微波通信鏈路中速率自適應(yīng)算法研究.pdf

1、由于微波通信中無線鏈路不可靠，節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)時所選的發(fā)送速率和傳輸模式并不一定適應(yīng)當(dāng)前信道傳輸狀況。當(dāng)無線鏈路質(zhì)量良好時，如果采用低的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，將會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)吞吐量降低；然而當(dāng)無線鏈路質(zhì)量較差時，如果采用高的數(shù)據(jù)發(fā)送速率，將會導(dǎo)致高的誤比特率（BER）。因而節(jié)點需要在傳輸過程中實時計算并預(yù)測信道質(zhì)量變化，采取適應(yīng)當(dāng)前信道的數(shù)據(jù)傳輸速率，即速率自適應(yīng)。速率自適應(yīng)算法應(yīng)用于媒質(zhì)接入控制（MAC）層，在數(shù)據(jù)傳輸前決定其發(fā)送速率以及傳輸模式。

2、數(shù)據(jù)發(fā)送速率由物理層提供的不同等級的調(diào)制編碼策略（MCS）選定，而傳輸模式則由物理層的多輸入多輸出（MIMO）模式實現(xiàn)：空間分集（SD）或者空間復(fù)用（SM）。速率自適應(yīng)對提高無線資源利用率和整個網(wǎng)絡(luò)的性能有著重要的影響。
　　根據(jù)是否依賴反饋信息，速率自適應(yīng)可以分為開環(huán)的速率自適應(yīng)算法和閉環(huán)的速率自適應(yīng)算法。每類算法各有其特點，開環(huán)速率自適應(yīng)算法無需更改協(xié)議，實現(xiàn)簡單；而閉環(huán)速率自適應(yīng)算法對信道的預(yù)估相對更加準(zhǔn)確。即使同一類中，不

3、同的速率自適應(yīng)算法，其性能也各有差異，沒有任何一種算法能完美適應(yīng)所有應(yīng)用場景。
　　本文提出了用于 IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)下兼容 AMPDU的自適應(yīng)多速率和變聚合度重傳算法AMRAL。算法主要包括信道質(zhì)量預(yù)測機制、速率調(diào)整機制、聚合度調(diào)整機制和A-RTS/CTS機制四部分，通過分析Bitmap，獲取丟失分組在AMPDU中分布情況來估計信道質(zhì)量的變化趨勢，同時根據(jù)對信道質(zhì)量好壞和變化趨勢的預(yù)測，將數(shù)據(jù)傳輸速率和聚合幀長度結(jié)合進行

4、調(diào)整。AMRAL算法的創(chuàng)新點在于首次提出了對聚合幀的長度進行自適應(yīng)調(diào)整以適應(yīng)信道傳輸狀況，同時還在于通過分析 Bitmap來預(yù)測信道變化趨勢，從而使得算法對信道狀況的預(yù)估更加合理準(zhǔn)確。通過對數(shù)據(jù)傳輸速率、聚合幀長度、MIMO模式的聯(lián)合自適應(yīng)調(diào)制，AMRAL算法能更加有效地利用信道。
　　通過在網(wǎng)絡(luò)仿真軟件NS-3中實現(xiàn)AMRAL、Atheros和MiRA算法，本文對這三種速率自適應(yīng)算法的性能進行了對比分析。其中Atheros和Mi