微波通信鏈路中速率自適應算法研究.pdf

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

2、數據發(fā)送速率由物理層提供的不同等級的調制編碼策略（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）或者空間復用（SM）。速率自適應對提高無線資源利用率和整個網絡的性能有著重要的影響。
　　根據是否依賴反饋信息，速率自適應可以分為開環(huán)的速率自適應算法和閉環(huán)的速率自適應算法。每類算法各有其特點，開環(huán)速率自適應算法無需更改協(xié)議，實現(xiàn)簡單；而閉環(huán)速率自適應算法對信道的預估相對更加準確。即使同一類中，不

3、同的速率自適應算法，其性能也各有差異，沒有任何一種算法能完美適應所有應用場景。
　　本文提出了用于 IEEE802.11n標準下兼容 AMPDU的自適應多速率和變聚合度重傳算法AMRAL。算法主要包括信道質量預測機制、速率調整機制、聚合度調整機制和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量的變化趨勢，同時根據對信道質量好壞和變化趨勢的預測，將數據傳輸速率和聚合幀長度結合進行

4、調整。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調整以適應信道傳輸狀況，同時還在于通過分析 Bitmap來預測信道變化趨勢，從而使得算法對信道狀況的預估更加合理準確。通過對數據傳輸速率、聚合幀長度、MIMO模式的聯(lián)合自適應調制，AMRAL算法能更加有效地利用信道。
　　通過在網絡仿真軟件NS-3中實現(xiàn)AMRAL、Atheros和MiRA算法，本文對這三種速率自適應算法的性能進行了對比分析。其中Atheros和Mi