太赫兹无线个域网公平高效的MAC层优化机制

针对太赫兹无线个域网双信道媒体访问控制(Medium Access Control, MAC)协议中存在的信道资源分配公平性差、数据帧重传效率低和控制开销较高的问题,提出了一种公平高效的MAC层优化机制。新机制采用基于历史时隙申请信息的信道资源分配策略优化时隙分配公平性,根据信道质量自适应选择数据帧重传机制,控制节点从申请时隙的节点发送的控制帧中的“duration”字段提取时隙申请信息,省略时隙申请帧的发送,从而降低数据帧排队时延和控制开销,提高吞吐量。仿真结果表明,与TAB-MAC和MDP-MAC协议的机制相比,所提机制的数据帧平均排队时延降低了15%,吞吐量提高了5%。     

一种基于IEEE802.15.4的单信道全双工MAC协议

针对半双工IEEE802.15.4无线传感网络中有效数据速率不高和隐藏节点问题,提出了一种新的基于IEEE802.15.4的单信道全双工MAC协议,设计了单信道全双工帧结构和通信机制.根据负载数据包存储情况动态决定单信道全双工通信时长,获得平均129%网络吞吐量增益,大大提高了有效数据传输速率.全双工的工作机制可以抑制隐藏节点问题,本协议提出动态共享同步随机回退机制,减少了握手请求并增加了单信道全双工通信机会,进一步抑制了隐藏节点导致的碰撞问题,降低了系统误比特率,提高了网络可靠性.     

一种基于IEEE 802.11的多速率自适应MAC协议

提出了一种新颖的基于连续ACK帧统计信息的IEEE 802.11多速率自适应MAC协议EARF(EnhancedARF),其主要思想是:每一个速率有各自的成功阈值——速率升高的门限值,并且该值根据信道状况(用延时因子量化)动态地变化。协议不需对现有的IEEE 802.11标准做任何修改,因此易于通过编写驱动程序实现。仿真表明在大多数信道条件下,该协议性能较现有的基于ACK帧统计的速率自适应协议如ARF,ARF3-10都有较大的提高。     

无线ad hoc网络中基于帧传输效率的拥塞控制方法

提出以一种基于帧传输效率的MAC层拥塞通告机制,当中间节点检测到帧传输效率小于某一阈值时,通过ECN通告使发送方主动降低发送速率.该机制只需在链路层完成,不需改变现有的传输层协议.仿真结果表明该方法能较大地提高网络的效率,尤其在多流情况下比原有的TCP协议的吞吐量提高了50%左右,同时能够保证多流之间的公平性.     

基于主导节点竞争机制的802.11n协议性能分析

针对现有IEEE802.11n协议中存在的节点间竞争信道时冲突概率较大和系统吞吐量受限的问题,提出一种新的基于主导节点竞争的MAC信道接入机制.该方法根据节点的地理位置将所有节点分成若干个独立的区域组,每个组设一个主导节点,由主导节点竞争信道;当主导节点竞争到信道后,组中其他成员节点在主导节点发送完数据之后,根据主导节点发送的轮询帧中的调度信息轮流发送数据.理论分析和仿真结果表明,与传统分布式协调功能DCF信道接入机制相比,文中方法能提高系统的整体性能,减小站点之间竞争信道时的碰撞概率,在节点数量较多时系统的整体性能更优.     

差错信道下IEEE 802.11 DCF最优帧长分析及信道自适应策略

分析了差错信道下IEEE 802.11 DCF在饱和状态下的吞吐量以及帧长度对吞吐量的影响.研究表明在一定的误码率（BER）下存在最优的帧长使得系统吞吐量最大,并且该最优值与发送节点的数目无关.在此基础上,提出了一种简单的基于BER区间划分的帧长控制的信道自适应发送策略.仿真表明,与固定帧长的发送策略相比较,使用该策略在差错信道下可以有效地提高吞吐量.     

一种适用于Ad hoc网络的DCF协议自适应功率控制机制

该文对载波检测无线网络中的冲突干扰问题进行了分析,在此基础上提出了一种适用于Ad hoc网络的DCF协议自适应功率控制机制。该机制能根据各个接收节点的通信状况,自适应的调整接收节点的CTS帧发送功率和收方决定的数据帧发送功率。仿真证明,在DCF协议中引入该机制后,不仅能有效节省节点能耗,延长网络的生存时间,还能同时增大网络的频率空间复用度,提高网络的平均吞吐量。     

路基设备辅助下的高速公路车辆信息方向性传输协议

针对现有VANET网络广播传输协议信道利用率低、易造成信道拥塞等问题,提出在路基设备辅助下的改进协议。利用路基设备进行车辆分簇,将簇内车辆编号加入发送数据帧头,每个车辆节点有选择地进行数据分组接收与发送。仿真结果表明,改进协议可以有效地改善传输过程中的信道使用情况,有效信息传输率可提高20%。     

