[發(fā)明專利]基于時分多址(TDMA)的功率控制認知MAC協(xié)議的實現(xiàn)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910023860.6
• 申請日: 2009-09-14
• 公開（公告）號: CN101651969A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發(fā)明（設計）人: 任品毅;王熠晨;吳廣恩;尹穩(wěn)山;汪瑞;魏莉;呂福順
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04W28/18
• 分類號: H04W28/18;H04W72/04;H04W80/02;H04W84/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 徐文權

1.基于時分多址(TDMA)的功率控制認知MAC協(xié)議的實現(xiàn)方法，其特征在于：

1)首先，網(wǎng)絡采用同步方式，將時間劃分為包含一個預留幀RF、多個信息幀IF和一個確認幀AF組成的超幀，每個預留幀RF包含一個感知時隙SS和多個預留時隙RS，每個信息幀IF和確認幀AF包含與預留時隙RS數(shù)量相同的信息時隙IS和確認時隙AS，預留時隙RS、信息時隙IS和確認時隙AS一一對應，每個預留時隙RS中包含多個預留周期RC，節(jié)點在預留周期RC內(nèi)通過預留申請/預留確認/決定發(fā)送三步握手方式完成預留時隙RS預留，并在該超幀內(nèi)的對應信息時隙IS中傳輸數(shù)據(jù)分組，在對應確認時隙AS內(nèi)傳輸確認ACK分組；

2)其次，每個節(jié)點均維護兩張列表：數(shù)據(jù)分組信道使用列表CUL-D和ACK分組信道使用列表CUL-A，分別記錄初級用戶和鄰居節(jié)點在該超幀內(nèi)的信道和功率使用情況；

3)再次，當節(jié)點i有數(shù)據(jù)分組需要向目的節(jié)點j發(fā)送時，兩節(jié)點通過下述三個階段，完成時隙預留：

a.預留申請階段：源節(jié)點i檢查自身維護的數(shù)據(jù)分組信道使用列表CUL-D和ACK分組信道使用列表CUL-A中是否都存在未被初級用戶占用的可用信道，若存在，以最大功率P_max-s向目的節(jié)點j發(fā)送攜帶有自身即節(jié)點i的數(shù)據(jù)分組信道使用列表CUL-D和ACK分組信道使用列表CUL-A的預留申請分組；否則節(jié)點i在該超幀內(nèi)將不再參與競爭；

b.預留確認階段：若目的節(jié)點j成功接收源節(jié)點i發(fā)送的預留申請分?組，對比自己即節(jié)點j的數(shù)據(jù)分組信道使用列表CUL-D、ACK分組信道使用列表CUL-A和節(jié)點i的數(shù)據(jù)分組信道使用列表CUL-D、ACK分組信道使用列表CUL-A，尋找用于傳輸數(shù)據(jù)分組和ACK分組的公共可用信道集，分別記為Ω_D(i，j)和Ω_A(i，j)；若Ω_D(i，j)和Ω_A(i，j)均不為空集，則目的節(jié)點j首先對Ω_D(i，j)中的所有數(shù)據(jù)信道計算所需的數(shù)據(jù)分組發(fā)送功率，并根據(jù)計算結果確定數(shù)據(jù)分組傳輸信道；隨后節(jié)點j以相同的方式對Ω_A(i，j)中的所有數(shù)據(jù)信道計算所需的ACK分組發(fā)送功率，并確定ACK分組傳輸信道；

若上述過程能夠確定滿足要求的數(shù)據(jù)分組傳輸信道即在該信道上源節(jié)點i所需的發(fā)送功率不超過其在該信道上所允許的最大發(fā)送功率和ACK分組傳輸信道即在該信道上目的節(jié)點j所需的發(fā)送功率不超過其在該信道上所允許的最大發(fā)送功率，則目的節(jié)點j向節(jié)點i發(fā)送攜帶這些信息的預留確認分組，若Ω_D(i，j)和Ω_A(i，j)有一個為空集或在上述過程中沒有選出滿足條件的數(shù)據(jù)信道，目的節(jié)點j則向節(jié)點i發(fā)送預留失敗分組，節(jié)點i接收到該分組后，不會在該預留時隙RS內(nèi)余下的預留周期RC中嘗試與目的節(jié)點j建立預留；

c.決定發(fā)送階段：若節(jié)點i成功接收目的節(jié)點j發(fā)送的預留確認分組，則向目的節(jié)點j回復一個所含內(nèi)容與預留確認分組相同的決定發(fā)送分組，對該預留時隙RS的預留完成；

