差错控制系统的研究与仿真学位论文.doc

 PAGE \* MERGEFORMAT 20 差错控制系统的研究与仿真 摘要 本文基于能效的角度，对无线传感器网络进行了深入的学习和研究，全面的分析了无线传感器网络中的差错控制系统，结合能效定义模型分析出了前向纠错（FEC）、自动重复请求重传（ARQ）和混合自动请求重传(HARQ)三种差错控制的能效计算模型，对这三种差错控制方案及能效都进行了详细的分析，当节点与节点相互的通信距离很小时，信道条件较好，数据传输过程中出现差错的概率也很小，没有必要使用纠错码编码，因为此时编码的能耗远远大于重传的能耗，ARQ差错控制方法在这个环境中能效最高。随着节点之间的距离增加，FEC 差错控制方案的优势体现出来，这是因为通信距离的增加使信噪比下降，接收方误码率会迅速增长，FEC 方案由于有纠错码保护，所以下降速度稍慢。随着通信距离的再次增加 HARQ 方案的能效优势体现出来，变为能效最佳的方案。 关键词：差错；控制；仿真 目录  TOC \o 1-3 \h \z \u  HYPERLINK \l _Toc419020034 摘要  PAGEREF _Toc419020034 \h 1  HYPERLINK \l _Toc419020035 一、差错控制系统概述  PAGEREF _Toc419020035 \h 2  HYPERLINK \l _Toc419020036 1.1 差错控制系统简介  PAGEREF _Toc419020036 \h 3  HYPERLINK \l _Toc419020037 1.2 差错控制在数据传输中的重要意义  PAGEREF _Toc419020037 \h 3  HYPERLINK \l _Toc419020038 1.3 无线传感器网络中差错控制方案  PAGEREF _Toc419020038 \h 4  HYPERLINK \l _Toc419020039 1.4 无线传感器网络中差错控制方案设计目标和要素  PAGEREF _Toc419020039 \h 4  HYPERLINK \l _Toc419020040 二、无线传感器网络中差错控制方案及能效的分析  PAGEREF _Toc419020040 \h 5  HYPERLINK \l _Toc419020041 2.1 前向纠错 FEC 方案及其能效分析  PAGEREF _Toc419020041 \h 6  HYPERLINK \l _Toc419020042 2.2 自动请求重传 ARQ 方案及其能效分析  PAGEREF _Toc419020042 \h 8  HYPERLINK \l _Toc419020043 2.3 混合自动请求重传 HARQ 方案及其能效分析  PAGEREF _Toc419020043 \h 12  HYPERLINK \l _Toc419020044 参考文献  PAGEREF _Toc419020044 \h 20  一、差错控制系统概述 差错控制系统简单的来说就是一种保证接收完整、准确数据的方法。首先我们日常使用的电话线路是不稳定的，那么数据在传输的过程中间就会出现数据顺序的错乱和丢失。为了使这些错误能够得到及时的纠正，调制解调器在发送端必须对发送的数据进行数学编码，并将编码后的数据结果和所要发送的数据同时发送，调制解调器在接收端对编码过的数据的进行解码，得出结果，再来比较两次结果。如果数据在传输过程中被破坏，则两个结果就不会一致，接收端的调制解调器就会向发送端的调制解调器发送一个命令，要求数据重发。图 3-1 就是一个差错控制系统的机理图。 图 1.1 差错控制机理图 1.1 差错控制系统简介 首先在数据通信的过程中，通信信道的环境总是存在着一定的噪声的，我们对通信的要求是信息能够准确无误的传输，那么我们就需要设计一种方法来保证信息的可靠传输，和其他通信系统一样无线传感器网络也采用了差错控制系统来抱着数据的正确传输，我们常见的差错控制方案分为三种，即前向纠错 FEC, 自动请求重传 ARQ 和混合自动请求重传 HARQ。 1.2 差错控制在数据传输中的重要意义 无线传感器网络虽然采用了 Ad Hoc 自组织的方式组网，但是它与 Ad Hoc 网络以及其它的无线网络（无线通信网，无线局域网和蓝牙网络等）相比较起来还是有其自身的特点。第一，WSN 因为硬件资源有限，而且网络中的节点受到价格、体积和功耗的制约，这就使得节点的计算能力和带宽都非常的有限；其次，传感器节点因为是电池供电，受电池容量大小的限制，传感器节点的寿命也要受电池容量大小的限制，所以所有的