[发明专利]保证服务质量的协作信道接入方法及协作通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种保证服务质量的协作信道接入方法及协作通信系统，属于无线通信技术领域。

背景技术

在无线通信中，信道衰落以及信道质量变差等因素，都会导致通信质量降低，通信范围缩小。在这种情况下，为了保证节点之间的通信，通常采用增大节点发射功率的方式，但发射功率的增加不仅会带来不必要的干扰，更会消耗大量的能量。另一种解决方式是采用节点中继的方式，即节点间通过一个或多个节点进行一次或多次中继，从而实现多跳通信。目前，多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，简称：MIMO)系统可以在发射功率一定的情况下提供较大的分集增益、大大改善通信质量、扩大通信范围，因此受到广泛的关注。不过，由于尺寸大小和成本等原因，小型移动终端通常只配有单根天线，并不能获得MIMO技术所带来的优势。协作通信技术可以使具有单根天线的移动节点按照一定方式共享其他移动节点的天线，从而获得类似于MIMO系统中的空间分集增益，大大提高了网络的传输容量。在协作通信的技术中，质量好、资源丰富的用户在较小牺牲的前提下，可以协助信道质量差、资源短缺的用户改善通信状况，提高性能，实现网络资源的共享。

由于协作通信技术带来诸多好处，目前已经有很多信道接入或媒质接入控制(Medium Access Control，简称：MAC)方法采取了协作通信的模式。协作MAC(Cooperative MAC，简称：CoopMAC)是基于IEEE 802.11的请求发送(Request-to-Send，简称：RTS)/清除发送(Clear-to-Send，简称：CTS)方式的协作式MAC，每个节点维护一个协作表(CoopTable)，记录候选协作节点的信息，每次数据传输中，源节点从协作表记录的历史信息中选择最优的节点作为中继节点，采取发方发送RTS分组、中继回复帮助(Helper-to-Send，简称：HTS)分组、收方回复CTS分组三方握手机制，进而发方以高速速率向该中继节点传输业务分组、该中继节点再以高速速率向收方转发业务分组。

但该技术的缺陷在于：每次数据传输完成之后根据通信结果更新协作表。虽然CoopMAC利用的是最近一次的通信记录，但是由于节点移动导致拓扑结构变化、信道状态动态变化等因素造成协作表信息过时，无法反映当前信道质量状况下节点间的实际传输速率。从协作表中选择的最优中继节点很可能不再适合当前的数据传输，过时的信息不利于提高网络的吞吐量和传输质量。

与之相比，作为另一种协作通信技术，在基于协作中继的自动速率(Cooperative Relay-Based Auto Rate，简称：CRBAR)MAC技术中，并非像CoopMAC一样由发方预先指定中继节点，而是在邻节点收到RTS、CTS之后，根据自身是否满足协作的条件来竞争中继，所以中继节点是根据当前的信道状况决定的，有助于显著改善通信状况，获得较好的吞吐量。

但该技术的缺陷在于：在每个时隙开始时，满足条件的协作节点以不同的概率参与竞争，高质量的协作节点和低质量的协作节点会发生碰撞，这种碰撞带来了不必要的时延。同时，高质量的协作节点优先接入信道可以提高信道的传输吞吐量，如果不能保证高质量的协作节点优先接入，而让低质量的协作节点获得中继机会，相比之下会降低信道的传输吞吐量，增大时延。

随着用户不同形式需求的发展，无线网络不但要能支持业务分组传输，还要能支持语音、视频等多媒体业务，并且保证不同业务的用户服务质量(Quality of Service，简称：QoS)要求。而上述的CoopMAC和CRBAR这两种技术都没有对业务进行分类并设置优先级加以区分，没有提供必要的QoS保障。