4)最后，偵聽到預留確認分組或決定發(fā)送分組的鄰居節(jié)點按下述過程更新自身數(shù)據(jù)分組信道使用列表CUL-D和ACK分組信道使用列表CUL-A中的相關信息；

a.偵聽預留確認分組：設另一節(jié)點k偵聽到目的節(jié)點j向源節(jié)點i發(fā)?送的預留確認分組，若另一節(jié)點k已經(jīng)成功預留該預留時隙RS，則不做任何處理；否則檢查預留確認分組中記錄的源節(jié)點i與目的節(jié)點j確定的數(shù)據(jù)分組傳輸信道DC_DATA(i，j)和ACK分組傳輸信道DC_{ACK(j，i)}分別在自身數(shù)據(jù)分組信道使用列表CUL-D和ACK分組信道使用列表CUL-A中的狀態(tài)，按下述過程處理：

若DC_DATA(i，j)在數(shù)據(jù)分組信道使用列表CUL-D中的信道狀態(tài)為”1”即該信道被初級用戶占用，則不做任何處理；否則計算在該信道上允許的最大發(fā)送功率?

若DC_{ACK(j，i)}在ACK分組信道使用列表CUL-A中的信道狀態(tài)為”1”即該信道被初級用戶占用，則不做任何處理；否則計算在該信道上的最小接收功率?若?則將對應的最小接收功率設置為”∞”，表明該信道已不能用來接收ACK分組；

b.偵聽決定發(fā)送分組：假設另一節(jié)點m偵聽到源節(jié)點i向目的節(jié)點j發(fā)送的決定發(fā)送分組，若另一節(jié)點m已成功預留該預留時隙RS，則不做任何處理；否則進行如下操作：

若源節(jié)點i與目的節(jié)點j確定的數(shù)據(jù)分組傳輸信道DC_{DATA(i，j)}在數(shù)據(jù)分組信道使用列表CUL-D中的信道狀態(tài)為“1”即該信道被初級用戶占用，則不做任何處理；否則更新數(shù)據(jù)分組信道使用列表CUL-D中該信道對應的“最小接收功率”；

若源節(jié)點i與目的節(jié)點j確定的ACK分組傳輸信道DC_{ACK(j，i)}在ACK分組信道使用列表CUL-A中的信道狀態(tài)為“1”即該信道被初級用戶占用，則不做任何處理；否則更新ACK分組信道使用列表CUL-A中該信道對應的“最大發(fā)送功率”。?

2.根據(jù)權利要求1所述的基于TDMA的功率控制認知MAC協(xié)議的實現(xiàn)方法，其特征在于：所說的目的節(jié)點j確定數(shù)據(jù)分組發(fā)送功率和ACK分組發(fā)送功率的計算按以下步驟進行：

節(jié)點j根據(jù)預留申請分組的發(fā)送功率P_max-s和接收功率?按計算公共控制信道上節(jié)點i至節(jié)點j間的路徑增益h_ij(0)；

隨后節(jié)點j對Ω_D(i，j)中的所有數(shù)據(jù)信道進行如下操作，假設節(jié)點間是地面反射模型：

h_ij(k)＝h_ij(0)×(f₀/f_k)²k∈Ω_D(i，j)

k∈Ω_D(i，j)

通過上面兩個式子，可以由節(jié)點i至j在公共控制信道上的路徑增益h_ij(0)得到節(jié)點i至j在DC_k上的路徑增益h_ij(k)，并且可以由節(jié)點j在DC_k上成功接收數(shù)據(jù)分組所需的最小功率和h_ij(k)＝h_ij(0)×(f₀/f_k)²中得到的路徑增益h_ij(k)計算出節(jié)點i在DC_k上所需的發(fā)射功率P_ij(k)；

節(jié)點j所選擇用于傳輸數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)信道如下所示：

式中?保證了節(jié)點i按照功率P_ij(DATA(i，j))向節(jié)點j發(fā)送數(shù)據(jù)分組不會影響已經(jīng)成功預留DC_DATA(i，j)的其它鄰居節(jié)點在該時隙內(nèi)接收數(shù)據(jù)分組，按照相同的過程，節(jié)點j可以確定ACK分組的傳輸信道和功率。?