[發明專利]一種面向能量捕獲電磁納米網絡的差錯控制方法

有效

• 申請號: 201810673025.6
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN109039535B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 姚信威;馬得寶;王超超;李強
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L1/08;H04L12/26;H04B10/90
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 郭薇

本發明涉及一種面向能量捕獲電磁納米網絡的差錯控制方法，在每次發送數據包之前對節點的當前能量進行判斷，當能量大于等于設定的檢測模式能量閾值時允許進行數據包發送，在每次發送數據包之前發送測試包對當前信道狀況進行檢測，根據發送端收到的測試包反饋信息對信道狀況判斷，確定繼續進行信道檢測或開始發送數據包，并在數據包發送后根據反饋信息判斷本次數據傳輸是成功接收或需要重傳。本發明中，由于測試包大小遠小于數據包，在信道條件較差時，用測試包進行信道檢測后再判斷是否進行數據包發送，能夠提高節點能量的利用效率和數據包成功傳輸的概率，延長網絡的生命周期，信息冗余度較低，編譯碼效率較高，實現復雜度較低。

技術領域

本發明涉及通信技術和差錯控制的技術領域，特別涉及一種面向能量捕獲電磁納米網絡的差錯控制方法。

背景技術

電磁納米網絡是由許多在納米級或微米級的微小通信設備相互連接而組成的網絡。

納米技術為工程界提供了一套新的工具，用于設計和制造尺寸僅為幾百納米的新型設備，這些納米設備只能執行一些簡單的操作，如數據存儲、通信和計算等，然而通過將幾個納米設備集成到一個實體中，可以制造先進的納米機器，且由于單個納米機器的尺寸只有約幾立方微米，使得其具有在許多領域中得以應用的潛力，如醫學領域的藥物輸送系統和癌癥檢測、環境領域的空氣污染控制和生物降解、軍事領域的化學防護等。

近年來，隨著基于石墨烯的納米電子學領域的快速發展，太赫茲頻段被推薦作為納米設備的通信頻段。太赫茲頻段的可用帶寬范圍為0.1THz-10.0THz，然而，由于太赫茲頻段存在非常嚴重的分子吸收，尤其是水分子的吸收，導致其傳播損耗非常高，進而通信距離很短，也很容易造成傳輸差錯，另外，由于納米設備的尺寸限制，其能儲存的能量也十分有限，這就對網絡中的差錯控制方法提出了挑戰。

在傳統的無線通信網絡中，最常用的差錯控制機制通常分為三種，分別是自動重傳請求(Automatic Repeat reQuest，ARQ)、前向糾錯(Forward Error Correction，FEC)編碼和混合自動重傳請求(Hybrid Automatic Repeat reQuset，HARQ)。

ARQ是利用循環冗余校驗技術來判斷數據包是否被正確接收，由于存在反饋機制，接收端須向發送端發送ACK(ACKnowledgment)或NACK(Negative ACKnowledgment)反饋信息，其在編譯碼時復雜性很低且容易實現，但在頻繁的信道出錯和重傳的情況下，ARQ技術將會有明顯的時延，因為其需要大量的時間去捕獲能量開始新的傳輸。故在這種情況下，ARQ技術實時性和連貫性較差。

FEC技術是通過在發送的數據包中增加一定長度的校驗位，來幫助接收端將出錯的數據位恢復到原始數據位，提高了接收端的檢錯和糾錯能力，然而，由于增加了校驗位，其信息冗余度和數據傳輸的能量消耗均增大，編碼的復雜度較大且效率較低。

HARQ是將ARQ和FEC結合起來，以提高對錯誤數據的恢復能力，HARQ不僅綜合了ARQ和FEC的優點，還降低了數據誤碼率，然而，雖然它在一定范圍內具有自動糾錯的能力，但若超出了這個范圍，發送端則需要重傳出錯的數據，在接收端無法正確的進行糾錯而發送端又需要頻繁的重傳數據包時，將造成極大的能量消耗和時延。