【摘 要】
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随着无线技术的迅速发展,通信领域的范围早已不仅仅限于有线通信,无线通信为移动用户提供了极大的灵活性和便利性。然而,由于多径效应引起的信道衰落,无线信道的传输速率是不
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随着无线技术的迅速发展,通信领域的范围早已不仅仅限于有线通信,无线通信为移动用户提供了极大的灵活性和便利性。然而,由于多径效应引起的信道衰落,无线信道的传输速率是不稳定的,这种不稳定性影响着信道的传输时延和通信质量。在设计一些对时延敏感的应用时,如何减少传输时延非常重要,因此本文将对无线衰落信道的时延进行分析,并给出影响时延的因素。在研究中,无线衰落信道也被称为马尔可夫信道,信道状态的切换由马尔可夫链控制,信道的服务过程是受马尔可夫调制的。本文首先针对一个三状态的马尔可夫信道进行分析,结合数据包的到达与服务过程,整个系统被建模成一个M/MMSP/1排队系统。为了满足系统的稳定性,数据包的到达速率需要小于系统的最大容量?。目前,对于马尔可夫信道的分析主要基于生成函数(Generating Function)方法或矩阵几何(Matrix Geometric)方法,虽然这两种方法能得到数值上时延的值,但是无法形成结构化的解析式,不能对工程上减少信道的传输时延给出建议,为此,本文提出了基于混合嵌入马尔可夫链的思想来分析无线衰落信道。首先,本文定义了两类嵌入点:服务开始点和状态切换点,并分析了嵌入点之间的数学关系。在一个排队系统中,数据包的平均服务时间与平均等待时间是非常关键的两个物理量,数据包的平均时延即两者之和。为了获取这两个物理量,我们分别定义了条件开始服务概率与条件平均等待时间,并依据嵌入点之间的数学关系,建立了状态方程。通过解状态方程,我们将问题简化为线性系统方程,并给出了定理一和定理二,其分别给出了三状态马尔可夫信道下数据包的开始服务概率和P-K公式。随后,本文分析了极限情况下数据包的平均服务时间与平均等待时间,我们发现当数据包到达速率趋近于系统容量时,数据包的平均服务时间会达到下界1/?,此时系统达到最大服务速率。而当信道跳转速率趋近无穷时,数据包的等待时间也会趋近于某下界,我们分析了其下界的物理含义。最后,由于当信道传输急剧变化时,信号的幅度在很大范围内波动,两状态或者三状态马尔可夫信道并不能很好的刻画真实的物理信道,因此,我们将混合嵌入马尔可夫链的思想推广到任意的有限状态的马尔可夫信道。针对条件开始服务概率与条件平均等待时间,定理三和定理四各自给出了平衡方程,随后我们将其化简为矩阵形式的差分方程。虽然没有给出最终的解析式,但在理论上我们系统地提供了获得有限状态马尔可夫信道时延的方法。
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