[发明专利]一种异构无线协同网络分布式信道智能探测与接入方法

说明书

本发明公开了一种异构无线协同网络分布式信道智能探测与接入方法。该方法为：若只有一个信源发送RTS包，则信源获得信道接入机会；信宿计算信源到信宿的直连信道SNR、SNR判决门限和中继数量判决区间；信宿进行第一级决策，判断是通过直连信道接入、进一步探测中继节点或者放弃信道重新竞争，若选择进一步探测中继节点，则判断探测中继的最佳数量，通知中继节点发送RTS包，信宿收到RTS包后，得到单中继辅助传输下的信道速率，信宿执行第二级决策，判断通过单中继辅助进行信道接入、直连信道接入还是放弃信道重新竞争；两级决策结束后，信源根据决策结果进行相应的信道接入。本发明减少了信令开销，提升了网络的吞吐量和频谱利用率。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是一种异构无线协同网络分布式信道智能探测与接入方法。

背景技术

近年来，无线通信网络一直是通信领域的研究重点之一，由于无线网络的时变特性和分布式竞争特性，如何为竞争成功的用户提供良好的信道进行接入，是必须要解决的问题，目前针对无线网络信道接入问题的研究，主要分为集中式和分布式两种。

集中式网络通过在无线网络中部署中央控制器，来收集所有用户的全局信道状态信息(CSI)，然后经过算法优化，为各个用户安排最佳的信道接入方式，以此来实现多用户分集，从而提高整个无线网络的性能。但是，随着用户数量和中继节点数量增加，数据量加大，信令交互的开销会随指数增长，严重影响网络的频谱效率，因此，提出了分布式调度算法。

分布式网络中，多对信源-信宿对经历独立的信道竞争后，获胜的信源-信宿对需基于有限的本地信息做出信道接入决策，以最大化网络的性能。已有研究将最优分布式调度建模为最优停止理论，提出了一种具有纯阈值结构的最优策略，并进一步研究了具有信道干扰和延迟约束下的问题。此外，为了满足不断增长的通信需求，提出了分布式无线协同网络的概念，利用协作传输来实现中继分集，获胜信源-信宿对可在探测中继信道后，选择信道质量较好的方式进行接入，显著提高网络性能。大多数现有研究仅针对单层中的协同信道访问，对无线网络的性能提升有限且灵活度较低，而用于PHY-MAC层的联合分布式调度有望进一步提高网络性能。

综上所述，现有技术具有以下缺点

集中式网络：(1)依赖中央控制器进行全网信息处理和优化，当中央控制器出现故障时，会导致全网处于瘫痪状态；(2)最优接入决策需要知道全网的信道状态信息，信令开销大，仅适用于规模小，用户数量少的网络，当用户数量增加时，信令开销急剧增大，导致网络的频谱利用率降低。

分布式网络：(1)仅研究单层中的中继协同信道访问，各层中获取到的数据量较小，不能进行联合调度，对无线网络的性能提升有限；(2)部分研究中涉及了PHY-MAC层的分布式联合调度，但仅考虑探测的中继数量固定的情况，灵活度较低，且当中继数量增加时，信令开销增大，影响网络的频谱利用率；(3)为降低问题复杂度，对无线信道特性进行了限制，例如具有互易性、同构性等，与实际的无线网络信道条件不符。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高网络平均吞吐量性能，实现多个中继节点动态探测与最优单中继信道接入的异构无线协同网络分布式信道智能探测与接入方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种异构无线协同网络分布式信道智能探测与接入方法，包括以下步骤：

步骤1、根据无线网络信道统计特性参数，通过线下迭代计算获得网络平均吞吐量λ^*；

步骤2、信源-信宿通信对以分布方式感知和接入信道；在第n次观测中，从时长δ的微时隙开始，所有信源以相同概率p₀发送RTS数据包独立地竞争信道，如果没有信源发送RTS数据包，则所有信源在下个微时隙竞争信道；如果有两个或以上信源发送RTS数据包，则发生冲突，所有信源在下个微时隙继续竞争；如果仅一个信源s(n)发送RTS数据包，该信源获得信道接入机会，称为信道竞争获胜信源s(n)，然后进入步骤3；