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CN108064066A - 一种无线自组织网mac层协作最优中继选择方法 - Google Patents

一种无线自组织网mac层协作最优中继选择方法 Download PDF

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Publication number
CN108064066A
CN108064066A CN201810030510.1A CN201810030510A CN108064066A CN 108064066 A CN108064066 A CN 108064066A CN 201810030510 A CN201810030510 A CN 201810030510A CN 108064066 A CN108064066 A CN 108064066A
Authority
CN
China
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node
relay node
packet
candidate relay
relay
Prior art date
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Pending
Application number
CN201810030510.1A
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English (en)
Inventor
陈明
张祥
王银露
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
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Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
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Publication of CN108064066A publication Critical patent/CN108064066A/zh
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/22—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing using selective relaying for reaching a BTS [Base Transceiver Station] or an access point
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种无线自组织网MAC层协作最优中继选择方法，包括：(1)每个候选中继节点侦听源节点发送的RTS分组和目的节点发送的CTS分组；(2)当侦听到RTS分组时，根据侦听到的RTS分组估计源节点到候选中继节点的瞬时信道参数as,i；(3)当侦听到CTS分组时，根据CTS分组估计候选中继节点到目的节点的瞬时信道参数ai.d，并立即设置定时器；(4)当候选中继节点定时器减到0时，如果信道空闲，则立即发送携带自身以及协作信息的flag分组；如果期间侦听到其他节点发送的flag分组或者目的节点发出的广播分组，则当前候选中继节点退出中继竞选。本发明不需要事前知道网络的拓扑结构的条件下，每个中继节点仅对本地信道做测量，能够快速选择出最优的中继节点。

