基于ARQ的数字通信系统纠检错方法

近年来,随着计算机技术和通信技术的飞速发展,ARQ(自动请求重发)差错控制技术的研究和应用取得了巨大的发展,ARQ差错控制技术应用也越来越广泛｡大部分通信应用都需要实时传送数据｡在通信过程,ARQ传送中,吞吐率和时延是两个主要的性能指标｡一般来说,当码字无错接收时,吞吐率是和传送时延是互相矛盾的｡
在本文的绪论部分,就ARQ技术的背景和发展现状做了介绍;在本文的第二章,首先介绍了ARQ技术的主要类型及其工作原理,并对三种基本型ARQ进行信道利用率分析｡第三章,提出了两种改进型停止等待ARQ,一种是使用大数判决算法对基本型停止等待型ARQ进行改进,另一种是使用大数判决算法对Moeneclaey型停止等待ARQ进行改进,使改进型适用于传输性能较差的通信环境｡在第四章介绍了一种自适应性连续型ARQ方案;在进行长距离通信时,通信系统根据对信道传输性能的估计结果,在两种不同的连续型ARQ(Go-Back-N)型ARQ和Moeneclacy连续型ARQ)之间来回转换,从而取得了比采用单一类型的连续型ARQ方案高得多的链路利用效率｡最后,给出了全文内容的总结｡    

The studies of ARQ(Automatic Repeat Quest) message in accompany with de-velopment of process technology obtain great development technology and commu-nication technology, and more and more applications of ARQ communication turn up. Most of the applications of communication need transmit real-time data. For ARQ system, the throughput and the transmission delay are the two primary performance factors. Generally, the tradeoff between the two aspects is a dilemma, which is espe-cially outstanding in high speed data communication，in the process of the commu-nication.
In the preface to the dissertation, the backdrop and the developing situation of ARQ communications are presented. Later, the work principles of three major of ARQ are demonstrated, and this article is analysing the rate of using the channel be-side them. After these, in chapter 3, two new types of improved ARQ schemes are proposed. One is improved Stop-and-Wait ARQ with the Major Voting algorithm, the other is improve Moeneclaey Stop-and-Wait ARQ with the Major Voting algorithm. The adoption of Major Voting algorithm makes the improved scheme achieve higher throughput efficiency than the original scheme even when Error-Bit-Rate is very high. In chapter 4, a self-adaptive scheme of continuous ARQ is proposed. Under such a new continuous ARQ scheme, communication system can choose either of two con-tinuous ARQ schemes(Go-Back-N ARQ and Moeneclaey continuous ARQ) according to the channel transmission performance. Therefore, higher throughput efficiency is obtained. In the end of the dissertation, conclusions are presented.    

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研究背景:
一提到通信,自然地被理解为传统的远程数据通信。其实除了传统的通信外,由于计算机具有很强的数据处理能力,数据在计算机各部分的传递本身就是通信.无论是什么样的通信,都对数据传输的可靠性提出了更高的要求。所谓数据传输的可靠性，是指当数据在信道上传输时，对于噪声干扰所造成的错误，接收端能够发现或自动纠正的性能。这种能够发现设置能纠正错误的数据传输系统被称为差错控制系统。完成差错控制的主要手段之一是，对所传信息（数据）进行编码，即利用代数的方法，给信息附加一些保护数据，使这些保护数据和所传输数据之间建立起一些相互约束关系，从而完成编码。另一方面，为了更有效地进行差错控制，在纠错编码的基础上，利用正反两个信道，收端把信息收到正确与否的情况及时通知发端确定是否需要重发。这样就构成了收发双方的自动应答关系，这样的系统就称作ARQ差错控制系统。
提高数据传输的可靠性，有两种途径：或者增加发送信号的功率，提高接收端的信号噪声比；或者采用编码方法对信道差错进行控制。前者经常受到条件限制，不是所有情况都能采用。后者是建立在Shannon理论基础上的，近十年发展起来差错控制编码技术。编码和提高发送功率都能在接收端有效地抑制噪声信号，而有效地在噪声中恢复出有用信号 。从这个意义上说，差错控制编码中的编码和提高发送信号功率是等效的。

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把编码技术应用到通信中，对信道中燥声产生的差错进行控制，组成一个差错控制通信系统。目前利用的都是ARQ技术和FEC技术（前向纠错技术）。FEC技术虽然效率比较高，但它的可靠性远不如ARQ技术。此外，FEC技术对信道的适应能力比较差，无论信道优劣，它的效率都是一个恒定值。ARQ技术的应用范围极为广泛，目前它已应用在电报系统、电传系统、传真通信系统、计算机通信网、卫星通信、计算机存贮系统等。ARQ技术之所以得到广泛应用是由于它有一系列的优点。首先它实现简单、可靠性高，对信道具有很大的适应能力。ARQ系统的主要缺点是在信道干扰较强时效率降低。现在对ARQ技术的研究主要集中在如何提高效率上 。

 目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 
1.2 ARQ技术的发展历史 1
1.3 本文的主要工作和内容安排 2
1.4 小结 3
第二章 ARQ的理论 4
2.1 ARQ的类型及其工作原理 4
2.1.1 引言 4
2.1.2 ARQ技术的原理 4
2.2 ARQ的主要类型及其工作过程 5
2.2.1 停止等待型ARQ 5
2.2.2 退N步重传型ARQ 5
2.2.3 选择重传型ARQ 6
2.3 三种ARQ的信道利用率比较 7
2.4 小结 9
第三章 两种改进型停止等待ARQ方案 10

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3.1 引言 10
3.2 大数判决算法 10
3.3 一种改进型停止等待ARQ  12
3.4 Moeneclaey 停止等待型ARQ 13
3.5 改进型Moeneclaey 停止等待型ARQ 14
3.6 改进型方案和原方案间的性能比较 14
3.7 小结 15
第四章  一种自适应连续型ARQ方案 17
4.1 引言 17
4.2 Markov 错误转移矩阵 17
4.3 Go-Back-N型ARQ的性能 18
4.4 Moeneclaey 连续型ARQ 19
4.4.1 Moeneclaey 连续型ARQ的原理 19
4.4.2 Moeneclaey 连续型ARQ的性能 20
4.5 自适应性连续型ARQ方案 20
4.5.1 自适应性连续型ARQ的原理 20
4.5.2 自适应性连续型ARQ的性能 22
4.5.3 Markov错误转移矩阵中参数的估计 24
4.5.4 自适应ARQ的工作流程 24
4.6 小结 25
总结 26
致谢 27
参考文献 28

参考文献
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