport control protocol (TCP) connections between fixed host and mobile host often traverse wired and wireless networks, and the recovery of the losses due to wireless transmission error is much different from congestion control. This paper analyzes the interaction between TCP and link layer retransmission scheme when the correlated packet are losses handled, indicates that a higher value of the maximum number of successive link layer timeout retransmissions has an adverse effect on TCP ability to perform congestion control rapidly. To achieve a better TCP performance, the paper proposes a strategy combining link-layer selective-reject automatic repeat request (ARQ) with explicit loss notification mechanism, which can respond to congestion quickly while keeping wireless link more reliable, and make TCP react to the different packet losses more suitably.     

无信号内干扰的降噪多用户CDSK混沌通信系统

针对传统的相关延迟键控(correlation delay shift keying, CDSK)方案误码率(bit error rate, BER)高的缺点,提出一种无信号内干扰的降噪多用户CDSK(noise reduction multiple-user CDSK)混沌通信系统。在发送端,参考信号长度为R的混沌序列复制P次所得,之后分为两路,利用Walsh码序列的正交性,使得每路中参考信号与N个信息信号之间彼此正交,并结合正交调制进一步提升数据传输速率。在接收端,接收信号利用滑动平均滤波器降低噪声方差,并进行相关解调。对该系统在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise, AWGN)信道和两径Rayleigh衰落信道中进行了BER公式推导与仿真分析,结果显示该系统能够有效地提升BER性能与数据传输速率。     

无信号内干扰的降噪多用户CDSK混沌通信系统

针对传统的相关延迟键控(correlation delay shift keying, CDSK)方案误码率(bit error rate, BER)高的缺点,提出一种无信号内干扰的降噪多用户CDSK(noise reduction multiple-user CDSK)混沌通信系统。在发送端,参考信号长度为R的混沌序列复制P次所得,之后分为两路,利用Walsh码序列的正交性,使得每路中参考信号与N个信息信号之间彼此正交,并结合正交调制进一步提升数据传输速率。在接收端,接收信号利用滑动平均滤波器降低噪声方差,并进行相关解调。对该系统在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise, AWGN)信道和两径Rayleigh衰落信道中进行了BER公式推导与仿真分析,结果显示该系统能够有效地提升BER性能与数据传输速率。     

基于不同调制技术的多频带UWB-OFDM系统性能比较

多频带UWB-OFDM系统是高速、短距离WPANs物理层的理想接入方案,具有广阔的应用前景.研究了在AWGN和IEEE 802.15.3a UWB多径信道模型下,基于两种不同调制技术的多频带UWB-OFDM系统的误码性能,分析了多频带UWB-OFDM系统中插入保护间隔对其系统性能的影响.仿真结果表明:基于QPSK调制技术的UWB-OFDM系统较基于16QAM的系统有较好的误码性能.