一种基于RBAR的高效速率自适应算法

在动态变化的无线信道环境下传输数据时,选择适当的传输速率可以提高数据传输系统的性能,目前已经有多种速率自适应算法被提出。针对RBAR速率自适应算法需多次发送RTS/CTS控制帧浪费网络带宽这一缺点,提出一种改进速率自适应算法。改进后算法兼容IEEE802.11标准,通过监测系统吞吐量的变化,判断是否发送RTS/CTS帧更新传输速率,减少RTS/CTS控制帧的发送次数,提高系统整体性能。对系统吞吐量进行理论推导,通过仿真实验验证改进算法,可以通过减少RTS/CTS控制帧的发送次数提高系统吞吐量。     

基于拥塞控制的多速率MAC协议的研究

在IEEE 802.11b协议中有四种速率用于数据传输,节点可根据信道情况选择传输速率,致使802.11DCF公平的退避机制不再适用.为了让高速节点能更容易的竞争到信道以体现多速率协议的优势,提出了基于拥塞控制的速率自适应机制.竞争信道的节点根据拥塞情况来选择合适的退避窗口.通过NS2软件仿真证明该机制进一步提高了竞争窗口自适机制的性能.     

利用LDPC编译码构建无线密钥协商协议的研究

基于无线信道特征的密钥生成过程中,为了降低通信双方生成的密钥不一致率常采取的措施是密钥协商。通常的密钥协商过程是在BSC信道下进行密钥协商,但是协商的效率较低。为了提高密钥协商的效率,本文提出一种在等效信道下基于LDPC编译码的协议机制。在此协议机制中,无线信道下采用Mathur[1][2]等人提出的Level-Crossing算法（LCA）提取密钥的过程构成了本协议中的等效信道,该机制对LCA提取后的密钥协商信息进行建模,推导了等效信道的最佳似然比,并据此采用LDPC码简单的加权比特翻转等译码算法[3-5]来有效进行密钥协商。将等效信道下LDPC码加权比特译码算法用于协商过程的性能和BSC信道下协商后的性能进行仿真,在SNR大于6db的前提下,仿真结果表明:1）在相同低门限的条件下,和LCA算法生成的初始密钥相比较,利用LDPC码比特翻转译码等算法在等效信道下和在BSC信道下协商后的密钥不一致率比初始密钥不一致率降低1至2个数量级;2）在等效信道下利用简单加权比特翻转译码算法进行密钥协商后的密钥不一致率比BSC信道下协商后的密钥不一致率降低大约1个数量级。      

On stochastic learning in predictive wireless ARQ

Traditional automatic repeat request (ARQ) protocols are channel unaware. That is, they react to channel errors by simply retransmitting erroneous packets and do not proactively decide whether or not to transmit a packet in a given slot based on past channel conditions. Clearly, ARQ protocols operating in this mode are not energy efficient. For example, continuously retransmitting erroneous packets when the wireless channel is in deep fade would cause significant wastage of transmission energy. In this paper, we present a stochastic learning automaton‐based wireless channel state aware ARQ protocol. The learning automaton learns to predict and track the time‐varying wireless channel conditions based on past observations. A Markov chain model for the channel state transitions is used. No a priori knowledge about the state transition probabilities is required by this predictor. Stochastic convergence of the learning algorithm is proved. The proposed ARQ protocol utilizes the predictions to compute transmission/retransmission policies in an online fashion. No pilot (training) symbols are used by the protocol for channel state prediction thereby avoiding any energy wastage due to the transmission of these symbols. Simulation results show that depending on the channel memory significant energy savings can be attained when compared with standard ARQ protocols. We also discuss the transmission energy versus delay trade‐off. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种基于实时优化思想的多址接入协议性能分析

该文提出了一种基于慢退避和实时优化思想的碰撞减少多址接入CRMA (Collision Reduced Multiple Access)协议。CRMA协议将实时优化的思想同慢退避的思想相结合,有效地解决了IEEE 802.11协议二进制指数退避算法成功发送数据帧后没有记录网络当前繁忙程度的缺点,能够更准确地记录数据帧成功发送后高负荷网络的退避阶数,降低数据帧接入信道的碰撞概率,提高无线信道的利用率。新的多址接入协议能够与现有的IEEE 802.11协议完全兼容,具有简单、无开销、完全分布性和自适应性的特点。分析和仿真结果表明,CRMA协议较之改进前的IEEE 802.11协议和其它最新的多址接入算法能够更有效地利用网络中已有的信息,更准确地估计网络当前的竞争状态,表现出更好的网络性能。     

