[发明专利]用于随机接入时隙化自组织网络中的节能包冲突解析方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种用于随机接入时隙化自组织(Ad Hoc)网络中的节能包冲突解析方法，具体是一种适用于采用随机接入方式的时隙化Ad Hoc网络中的基于虚拟多入多出技术的具有节能特性的包冲突解析方法。

背景技术

由于Ad Hoc网络环境的限制，节点一般只能采用电池供电，而且当电力耗尽后更换电池或充电是非常困难的。在这样的条件下，对于此类能量受限的Ad Hoc网络而言，在保证网络性能的前提下尽可能延长网络寿命成为一个关键问题。目前在Ad Hoc网络应用最为广泛的节能机制是休眠，但休眠机制只适用于数据业务较少的网络中，这是因为如果网络中的数据业务长期处于繁忙状态，强行采用休眠机制反而会因为节点频繁的开启和关闭动作带来额外开销，甚至加快节点的硬件损坏，因此在这样的情况下休眠机制是不适用的。此外，由于数据业务繁忙，在采用随机接入方式的时隙化Ad Hoc网络中将会出现频繁的多节点冲突，这是无法彻底避免的情况，而传统的包冲突解析方法采用的是抛弃重传策略，这造成了节点能量和时间资源的浪费。近年来虚拟多入多出(Virtual MIMO，V-MIMO)技术的引入为解决这类问题开辟了新途径，引起了人们的广泛关注。协同通信(Cooperative Communication)和网络辅助分集多址接入(Network-assistedDiversity Multiple Access，NDMA)都是新兴的虚拟多入多出技术。协同通信允许网络中的各节点共享彼此间的天线以构建V-MIMO系统，可以有效地获得空间分集增益，而NDMA利用网络节点构建时间V-MIMO信道，从而使系统获得时间分集增益。

经对现有技术的文献检索发现，2005年，Lin和Petropulu等人在《IEEETransaction on Signal Process》vol.53，No.12，pp.4675-4684，December.2005上发表的“A new wireless network medium access protocol based oncooperation”(IEEE信号处理学报2005年12月，第53卷，4675页到7684页，一种新的基于协同的无线网络媒体接入协议)之中，将协同通信和NDMA技术融合后，首次提出了一种基于V-MIMO技术的包冲突解析方法，称为ALLIANCES方法。由于同时得到了空间和时间双重分集增益，所以ALLIANCES方法的性能与ALOHA及纯NDMA方法相比有显著提升，能够更有效地解决数据包冲突问题。但是，ALLIANCES方法中采用的协同节点选择算法——预定序列法存在较大不足，构建满秩V-MIMO矩阵所需要的时间较长，影响了网络的整体寿命，从而使得方法的性能差强人意。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种用于随机接入时隙化自组织网络中的节能包冲突解析方法，通过选择协同节点，在构建出性态较好的V-MIMO矩阵从而获得较好的传输性能的同时，有效地延长了网络整体寿命，充分发挥了基于V-MIMO技术的包冲突解析方法的优势。此外，本发明无需对网络中节点及现有的协议作较大改动，减小了实现开销。

本发明的适用范围是采用随机接入方式的时隙化Ad Hoc网络。在类似网络中均有节点能量汇报机制存在，节点能量汇报机制是指网络中的每个节点定期地向中心接入点汇报剩余能量情况。一般地，该信息被用作网络分簇的根据或其他用途。在本发明中，节点的剩余能量情况被用来作为协同节点选择算法的根据，在不增加系统额外开销的同时，获得了较明显的性能增益。在本发明中需要强调以下几点：第一，本发明要求网络中的各个节点在自己不发送数据包的情况下，保持监听信道，以便能够接收其在冲突发生时隙接收到的由各个源节点数据包组成的混合数据包；第二，在本发明中，要求每个节点配备一定容量的存储器，以便存储混合数据包；第三，本发明对网络中的同步有着严格要求；第四，在中心接入点处需要准确的信道估计结果，以便为串行干扰消除算法提供性能保证；第五，所有节点采用同样的调制方式，但可以采用不同的调制阶数；第六，在本发明中，所谓源节点是指作为独立信源发送自己数据包并卷入冲突的节点，所谓空闲节点是指除了各源节点和中心接入点之外的其它节点，所谓协同节点是指在协同传输期中转发其他节点数据包的空闲节点或重发自身数据包的源节点。

本发明是通过以下技术方案实现的：