[发明专利]一种基于CDMA水声网络的媒质访问控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种媒质访问方法，特别涉及一种基于CDMA水声网络的媒质访问控制方法。

背景技术

水声网络主要用于海洋中的数据搜集、采样、环境监测、近岸探测、灾害阻止、海啸报警、导航援助、 分布式战术监测和矿产勘测。由于无线电波在水下只能在极其低的频率上(30-300Hz)传播，并且容易受 到散射影响。因此，水声网络的节点间通常使用声波进行无线通信。

媒质访问控制方法是水声网络研究的一个重要内容。与陆地无线信道相比，水声信道具有数据传输速 率低、频带资源有限、误码率高等特点。同时分布在水下的传感器节点通常携带的电池能量十分有限。因 此，如何高效地使用能量实现网络生命周期的最大化是水声网络面临的首要挑战。通常，水声网络的绝大 部分能量消耗在传感器节点的通信模块上。所以设计一种节能的媒质访问控制方法，在不影响吞吐量的前 提下，让网络通信更有效率，获得低信道接入时延是水声传感器网络协议设计需要重点考虑的问题。近年 来关于水声通信网络的媒质访问控制方法的研究成果主要包括了TDMA方案、时隙化FAMA协议和带有 碰撞避免的Aloha协议等。但是采用了这些方法的水声网络中数据包的碰撞率高，并且信道的利用率很低。

码分多址(CDMA)是水声网络中的很有前途的物理层和多址接入技术。它具有以下几个优点：(1) 对于频率选择性衰落具有鲁棒性。(2)在接收端采用Rake滤波技术可以补偿多径效应。(3)接收端的多用户检 测技术可以分辨出来自不同用户的信号。这些优点提高了信道的可重用性并且减少了包的重发。但是， CDMA系统性能容易受到远近问题的影响，会引起较强的多址干扰。

发明内容

本发明的目的就在于解决现有技术的缺陷，设计、研究了一种基于CDMA水声网络的媒质访问方法。

本发明的技术方案是：

一种基于CDMA水声网络的媒质访问控制方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)网络中用于传输的包分为控制包和数据包两种类型；控制包由“类型”、“接收节点序号”、“发送节 点序号”、“最大允许功率”、“发送功率”和“干扰容限”六个域组成，其中“类型”域可以为RTS、CTS 或ACK。数据包由“接收节点序号”、“发送节点序号”、“发送功率”和“数据信息”四个域组成，其中“数 据信息”域中保存着需要发送的数据信息。节点在传输控制包时采用一个公共扩频码，而传输数据包时采 用基于发送端的CDMA扩频码，即从一个节点发出的所有数据包都使用网络中唯一的码进行扩频，接收 端收到包以后使用对应的码字进行解扩。

(2)如果节点j要发送一个包给节点i，它首先在信道上以最大功率P_max，并使用公共扩频码来发送一 个RTS包，在这个RTS包的“最大允许功率”域中包含了最大允许功率等级P_max^(j)，这个功率为在不打断j 的邻居节点正在进行的接收的条件下，j可以使用的最大发送功率。

(3)收到RTS包以后，节点i使用已知的P_max值和实际的接收功率P_received^(ij)来估计该时刻j和i之间的信 道衰减值Gji=Preceived(ij)/Pmax,]]>由下式计算出最小发送功率P_min^(ji)：