[发明专利]用于随机接入时隙化自组织网络中的节能包冲突解析方法

摘要

用于随机接入时隙化自组织网络中的节能包冲突解析方法，中心接入点用串行干扰消除算法对其在发生冲突时隙所接收到的混合数据包进行检测，若无法分离所有数据包，则系统进入协同传输期，在协同传输期的一个时隙内，中心接入点按协同节点选择算法构建候选节点集合，并从中选一个协同节点，当选择完毕后，记录本时隙所选节点并清空候选节点集合，协同节点向中心接入点转发混合数据包或重发其自身数据包，然后中心接入点按照串行干扰消除算法检测混合数据包，若转发或重发的数据包使得中心接入点能够分离所有数据包，则网络恢复正常工作状态，若仍无法分离则继续选择协同节点转发或重发数据包，直到将所有冲突数据包分离，则网络恢复正常工作状态。

主权项

1.一种用于随机接入时隙化自组织网络中的节能包冲突解析方法，其特征在于：第一步：在由N个节点和一个中心接入点组成的自组织网络中，如果在第n(n为自然数)个时隙，N_c(N_c≥2)个节点同时向中心接入点发送数据包，导致中心接入点接收到来自这些源节点的混合数据包，则认为发生数据包冲突，在该时隙，中心接入点采用串行干扰消除算法，对所接收到的混合数据包进行检测，然后将已经被分离出的数据包对应的源节点记录在已解析节点集合中，并从混合数据包中消除已经被分离出的数据包，如果可以分离出所有的冲突数据包，则协同传输期结束，网络恢复正常工作状态，如果中心接入点仍然无法分离出所有冲突数据包，则进入下一步；第二步：如果无法分离出所有的冲突数据包，则中心接入点在网络中声明有多个节点的数据包发生了冲突，然后系统进入协同传输期；第三步：在协同传输期的一个时隙内，中心接入点按照协同节点选择算法构建候选节点集合，并从中选择一个节点作为本时隙的协同节点，在协同节点选择完毕后，将本时隙所选节点记录在曾选节点集合中，然后清空候选节点集合；第四步：如果选定的协同节点为空闲节点之一，则协同节点在该时隙向中心接入点转发其接收到的来自各个冲突源节点的混合数据包，如果协同节点为被卷入冲突的源节点之一，则协同节点在该时隙向中心接入点重发其自身数据包；第五步：中心接入点根据所接收到的混合数据包，构造出一个V-MIMO矩阵V，经过矩阵行等价变换后，可得到V的行等价矩阵H＝[A|B|C]^T，其中A是1×N_c的行向量，是在发生冲突的时隙形成的，B是大小为m₁×N_c的矩阵，是在此时隙前(包括该时隙)的总共m₁个时隙内仅由空闲节点充当协同而形成的，C是大小为m₂×N_c的矩阵，是在此时隙前(包括该时隙)的总共m₂个时隙内仅由源节点重发数据包而形成的，H的典型形式为：H=[A|B|C]^T其中，(·)^T表示矩阵转置，h_k，n为该时隙节点k到中心接入点的信道系数，P_k为节点k的发送功率，h_rj表示协同传输期第j个时隙所选的协同节点与中心接入点之间的信道系数，α_rj表示此协同节点的放大系数，必须满足αrj2[Σk=1Nc|hk,rj|2Pk+δc2]=P,]]>h_k，rj表示在冲突发生的时隙内第k个源节点与第j个时隙所选协同节点r_j之间的信道系数；第六步：中心接入点在每个时隙按照串行干扰消除算法检测混合数据包，如果本时隙所选协同节点转发或重发的数据包使得中心接入点处能够分离出所有冲突数据包，则协同传输期结束，网络恢复正常工作状态，如果中心接入点仍然无法分离出所有冲突数据包，则将本次检测分离出的数据包对应的源节点记录在已解析集合中，从混合数据包中消除已经被分离出的数据包，并在下一个时隙返回第三步，直到中心接入点将所有冲突数据包全部分离，则协同传输期结束，网络恢复正常工作状态。上述的协同节点选择算法是：①中心接入点根据网络中上一个能量汇报周期所得到的各个节点的剩余能量E_k(E_k为第k个节点的剩余能量)，计算已解析节点集合Ξ之外所有节点的平均剩余能量Eavg=1NΣk=1NEk,]]>然后将剩余能量E_k大于等于平均剩余能量E_avg的不属于已解析节点集合Ξ的节点全部纳入低优先级候选节点集合Φ；②比较低优先级候选节点集合Φ中的节点和在本次冲突解析期间已经被选过的节点集合(称为曾选节点集合)Θ中的节点，将属于低优先级候选节点集合Φ而不属于曾选节点集合Θ的节点纳入高优先级候选节点集合Ψ，在协同传输期的第一个时隙，曾选节点集合Θ为空集；③从高优先级候选节点集合Ψ中随机选择一个节点作为本时隙的协同节点，如果高优先级候选节点集合Ψ为空集，则从低优先级候选节点集合Φ中随机选择一个节点作为本时隙的协同节点。