采用ARQ的MIMO多跳网络中的分集-复用-延迟折中

我们研究了在渐近高信噪比（SNR）区间和有限SNR区间下，采用自动重传请求（ARQ）协议的半双工MIMO多跳网络在可靠性、数据速率和延迟之间的折中。我们提出了优化这些折中的新型ARQ协议设计。我们首先推导了高SNR区间下的分集-复用-延迟折中（DMDT），其中延迟仅由重传引起。该渐近DMDT表明，N节点网络的性能受限于最弱的三节点子网络，而三节点子网络的性能由其最弱链路决定，因此，最优ARQ协议需要通过最优分配ARQ窗口大小来均衡每条链路上的性能。这种均衡通过我们提出的一种新型可变块长（VBL）ARQ协议来实现，该协议达到了最优DMDT。然后，我们考虑了有限SNR区间下的DMDT，其中延迟由ARQ重传和排队共同引起。在施加端到端延迟约束的条件下，我们通过将信息中断分析与排队网络分析相结合的方法推导消息错误概率，刻画了固定ARQ协议的有限SNR DMDT。截止期违反概率的指数表明，系统性能再次受限于最弱的三节点子网络。排队延迟改变了对最优ARQ设计的考量：更多的重传通过降低信息中断概率来减少解码错误，但也可能由于延迟截止期违反而增加消息丢弃率。因此，最优ARQ应在平衡链路性能的同时避免显著延迟。