时间相关信道的量化反馈算法研究

针对实际通信信道的时间相关特性,提出了一种基于有限状态向量量化（FSVQ）的信道量化算法。算法首先将信道划分为有限个状态,并为每一状态设计一个码本,码本用来量化从对应状态转移而来的信道。接收机只需要反馈信道向量在状态码本中的量化码字的序号。跟不考虑时间相关的向量量化算法相比,该算法能以相同的反馈负荷获得更高的性能。仿真结果表明,当信道相关系数为0.9,发射天线为6个,发射信噪比为0 dB的时候,该算法能提高接收信噪比性能1 dB。     

基于IEEE 802.11高速无线局域网的速率自适应MAC协议研究

目前的IEEE 802.11标准在物理层提供了对多种发送速率的支持,然而在MAC层却没有规定速率自适应的方法。该文研究了高速IEEE 802.11 无线局域网中的速率自适应方案。首先,提出了EACK协议,EACK使用基本速率发送MAC头,并在ACK帧中携带信道信息,因而能够较快速地响应信道的变化,同时具有少的开销;其次,在EACK基础上,提出了一种恒定发送时间(CEACK)的策略,CEACK能够克服传统IEEE 802.11 DCF MAC协议的理论吞吐量上限,并且具有更好的时间公平性能,能够应用于高速的无线局域网。     

(论坛）加入信道估计误差的 MIMO双向中继最大和速率的研究

本文主要研究一个中继和两个用户,用户和中继都是多天线的系统信道模型。双向中继相比于单向中继可以提高系统的频谱效率。本文我们在信道估计中引入了误差,然后利用梯度下降迭代算法计算基于最大和速率下的权值矩阵F。运用公式计算最大和速率和误码性能,仿真结果表明,在信道误差达到一定大的情况下,在高信噪比的时候系统的性能受到较大影响。     

无线通信系统中时频域联合的机会频谱接入算法

该文讨论一个多信道的无线通信系统,信道建模为慢衰落瑞利信道。根据信道信噪比,将信道质量划分多个状态,每个状态对应一个最大传输速率。此类系统中,发送节点一般已知信道状态的部分信息,并可以通过逐信道探测的方法获取实时的信道状态信息(Channel State Information,CSI)。而探测过程会消耗可以用于真正数据包(DATA)的时间。通过分析基于最优停止时间理论的机会频谱接入算法的局限性,该文提出了时频域联合的机会频谱接入算法,仿真分析证明在不同条件下本算法性能优越。     

Performance analysis of the distributed queuing collision avoidance (DQCA) protocol with link adaptation

DQCA is a near-optimum Medium Access Control (MAC) protocol designed for Wireless Local Access Networks (WLANs). The protocol operates as a random access scheme under low traffic load and switches smoothly and automatically to a reservation scheme as the traffic grows. The inherent feedback mechanism of DQCA facilitates the implementation of a link adaptation algorithm that properly selects the best transmission rate taking into account the state of the wireless channel. This paper presents an analytical model for the evaluation of the performance in terms of throughput and mean message delay in the presence of a time-variant channel response.     

一种利用约束Viterbi算法改进IS95协议信道编码的方法

IS95具有两个速率集,在同一个速率集中,不同的速率其数据帧的长度不同,为了使进入正交调制的数据帧的长度相同,其采用了信号重复器.信号重复器进行简单的重复作用,使得带宽不能充分利用.文中提出的方法利用一个信号发生器,产生已知的信号进入卷积编码,卷积编码后的数据帧长度同样符合要求,而信号发生器产生的已知信号在译码端可以作为译码时的约束条件进行约束Viterbi译码.在BSC信道模型的仿真结果证明,其在较高误码率的情况下具有较好的性能.     

A protocol for adaptive transmission in direct-sequence spread-spectrum packet radio networks

Wireless communication channels may change greatly from one transmission to the next, due to variations in propagation loss and interference. The use of fixed transmission parameters for such channels results in wasted energy when channel conditions are good. Adaptation of the power, code rate, and symbol rate reduces energy consumption and interference caused to other systems. Such adaptation requires information about the characteristics of the channel, which is more difficult to obtain in a packet radio network (PRN) or other mobile ad hoc network than in a typical cellular communication system. We develop methods for providing partial information about the channel state from three statistics that are derived by different subsystems in the receiving terminals of a direct-sequence spread-spectrum PRN. We present and evaluate a protocol that uses this information to adapt the transmission parameters in response to changes in interference and propagation conditions in the network. The performance of the new adaptive-transmission protocol is compared with a system with fixed transmission parameters and with an adaptive protocol that is furnished with perfect knowledge of the channel state at the completion of each transmission.