[發明專利]基于網絡分配向量的移動自組織網絡多用戶協同發送方法

在審

• 申請號: 202011016950.5
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112188565A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 樸德江;蔣軼;孫建宇;龐井明
• 申請（專利權）人: 江蘇中利電子信息科技有限公司
• 主分類號: H04W28/22
• 分類號: H04W28/22;H04W52/24;H04W52/26;H04W74/08;H04B7/0452;H04W74/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 朱林

本發明公開了基于網絡分配向量的移動自組織網絡多用戶協同發送方法，通過RTS/CTS獲得信道狀態信息，以完成自適應速率選擇和功率控制，并基于更新網絡分配向量的回避算法維護多對節點間的同時同頻通信鏈路；通過設計與其相配適的媒體接入控制層協議，在一跳范圍內允許多個節點同時傳輸，充分發揮出MIMO技術同時建立多條鏈路的能力，實現多用戶同時傳輸的功能，以提升移動自組織網絡的吞吐量等性能。

技術領域

本發明涉及一種基于網絡分配向量的移動自組織網絡多用戶協同發送方法，屬于移動自組織網絡技術領域。

背景技術

移動自組織網絡(Mobile Ad Hoc Network,MANET)是一種分布式的無線網絡，又被稱為無線自組織網絡(Wireless Ad Hoc Network,WANET)，具備去中心化、點對點、自組織、自愈等特征。它不需要預先建設基站或無線接入點等基礎設施，而是由網絡中每個節點自發地組織起來，其路由算法會根據鏈路狀況動態確定由哪些節點中轉數據。這種方式避免了復雜的基礎設施建設和管理，使移動設備可以隨時隨地創建和加入網絡。

多天線MIMO技術不但能夠提高點對點通信的傳輸效率，而且能在無線網絡通信場景中實現空分多址，并發傳輸多路數據流，提高網絡吞吐效率。將MIMO技術應用于移動自組織網絡中，可以獲得通信性能的顯著提升。但MIMO作為一種物理層技術，當它被整合到移動自組織網絡中時，影響到的不僅是物理層，還包括媒體接入控制層(MAC)。

MAC層常用的分布式接入方法為載波偵聽多路訪問及沖突避免協議，即CSMA/CA，通過發送數據包前的隨機回退降低沖突概率，并通過二進制指數退避算法保證了協議在復雜情況下的魯棒性。為解決隱藏終端問題所引入的RTS/CTS機制，通過發送節點廣播RTS控制幀，接收節點廣播CTS控制幀，告知無關節點即將進行的數據傳輸，協調無關節點進入虛擬載波監聽狀態主動靜默以降低干擾。

考慮到多天線MIMO系統通過波束賦形編碼技術可實現并發傳輸多路數據流，且僅允許單一用戶發送信號，回退時間和RTS/CTS等控制信息的開銷很大。而RTS/CTS機制具備的良好的可擴展性，能夠在保證向后兼容性的同時，通過使用預留字段、擴充功能等方式，使用戶具備知曉復雜網絡情況的潛力，實現聯合物理層和MAC層的自適應速率選擇和功率控制，并有效發揮出MIMO技術具備的同時建立多條鏈路的能力，實現多用戶同時傳輸的功能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于網絡分配向量的移動自組織網絡多用戶協同發送方法，充分發揮出MIMO技術同時建立多條鏈路的能力，實現多用戶同時傳輸的功能，以提升移動自組織網絡的吞吐量等性能。

為解決上述技術問題，本發明基于網絡分配向量的移動自組織網絡多用戶協同發送方法：

第一部分：

本發明的第一部分，支持多用戶同時傳輸的MAC層接入算法，通過對NAV機制和CSMA/CA回避算法的改進得來。傳統CSMA/CA協議，節點i記錄通過RTS/CTS獲知的網絡中其它節點請求的會話時間，將其設置為虛擬載波偵聽狀態的結束時間。為了保留更多信息，本發明記錄即將或正在進行會話的節點對數量NAV，以及所有預計其它節點成功收到ACK后結束會話的時間t_end。具體步驟如下：

第一步，在有RTS/CTS機制的CSMA/CA協議基礎上，發送節點先發送RTS,告知其他節點它自己需要發送的數據比特數，即其包含請求傳輸的比特數信息B_request。接收節點收到RTS后，回復CTS時，為了進一步優化多對用戶同時通信時的系統性能，正在通信的節點可依照周邊信道環境告知發送節點做出適當的速率選擇和功率控制，按照本發明的第二部分，進行物理層和MAC層的聯合自適應速率選擇和功率控制，即按照第二部分進行物理層和MAC層的聯合自適應速率選擇和功率控制，并由速率選擇和RTS中請求的數據比特數得到數據包的時間長度T_data。