[发明专利]基于网络分配向量的移动自组织网络多用户协同发送方法

说明书

本发明公开了基于网络分配向量的移动自组织网络多用户协同发送方法，通过RTS/CTS获得信道状态信息，以完成自适应速率选择和功率控制，并基于更新网络分配向量的回避算法维护多对节点间的同时同频通信链路；通过设计与其相配适的媒体接入控制层协议，在一跳范围内允许多个节点同时传输，充分发挥出MIMO技术同时建立多条链路的能力，实现多用户同时传输的功能，以提升移动自组织网络的吞吐量等性能。

技术领域

本发明涉及一种基于网络分配向量的移动自组织网络多用户协同发送方法，属于移动自组织网络技术领域。

背景技术

移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Network,MANET)是一种分布式的无线网络，又被称为无线自组织网络(Wireless Ad Hoc Network,WANET)，具备去中心化、点对点、自组织、自愈等特征。它不需要预先建设基站或无线接入点等基础设施，而是由网络中每个节点自发地组织起来，其路由算法会根据链路状况动态确定由哪些节点中转数据。这种方式避免了复杂的基础设施建设和管理，使移动设备可以随时随地创建和加入网络。

多天线MIMO技术不但能够提高点对点通信的传输效率，而且能在无线网络通信场景中实现空分多址，并发传输多路数据流，提高网络吞吐效率。将MIMO技术应用于移动自组织网络中，可以获得通信性能的显著提升。但MIMO作为一种物理层技术，当它被整合到移动自组织网络中时，影响到的不仅是物理层，还包括媒体接入控制层(MAC)。

MAC层常用的分布式接入方法为载波侦听多路访问及冲突避免协议，即CSMA/CA，通过发送数据包前的随机回退降低冲突概率，并通过二进制指数退避算法保证了协议在复杂情况下的鲁棒性。为解决隐藏终端问题所引入的RTS/CTS机制，通过发送节点广播RTS控制帧，接收节点广播CTS控制帧，告知无关节点即将进行的数据传输，协调无关节点进入虚拟载波监听状态主动静默以降低干扰。

考虑到多天线MIMO系统通过波束赋形编码技术可实现并发传输多路数据流，且仅允许单一用户发送信号，回退时间和RTS/CTS等控制信息的开销很大。而RTS/CTS机制具备的良好的可扩展性，能够在保证向后兼容性的同时，通过使用预留字段、扩充功能等方式，使用户具备知晓复杂网络情况的潜力，实现联合物理层和MAC层的自适应速率选择和功率控制，并有效发挥出MIMO技术具备的同时建立多条链路的能力，实现多用户同时传输的功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于网络分配向量的移动自组织网络多用户协同发送方法，充分发挥出MIMO技术同时建立多条链路的能力，实现多用户同时传输的功能，以提升移动自组织网络的吞吐量等性能。

为解决上述技术问题，本发明基于网络分配向量的移动自组织网络多用户协同发送方法：

第一部分：

本发明的第一部分，支持多用户同时传输的MAC层接入算法，通过对NAV机制和CSMA/CA回避算法的改进得来。传统CSMA/CA协议，节点i记录通过RTS/CTS获知的网络中其它节点请求的会话时间，将其设置为虚拟载波侦听状态的结束时间。为了保留更多信息，本发明记录即将或正在进行会话的节点对数量NAV，以及所有预计其它节点成功收到ACK后结束会话的时间t_end。具体步骤如下：

第一步，在有RTS/CTS机制的CSMA/CA协议基础上，发送节点先发送RTS,告知其他节点它自己需要发送的数据比特数，即其包含请求传输的比特数信息B_request。接收节点收到RTS后，回复CTS时，为了进一步优化多对用户同时通信时的系统性能，正在通信的节点可依照周边信道环境告知发送节点做出适当的速率选择和功率控制，按照本发明的第二部分，进行物理层和MAC层的联合自适应速率选择和功率控制，即按照第二部分进行物理层和MAC层的联合自适应速率选择和功率控制，并由速率选择和RTS中请求的数据比特数得到数据包的时间长度T_data。