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智能交通系统中CMIMO-SM-ARQ协议性能建模分析
| 论文题名： | 智能交通系统中CMIMO-SM-ARQ协议性能建模分析 |
| 关键词： | 智能交通系统;无线传感器网络;CMIMO-SM-ARQ;吞吐量 |
| 摘要： | 无线传感器作为智能交通系统(IntelligentTransportationSystem,ITS)信息通信的重要技术载体，被广泛部署在车辆和道路基础设施中，形成无线传感器网络(WSNs)进行信息传递。然而传感器节点的能量受限及低可靠性成为影响WSNs系统性能的关键问题。本文提出了一种具备空间调制的协同多输入多输出自动重传请求(CMIMOwithSpatialModulationAutomaticRepeatreQuest,CMIMO-SM-ARQ)协议以提升WSNs的中断概率、吞吐量、能效等性能，并且能够实现车与车、车与基础设施之间的有效互联。具体工作如下： 首先，为提高ITS中WSNs的吞吐量和能效性能，提出了CMIMO-SM-ARQ协议。考虑了双发送节点和双接收节点的四节点WSNs，其接收节点可以互为中继辅助发送端传输数据，以降低系统中断概率。建立了具有3L+1个状态的CMIMO-SM-ARQ协议离散时间马尔科夫链(DTMC)模型，并给出状态空间。根据WSNs的中断概率和一步状态转移概率矩阵推导CMIMO-SM-ARQ协议的吞吐量、能效和时延性能解析表达式。 其次，为了进一步提升CMIMO-SM-ARQ协议的系统性能，本文提出了接收节点自适应CMIMO-SM-ARQ协议，该协议在信道质量差的情况下会激活接收端的节点辅助目的节点接收数据。旨在降低信息传输中断概率的同时提高系统的能效和时延等性能。考虑了双发送节点和四接收节点(其中两个接收节点为待激活节点)的WSNs，在节点激活前，该协议通信机制同CMIMO-SM-ARQ协议相同。在簇内传输也会存在中断的情况下，建立了具有L2+2L+2状态的DTMC模型，求解其稳态分布，并且推导接收节点自适应CMIMO-SM-ARQ协议的中断概率、吞吐量、能效以及时延的数学表达式。 最后，针对上述分析得到的表达式，通过MATLAB进行数值模拟，结果表明，CMIMO-SM-ARQ协议的中断概率和能效性能优于单输入单输出自动重传请求(SISO-ARQ)协议，在中远距离(大于67米)传输信息时，CMIMO-SM-ARQ协议具有较高的吞吐量和较低的时延。接收节点自适应CMIMO-SM-ARQ协议在中断概率和能效性能上优于CMIMO-SM-ARQ协议，在中远距离通信时，该协议的整体性能优于SISO-ARQ协议。 |
| 作者： | 王波 |
| 专业： | 运筹学与控制论 |
| 导师： | 周永强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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