[發(fā)明專利]支持協(xié)作通信的雙贏傳輸介質共享方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710861522.4
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107509254A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設計）人: 馮姣;李鵬;周華
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08;H04L5/00;H04W40/08
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務所32241
• 代理人: 趙贊贊

技術領域

本發(fā)明涉及通信技術領域，尤其涉及一種支持協(xié)作通信的雙贏傳輸介質共享方法。

背景技術

在協(xié)作通信的概念里，除了源節(jié)點和目的節(jié)點，還有一個新的角色——中繼節(jié)點。中繼節(jié)點能夠為源節(jié)點轉發(fā)數(shù)據(jù)給目的節(jié)點。協(xié)作通信利用中繼節(jié)點的幫助改善源節(jié)點與目的節(jié)點間的通信質量，如提高傳輸速率、降低節(jié)點的能量損耗或者擴展傳輸范圍等。但是被廣泛應用的傳統(tǒng)的介質訪問控制協(xié)議，例如IEEE802.11協(xié)議規(guī)定的帶有沖突避免的載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance,CSMA/CA)，只能支持源節(jié)點與目的節(jié)點之間的雙方通信，無法支持由源節(jié)點、中繼節(jié)點以及目的節(jié)點參與的協(xié)作通信。此外，傳統(tǒng)的介質訪問控制協(xié)議不支持源節(jié)點在眾多候選中繼節(jié)點中選擇最佳中繼節(jié)點。因此，設計一種能夠支持源節(jié)點、中繼節(jié)點以及目的節(jié)點間協(xié)作通信并且支持選擇最佳中繼節(jié)點的傳輸介質訪問協(xié)議非常必要。

現(xiàn)有能夠支持協(xié)作通信的傳輸介質訪問協(xié)議，例如CoopMAC，假設中繼節(jié)點同意無私地為源節(jié)點轉發(fā)數(shù)據(jù)。但是該假設是不實際的。現(xiàn)實中，中繼節(jié)點作為一個用戶也會需要發(fā)送自己的數(shù)據(jù)。因此，中繼節(jié)點具有自私性，即中繼節(jié)點在為源節(jié)點轉發(fā)數(shù)據(jù)的時候也會考慮自身數(shù)據(jù)的發(fā)送需求以及自身的能量損耗。針對源節(jié)點與中繼節(jié)點的自私性，現(xiàn)有的國內外相關研究工作只是設計了不同的頻譜共享策略，但是這些頻譜共享策略存在以下兩個問題：1)沒有設計實現(xiàn)頻譜共享策略的介質訪問控制機制，即沒有設計相應的控制幀與數(shù)據(jù)幀的結構，也沒有設計不同的自私用戶間的幀收發(fā)時序；2)上述頻譜共享策略的設計目標或是提高傳輸速率或者是降低能量損耗，但是沒有即能夠提高傳輸速率又能夠降低能量損耗的頻譜共享策略。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種支持協(xié)作通信的雙贏傳輸介質共享方法，通過設計不同的自私用戶間的幀收發(fā)時序、退避算法以及設計不同類型幀的結構，解決現(xiàn)有的考慮了中繼節(jié)點自私性的協(xié)作通信方法不能同時實現(xiàn)提高協(xié)作通信網(wǎng)絡總的吞吐量和降低協(xié)作通信網(wǎng)絡總的能量損耗的技術問題。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種支持協(xié)作通信的雙贏傳輸介質共享方法，包括如下步驟：

步驟一、初始化階段：提供一源節(jié)點S、N個備選中繼節(jié)點R、一目的節(jié)點D，且R＝{R₁,R₂,…,R_N}，其中，N為正整數(shù)，所述目的節(jié)點D是所述源節(jié)點S和所述備選中繼節(jié)點R_i的共同目的節(jié)點，i∈N；當源節(jié)點S預發(fā)送數(shù)據(jù)給目的節(jié)點D時，所述源節(jié)點S首先監(jiān)聽信道狀態(tài)，如果信道在一個分布式幀間間隔DIFS內保持空閑狀態(tài)，則所述源節(jié)點S用最大發(fā)送功率P_max給目的節(jié)點D發(fā)送一個請求發(fā)送控制幀RTS；如果所述目的節(jié)點D成功接收所述請求發(fā)送控制幀RTS，則所述目的節(jié)點D在等待一個短幀間間隔SIFS后用最大發(fā)送功率P_max給所述源節(jié)點S發(fā)送清除發(fā)送控制幀CTS；如果所述源節(jié)點S沒有成功接收所述清除發(fā)送控制幀CTS，所述源節(jié)點S將重新監(jiān)聽信道狀態(tài)并傳輸所述請求發(fā)送控制幀RTS給所述目的節(jié)點D；

步驟二、中繼選擇階段：當源節(jié)點S成功接收清除發(fā)送控制幀CTS，初始化階段結束；源節(jié)點S在等待一個短幀間間隔SIFS之后，廣播其數(shù)據(jù)幀；所述數(shù)據(jù)幀的發(fā)送功率為P_S-data，傳輸速率為所述源節(jié)點S的目標速率(α>1)，其中，P_S-data＝ηP_max，η<1，α是源節(jié)點S的自私系數(shù)，是源節(jié)點S與目的節(jié)點D在無中繼節(jié)點幫助時的最大傳輸速率；所述目的節(jié)點D保存所述數(shù)據(jù)幀，并且通過幀合并將所述數(shù)據(jù)幀與隨后最佳中繼節(jié)點轉發(fā)的數(shù)據(jù)幀合并，從而獲得正確的源節(jié)點S的數(shù)據(jù)幀并且達到源節(jié)點S的目標速率