专利名称：一种瑞利慢衰落信道下能量效率最优的传输控制方法
技术领域：
本发明属于无线通信与网络中的传输控制方法技术领域，具体涉及瑞利(Rayleigh)慢衰落信道下能量效率最优的传输控制方法，包括最优数据包长度的选择、最优发送功率的选择。
背景技术：
随着移动用户的迅速增加和无线互联网的飞速发展，信息和通信领域(ICT)消耗越来越多的能量。根据瑞典爱立信(Ericsson)公司在2007年发布的白皮书《移动通信中的可持续能源利用》(Sustainable energy use in mobile communications), ICT 在 2008年消耗全球2%的能量，而无线通信网络消耗的能量占到其中的70%。因此提升无线网络的能量效率是当前网络运营商和研究人员十分关注的问题。无线网络中由于存在严重的路径损耗和噪声，为了达到数据包的无差错传输，无线链路须消耗大量能量，因此如何提升链路 的能量效率是提升无线网络能量效率的关键。在无线传输中，能量效率定义为单位能量能传输的比特数，单位为比特/焦耳。美国《电子与电气工程师协会无线通信会刊》(IEEE Transaction on WirelessCommunication, 2005年第4卷第5期2349-2360页)中的《能量受限的调制优化》(Energy-Constrained Modulation Optimization) 一文中研究了高斯信道下考虑不同调制方式下传输给定数据长度所需能量最小化的问题，但其未考虑衰落信道，并且未考虑数据包重传过程。德国《无线个人通信》(Wireless Personal Communications, 2003年25期,307-320页)中的《差错约束下能效混合自动重传请求策略研究》(Energy EfficientHybrid ARQ Scheme under Error Constraints)一文中研究了在给定丢包率条件下考虑数据包重传过程的能效最优发送功率控制问题，但其仅仅讨论了差分相移键控调制下的最优发送功率，没有给出一般调制方式下最优发送功率和数据包长度控制的方法。
发明内容
本发明的目的是提出一种瑞利慢衰落信道下能量效率最优的传输控制方法，以使系统在保证数据包进行无差错传输时最大化能量效率。本发明瑞利慢衰落信道下的传输控制方法，其特征在于发送端根据当前的调制方式以及噪声与路径损耗比进行最优功率和最优数据包长度的选择当给定发送功率时，
根据系统当前调制方式以及平均信噪比-，通过关系式Iv =Lmk 计算得到使得系统能
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比下最优发送功率和数据包长度，并将其制成表格，在实际传输时，发送端可以根据当前的调制方式以及噪声与路径损耗比查找该表格，得到最优的发送功率和数据包长度，从而使得系统能量效率达到最优，保证数据包无差错传输。由于本发明方法中发送端根据当前的调制方式以及噪声与路径损耗比进行最优功率和最优数据包长度的选择当给定发送功率和调制类型时，优化发送数据包长度；当给定发送数据包长度和调制类型时，优化发送功率；当发送功率和数据包长度均未给定时，通过联合优化发送功率和数据包长度，从而使系统达到能效最优。采用本发明方法能够有效地处理瑞利慢衰落信道下系统丢包率、发送功率和数据包长度之间的关系，使得系统总能以最优的能量效率进行数据传输，从而使得系统单位能量传输最多的数据比特。 由于本发明方法中考虑了瑞利平衰落信道下的数据包重传过程，相较于当前仅考虑高斯信道数据包重传过程的现有技术更适合实际的衰落信道模型。由于本发明采取了联合发送功率和数据包长度优化的传输控制技术，相比现有的仅优化发送功率的传输控制技术能使得系统在丢包率、发送功率和数据包长度之间找到最优的平衡点，从而提升系统的能量效率。当给定发送功率时，根据本发明中采取的数据包长度优化方法，可以使得瑞利慢衰落信道下的系统能效最高提升近一倍；当给定数据包长度时，根据本发明中采取的发送功率优化方法，可以使得瑞利慢衰落信道下的系统能效最高提升近90% ;当发送功率和数据包长度均无约束时，根据本发明中采取的联合发送功率和数据包长度优化方法制定表格，发送端根据当前噪声路路径损耗比进行查询，可以使得系统达到能效最大。
图I为本发明实施例I中频移键控调制FSK下系统能量效率与数据包长度关系曲线。图2为本发明实施例I中二进制相移键控调制BPSK下系统能量效率与数据包长度关系曲线。图3为本发明实施例2中频移键控调制FSK下系统能量效率与平均信噪比关系曲线。图4为本发明实施例2中二进制相移键控调制BPSK下系统能量效率与平均信噪比关系曲线。
具体实施例方式实施例I :在瑞利平衰落信道下给定发送功率P时，根据当前调制方式选择最优数据包长度L。对于无编码数据包重传系统，其在瑞利平衰落信道下丢包率A 可以表示为Pfi^,L)=\-e(I)其中P为平均接收信噪比，由发送功率P、路径损耗G和系统的噪声功率Ntl共同决定，
权利要求
1.一种瑞利慢衰落信道下的传输控制方法，其特征在于发送端根据当前的调制方式以及噪声与路径损耗比进行最优功率和最优数据包长度的选择当给定发送功率时，根据系统当前调制方式以及平均信噪比-，通过关系式&计算得到使得系统能量效 率达到最优的数据包长度Ltjpt，式中的ki、k2是由调制方式决定的参数，Ladt为自动重传协议ARQ中应答响应包ACK的数据包长度；当给定发送数据包长度L时，则根据系统当前调制方式以及噪声功率Ntl与路径损耗G比，根据关系ρ_ = (hlnL+ig凡/G计算得到使得系统能量效率达到最优的发送功率Ptjpt ;当发送功率和数据包长度均无约束时，系统首先根据关系式和关系式P = (MnL+k2)凡/G联合求解得到不同调制方式以及路径损耗比下 最优发送功率和数据包长度，并将其制成表格，在实际传输时，发送端根据当前的调制方式以及噪声与路径损耗比查找该表格，得到最优的发送功率和数据包长度，从而使得系统能量效率达到最优，保证数据包无差错传输。
全文摘要
本发明公开了一种瑞利慢衰落信道下能量效率最优的传输控制方法，特征是发送端根据当前的调制方式以及噪声与路径损耗比进行最优功率和最优数据包长度的选择当给定发送功率和调制类型时，优化发送数据包长度；当给定发送数据包长度和调制类型时，优化发送功率；当发送功率和数据包长度均未给定时，通过联合优化发送功率和数据包长度，从而使系统达到能效最优。采用本发明方法能够有效地处理瑞利慢衰落信道下系统丢包率、发送功率和数据包长度之间的关系，使得系统总能以最优的能量效率进行数据传输，从而使得系统单位能量传输最多的数据比特。
文档编号H04L1/18GK102946300SQ20121038217
公开日2013年2月27日 申请日期2012年10月10日 优先权日2012年10月10日
发明者任海豹, 赵明, 周武旸, 朱近康 申请人:中国科学技术大学