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ARQ(自动重传请求)协议是无线通信中保证数据可靠传输的关键机制。本文将从吞吐量和误块率(BLER)的角度,对比分析三种经典ARQ协议的性能表现。
回退N帧(GBN)是最基础的ARQ协议。发送方在收到ACK前可以连续发送N个数据帧,但当检测到错误时,需要回退并重传从出错帧开始的所有N个帧。这种机制实现简单但效率较低,特别是在高误码率环境下,大量重传会导致吞吐量显著下降。
选择重传(SR)协议通过只重传出错帧来提升效率。接收方可以缓存乱序到达的正确帧,待缺失帧重传成功后一并交付。SR协议能最大化信道利用率,但实现复杂度较高,需要维护每个帧的发送状态和接收缓存。
停止等待(SW)是最简单的ARQ形式,发送方每发一帧就等待对应ACK。其吞吐量最低但实现最简单,适合对时延不敏感的场景。由于每次只传输一帧,其BLER表现与物理层误码率直接相关。
吞吐量方面,SR协议在高信噪比条件下接近理想值,GBN次之,SW最低。但随着信道质量恶化,三者吞吐量都会下降,其中GBN因整窗重传机制下降最快。BLER性能则与协议无关,主要取决于物理层纠错能力,但高效ARQ能通过快速重传来提升等效BLER。
实际系统设计需要在实现复杂度和性能间权衡:资源受限设备可能选择GBN,而高性能系统倾向采用SR。现代通信系统常将这些基本ARQ与混合ARQ(HARQ)结合使用,以同时获得可靠性和频谱效率的提升。