差错控制系统的研究与仿真学士学位论文.doc

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1、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

2、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20目录摘要1一、差错控制系统概述21.1差错控制系统简介31.2差错控制在数据传输中的重要意义31.3无线传感器网络中差错控制方案41.4无线传感器网络中差错控制方案设计目标和要素4二、无线传感器网络中差错控制方案及能效的分析52.1前向纠错FEC方案及其能效分析62.2自动请求重传ARQ方案及其能效分析82.3混合自动请求重传HARQ方案及其能效分析12参考文献2020一、差错控制系统概述差错控制系统简单的来说就是一种

3、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

4、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AdHoc自组织的方式组网，但是它与AdHoc20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

5、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，所以所有的协议或技术都要以节约电池能量为前提。无线传感器网络大多是由很多分布很多很广的传感器节点组成，所以无线传感器网络需要依靠节点与节点相互的连接来保证系统的抗毁坏能力和容错能力。然而，尽管如此，首先要考虑的因素仍然是电池能量有限这一关键性问题。电池能量有限就导致了无线传感器网络每层协议栈的设计不得不把能效作为第一个要考虑的设计要素。在通信网络中一个非常重要的错误处理机制就是错误控制。在传输过程中因为数字信号很容易受噪声干扰影响，这不仅会让信号码元波形变坏，并且还会在到达接收端时发生错误。因此，对数据传输

6、过程进行差错控制很有必要。除此之外，无线传感器网络在一些特定情况下的应用，差错控制的重要性显得十分突出，例如我们很熟悉的医用领域等就对数据的正确性有很严格的要求，所以，必须进行比较低的误码率的差错控制。综上所述与传统的通信网络相比起来，无线传感器网络有着自身的独特的特性，这就决定了不能简单的使用现有的一些通信网络中使用的差错控制方案。以提高数据传输的准确性为目的的传统通信网络的差错控制方案设计的首要任务，但是在能量受限的前提下，无线传感器网络能保证一定数据传输的准确性。这些特点的不同，造成了传统的通信网络的差错控制方案不能直接用于无线传感器网络中。因此，对于无线传感网络的差错控制系统

7、是研究无线传感器网络的一个非常重要的方面。1.3无线传感器网络中差错控制方案如上文介绍的，在无线传感器网络中，我们起初最先应用只是计算网络中传统的差错控制系统20前向纠错和自动重传。前向纠错要求在传输的数据中必须提供足够的冗余信息，当接收的数据出现错误时，接收站点可以根据冗余信息来修正错误。对于改正单一差错，前向纠错是很有效的，但是，对于多重错误的修正就需要传输大量的冗余信息，并且译码的复杂性也相对较高。自动重传方法主要有两个，连续ARQ和停等ARQ。连续