[发明专利]一种基于协作的定向自组网邻居发现方法

说明书

本发明公开的一种基于协作的定向自组网邻居发现方法，属于无线通信技术领域。本发明方法中，当节点观测到冲突时，意味着当前时隙选择的波束范围内存在多个邻居，给节点赋予奖励；并且利用邻居发现过程中已发现邻居的信息，计算得到潜在邻居所在的波束编号，实现节点之间协作。每个时隙节点随机选择收发模式，根据波束概率分布选择一个波束通信，之后根据冲突发生情况以及存储的潜在邻居信息更新波束的概率分布，提高发生冲突或存在潜在邻居的波束在下一时隙被选择的概率。解决了现有方法虽然考虑了冲突带来的影响，但是没有充分利用从邻居发现过程中获取的信息，导致邻居发现的效率较低的问题。本发明可应用于军事等领域。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种定向自组网邻居发现方法。

背景技术

定向自组网中节点配备定向天线会带来增加网络的空间复用率、减少干扰以及降低被窃听的概率等优点，但是增加了邻居发现的难度。邻居发现是指节点在不知道哪些节点与自己相邻以及这些节点的位置情况下，与一跳邻居建立联系的过程，是组网的重要步骤。由于定向天线的波束宽度较窄，配备定向天线的节点想要发现彼此，需要满足两个条件，其一是节点的波束互相对准，其二是节点处于不同的工作模式，即一个节点处于发送模式，另一节点处于接收模式。想要同时满足这两个条件要耗费大量的时间，因此需要设计合理的邻居发现方法，期望使用较少的时隙完成邻居发现。

已经提出的邻居发现方法中，在每个时隙，节点以相同的概率选择发送模式或者接收模式，根据波束的概率分布选择一个波束用来通信，观测是否发生冲突，根据冲突发生情况更新波束的概率分布。若发生冲突，则意味着当前时隙选择的波束范围内存在多个邻居节点，提高下一时隙选择该波束的概率，若成功发现邻居或时隙空闲，则提高其他波束被选择的概率。现有方法虽然考虑了冲突带来的影响，但是没有充分利用从邻居发现过程中获取的一些信息，忽略了与已发现邻居节点的协作，导致邻居发现的效率较低。

发明内容

本发明的目的在于改进已有的定向自组网邻居发现方法，提出一种新的定向自组网邻居发现方法，在考虑冲突带来影响的同时，实现节点与已发现邻居的协作，加快邻居发现过程，减少用来发现邻居的时隙数，提升网络性能。本发明可应用于军事领域。

本发明目的是通过下述技术方案实现的：

节点与已发现邻居协作得到并记录潜在邻居所在的波束编号。每个时隙节点随机选择收发模式，根据波束概率分布选择一个波束通信，观测是否发生冲突，之后根据冲突发生情况以及存储的潜在邻居信息更新波束的概率分布，提高发生冲突或存在潜在邻居的波束在下一时隙被选择的概率。

一种基于协作的定向自组网邻居发现方法，包括以下步骤：

步骤1：定义动作集合。

动作a_k是节点在发送模式或接收模式下选择的用来通信的波束k，节点i的动作空间A_i表示为

A_i＝{a₁,a₂,…,a_K},|A_i|＝K (1)

其中，K为波束切换定向天线的波束数。

步骤2：初始化每个节点的概率分布。

在时隙t节点i的波束概率分布为

其中，表示节点i在时隙t选择波束k的概率。波束的概率分布需要满足公式(3)所示的条件。

由于网络中节点没有邻居节点的先验知识，节点i在初始时刻选择每个波束的概率相同，为

步骤3：每个节点选择各自的收发状态。节点i选择发送模式或接收模式的概率相同。