Description

一种无线自组织网MAC层协作最优中继选择方法
技术领域
本发明涉及MAC层协作领域，尤其涉及一种无线自组织网MAC层协作最优中继选择方法。
背景技术
无线自组织网MAC层协作中最基本的也是最关键的问题是：协作或者不协作，即何时协作；如果协作，如何选择最好的协作节点。前者需要节点知道所在网络环境(如信道条件等)以及其他节点位置，但这对于节点频繁移动的网络(如ad-hoc网络)来说是非常具有挑战性的。尤其在ad-hoc中，没有中央控制器，很难及时获得CSI，其实时性也很难保证。在协作通信中，最简单的场景是单中继单向中继系统中，从M个可以使用的中继节点中选择一个最优的节点来协作源和目的节点传输，因此选择最优协作节点的协议的优与劣直接决定着协作带来的收益。
为解决此问题，已有大量的方法被提出，如通过侦听控制节点的传输，建立邻接点的信息表，中继节点或者源节点可根据传输情况以及信息表决定是否需要协作。但在移动网络中，信息表中的信息往往是滞后的，很多时候都是过时的信息，如果需要获得实时信息，将增加系统的更多开销；为此一种负反馈的方法被提出，当源和中继节点收到目的节点发送的NACK时，将会触发协作传输，相比于前者，更适合时变信道的网络。此外当需要协作时，为了更快的选出一个最优的中继节点，需要一个合适的中继选择算法。中继选择算法不但保证选择最优的中继节点，还应该考虑到隐藏和暴露终端问题、移动环境自适应问题、以及选择尽可能降低冲突等问题。目前已有的中继节点算法可以分为主动方案(proactiveschemes)和被动方案(reactive scheme)。主动方案中每个节点通过侦听周围节点的控制分组，建立节点的信息表，并且定期广播自己的信息表，源节点需要协作时，通过查找信息表找到最好的中继节点，当信道的变化快于信息表的跟新的时候，此方法将失效。另外每个节点需要大量的缓冲区存储邻接点的信息，增加内存消耗，此类方案主要有Z.Hao andC.Guohong提出的rDCF、L.Pei等提出的CoopMAC，M.Khalid等人提出的2rcMAC、Q.Chen等提出的D-CoopMAC。被动方案是基于瞬时信道的信息，如果源和目的直接传输失败，有能力协作的中继节点自动进入竞争最优中继节点阶段，因此被动方案更能适应于移动网络中，但是中继节点的选择过程会带来系统的开销，此类方案主要有G.Tao等人提出的CRBAR，Z.Yong等人提出的LC-MAC、S.Hangguan等人提出的Cross-layer MAC。此外在不需要网络拓扑信息的情况下，Bletsa等人提出了基于网络路径选取的一种简单的协作分集方法。由于是对瞬时信道的条件的测量，而不是依赖于协作表，所以这种方法可以使用于无线自组织网络中。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种无线自组织网MAC层协作最优中继选择方法。
技术方案：本发明所述的无线自组织网MAC层协作最优中继选择方法包括：
(1)每个候选中继节点侦听源节点发送的RTS分组和目的节点发送的CTS分组；
(2)当候选中继节点侦听到RTS分组时，根据侦听到的RTS分组估计源节点到候选中继节点的瞬时信道参数as,i；
(3)当候选中继节点侦听到CTS分组时，根据CTS分组估计候选中继节点到目的节点的瞬时信道参数ai.d，并立即设置一个定时器，定时器初始值为其中λ是一个常量，单位为ms，hi为两个路径中的最差信道，即取as,i和ai.d的最小值hi＝min{|asi|2,|aid|2}；
(4)当候选中继节点定时器减到0时，如果此时信道空闲，则作为中继立即发送携带自身以及协作信息的flag分组；如果期间侦听到其他节点发送的flag分组或者目的节点发出的广播分组，则当前候选中继节点选择退出中继竞选。
其中，所述flag分组用于通知所有的候选中继节点，已选择最优的中继节点。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明提出了一种无线自组织网MAC层协作最优中继节点选择方案，不需要事前知道网络的拓扑结构的条件下，每个中继节点仅对本地信道做测量，在系统需要协作时，能够快速选择出最优的中继节点。
附图说明
图1是本发明所适用的单中继单向中继传输系统模型图。
具体实施方式
一、技术问题
本实施例的场景为：单中继单向中继传输系统模型如图1所示。从M个可选中继节点中选择一个最优节点来协作源和目的传输，as,d、as,i、ai,d分别表示对源到目的节点、源到中继节点i以及中继节点i到目的节点的信道参数值，在无线自组织网中，他们随时间变化，可将变化速率建模为与信道相干时间成反比的多普勒频移。|as,d|2、|as,i|2、|ai,d|2分别表示各个相应信道增益。在瑞利衰落信道中，假设对任意i∈[1,M]，as,i、ai,d是独立瑞利随机变量(不是同分布)，因此|as,i|2、|ai,d|2是独立指数随机变量，其分布参数用βi,1、βi,2表示，因此有
技术问题主要如下：如何选择最优中继节点。最优中继节点如何进行协作。如何降低最优中继选择冲突概率。
二、技术方法
为了解决上述技术问题，本实施例提供了一种无线自组织网MAC层协作最优中继选择方法，包括：
(1)每个候选中继节点侦听源节点发送的RTS分组和目的节点发送的CTS分组；
(2)当候选中继节点侦听到RTS分组时，根据侦听到的RTS分组估计源节点到候选中继节点的瞬时信道参数as,i；
(3)当候选中继节点侦听到CTS分组时，根据CTS分组估计候选中继节点到目的节点的瞬时信道参数ai.d，并立即设置一个定时器，定时器初始值为其中λ是一个常量，单位为ms，hi为两个路径中的最差信道，即取as,i和ai.d的最小值hi＝min{|asi|2,|aid|2}；
(4)当候选中继节点定时器减到0时，如果此时信道空闲，则作为中继立即发送携带自身以及协作信息的flag分组；如果期间侦听到其他节点发送的flag分组或者目的节点发出的广播分组，则当前候选中继节点选择退出中继竞选。其中，所述flag分组用于通知所有的候选中继节点，已选择最优的中继节点。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (2)

1.一种无线自组织网MAC层协作最优中继选择方法，其特征在于该方法包括：
(1)每个候选中继节点侦听源节点发送的RTS分组和目的节点发送的CTS分组；
(2)当候选中继节点侦听到RTS分组时，根据侦听到的RTS分组估计源节点到候选中继节点的瞬时信道参数as,i；
(3)当候选中继节点侦听到CTS分组时，根据CTS分组估计候选中继节点到目的节点的瞬时信道参数ai.d，并立即设置一个定时器，定时器初始值为其中λ是一个常量，单位为ms，hi为两个路径中的最差信道，即取asi和ai.d的最小值hi＝min{|asi|2,|aid|2}；
(4)当候选中继节点定时器减到0时，如果此时信道空闲，则作为中继立即发送携带自身以及协作信息的flag分组；如果期间侦听到其他节点发送的flag分组或者目的节点发出的广播分组，则当前候选中继节点选择退出中继竞选。
2.根据权利要求1所述的无线自组织网MAC层协作最优中继选择方法，所述flag分组用于通知所有的候选中继节点，已选择最优的中继节点。
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