[发明专利]ad hoc网络中支持MIMO的拓扑未知广播传输多址接入方法

说明书

技术领域

本发明涉及多输入多输出(MIMO)技术和无线多跳自组织网络广播传输领域，具体地说是一种ad hoc网络中支持MIMO的拓扑未知广播传输多址接入方法。该方法用于在无需全网拓扑信息的情景下实现广播业务的成功发送，提高网络的容量，同时实现网络的性能不随网络的变化而发生很大的降低。

背景技术

Ad hoc超3G的一个主要特性，是一种不需要固定基础设施支撑的、由若干地理上分散的移动节点组成的自组织无线网络，这些节点可以自由地进入和离开网络，也可以在网络中自由移动。MIMO系统可以看作发送端和接收端均配备了多天线的系统，其核心思想是发送天线阵列和接收天线阵列联合以降低误码率或提高数据传输速率。近来，多输入多输出技术(MIMO)已经得到快速地发展，也越来越受到人们重视，并且已经应用到ad hoc网络中。MIMO系统已经在物理层被广泛的研究，然而，它的有效性和性能加强只有通过合理的设计高层，如MAC层，才能有效地得到加强。

基于当前支持MIMO的多址协议需要知道全网拓扑，现有技术MIMO-TTR是一种适合多跳ad hoc网络的支持MIMO的拓扑未知预约时分多址接入协议。该协议基于时分多址的帧结构，每个时隙分为预约阶段和数据传输阶段。通过预约，每个节点在其分配的无冲突时隙并行发送最大数据流，并以一定概率利用其分配时隙中的冲突时隙和未分配时隙中的空闲时隙而发送一部分数据流。该协议不需知道全网的拓扑结构，因而便于实现和适合于分布式应用。利用文献Ju J H and Victor O K Li.An Optimal Topology-Transparent Scheduling Method inMultihop Packet Radio Networks[J].IEEE/ACM Transactions on Networking，1998，6(3)：298-306.提供的GRAND算法为网络中的每个节点分配若干个时隙，每时隙分RTS，CTS，DATA和ACK阶段，该技术的帧结构和时隙结构如图1所示。虽然该技术是拓扑未知的，但是其主要是针对单播业务进行设计，并不适用于广播业务。

针对当前支持MIMO的多址协议仅支持点对点传输，现有技术“多跳ad Hoc网络中支持MIMO的广播传输时分多址接入协议”可以有效支持广播传输。其核心算法是保证每个节点无冲突传输广播业务且保证最小帧长的时隙调度算法。该技术的主要方案如下：时隙调度分两个阶段：第一阶段，每个节点在一帧中只分配一个时隙，从而获得最小帧长；第二阶段，尽量分配给每个节点更多的时隙。由于有更大度的节点的干扰节点会更多，从而在选择时隙上有更多的限制，因此应当首先为这些节点分配时隙，以提高它们获得更多时隙的机会。因此，为了获得公平调度，每个节点以节点度按降幂分配，在每轮分配中，每个节点仅分配一个时隙。在分配时隙过程中，采用剩余时隙自由度来衡量选择时隙的优先权。具体算法执行步骤和举例分析见“多跳ad hoc网络中支持MIMO的广播传输调度算法”，李建东，张光辉，陈艳羽，李长乐，张文柱.《西电学报》，33(4)：580-583，2006年8月。该技术虽然可以支持广播业务，但是它却需要知道网络的拓扑信息，不适合在ad hoc网络中使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术“MIMO-TTR”不能有效支持广播，而现有技术“多跳ad Hoc网络中支持MIMO的广播传输时分多址接入协议”虽然支持广播业务但却需要全网拓扑信息的不足之处，提出一种无需全网拓扑信息的支持广播业务的多址接入协议。