一种关联
SNR
的停等
DCF
优化方案
李志杰,方旭明
(西南交通大学信息科学与技术学院,四川成都
610031
)
摘 要: 针对
IEEE802.11
的
DCF
(
DistributedCoordinationFunction
)效率较低的问题,提出了一种结合速率控制的
改进方案———停等
DCF
及其性能分析模型
.
速率控制使用自适应调制编码技术给出了可调节业务
BER
(
BitErrorRate
)
的
SNR
(
SignaltoNoiseRatio
)门限确定算法;设置暂停信道接入的最低
SNR
门限,可减少传输错误,并降低接入冲突;调
节
BER
,可在信道时间、冲突概率和误帧率间达到优化折中,使系统吞吐率最大
.
分析和仿真说明了模式是准确的,停
等
DCF
有效地克服了
DCF
缺乏丢包区分机制的问题,实现了跨层的性能优化
.
关键词:
IEEE80211
;
DCF
;速率控制;自适应调制编码;优化
中图分类号:
TN92
文献标识码:
A
文章编号:
03722112
(
2012
)
07133306
电子学报
URL
:
http
:
//www.ejournal.org.cn DOI
:
10.3969/j.issn.03722112.2012.07.008
AnSNRAwareStopandWaitDCFOptimizationMethod
LIZhijie
,
FANGXuming
(
SchoolofInformationScienceandTechnology
,
SouthwestJiaotongUniversity
,
Chengdu
,
Sichuan610031
,
China
)
Abstract
:
AmethodofDCF
(
DistributedCoordinationFunction
)
optimization
—
StopandWaitDCFintegratedwiththerate
controlanditsperformanceanalysismodelareproposedinordertoincreasetheeffectivethroughput.SNR
(
SignaltoNoiseRatio
)
thresholdsofratecontrolaredeterminedbytuningtheBER
(
BitErrorRate
)
offramewiththehelpofAMC
(
AdaptiveModulation
andCoding
)
technology.WhentheSNRisbelowthelowestthreshold
,
theDCFbackoffprocessstopsandwaitstillthechannelSNR
becomesbigenoughagain.Thereforethetransmissionerrorcouldbedecreased.Meanwhile
,
theaccesscollisioncouldbereducedei
ther.Sincethechanneltime
,
collisionprobabilityandframeerrorratearechangeddifferentlyastuningBER
,
maximizedthroughput
canbegetatthetradeoffpointoftheseparameters.Theanalysisandsimulationindicatethattheproposedmodelisaccurate.The
problemwithoutpacketlossdifferentiationisovercomeandthecrosslayeroptimizationisimplemented.
Keywords
:
IEEE802.11
;
distributedcoordinationfunction
(
DCF
);
ratecontrol
;
adaptivemodulationandcoding
;
optimization
1
引言
IEEE802.11
的
DCF
(
DistributedCoordinationFunc
tion
)是无线局域网
MAC
(
MediaAccessControl
)层信道接
入事实上的标准
.
但
DCF
也存在负载较大、冲突较严
重、传输效率较低等弱点,特别在数据速率很高时,
DCF
对系统性能影响更大
[
1~3
]
,因而
DCF
的优化也一直是研
究的热点
.
针对
DCF
接入冲突较大、性能较差等问题,提出了
许多改进方法
[
2~4
]
.
文献[
2
]使用
RTS
帧来区分信道错
误和接入冲突,以减 少不 必 要的 竞 争退 避,仅适 用 于
RTS/CTS
接入机制,且节点数目增大会恶化性能
.
文献
[
4
]研究了
BER
对
DCF
性能的影响
.
这些方法物理层作
了过度简化,都假定 信道信 噪比(
SignaltoNoiseRatio
,
SNR
)与误码率(
BitErrorRate
,
BER
)是一对一的;对
MAC
层,信道仅仅表现为一个
BER
参数,仅适用于单速率系
统
.
随着
OFDM
、自 适 应 调 制 编 码 (
AdaptiveModulation
andCoding
,
AMC
)等技术的使用,
IEEE802.11
标准定义
了支持速率控制的调制编 码方案 (
ModulationandCode
Scheme
,
MCS
)
[
1
]
,在同样信道下,选择
MCS
的不同模式,
可得到不同的速率和
BER
[
5~8
]
.
因此
DCF
的改进需要考
虑物理层技术、速率控制算法等的影响
.
信道
SNR
相关的 速率控 制虽 存 在难 以 获得 准 确
SNR
的缺点,但因响应及时、性能提高明显等优点,得到
了广泛的重视
[
6~9
]
.
文献[
7
]建立了
DCF
的平均吞吐率
与负载长度、误帧率、
SNR
和
MCS
模式等的关系,并确
定了速率控制的
SNR
门限,但门限是根据经验结果的
收稿日期:
20100709
;修回日期:
20111108
基金项目:国家自然科学基金(
No.60772085
,
No.61071108
);中央高校基本科研业务费专项资金(
No.SWJTU09ZT14
)
第
7
期
2012
年
7
月
电 子 学 报
ACTAELECTRONICASINICA
Vol.40 No.7
Jul. 2012