[发明专利]基于极化分集的方向性认知MAC协议的实现方法

摘要

基于极化分集的方向性认知MAC协议的实现方法，本方法基于极化分集和方向性天线而设计，源节点和目的节点在公共控制信道上通过交换控制分组竞争数据信道使用权，竞争成功的节点对切换至所选的数据信道按照约定的极化方向和功率使用方向性天线完成数据分组传输。仿真结果表明，相对于传统的DSA-MAC协议，本发明能够有效提高网络吞吐量并降低端到端传输时延。

主权项

基于极化分集的方向性认知MAC协议的实现方法，其特征在于：1)首先，将时间划分为时间长度相同的多个信道时隙，每个信道时隙由“感知周期”和“数据传输周期”组成，在感知周期内，所有节点依次感知所有数据信道，确定在本信道时隙内被初级用户占用的数据信道及其对应的计划方式，在数据传输周期内，节点对在公共控制信道上通过交换控制分组竞争数据信道使用权，随后竞争成功的节点对切换至相应数据信道按照确定的极化方式和发送功率完成分组传输；2)其次，每个节点均维护一张列表：可用信道列表ACL，分别记录初级用户和邻居节点在当前信道时隙内的信道、极化和功率使用情况；3)再次，当节点S有数据分组需要向目的节点D发送时，两节点通过下述四个阶段，完成分组传输：a.DRTS分组发送阶段：源节点S首先方向性侦听公共控制信道，并且当退避时间结束以及在随后的分布式帧间隔DIFS内公共控制信道仍然空闲，则向目的节点D发送方向性请求发送分组分组DRTS，该DRTS分组中携带自身的ACL；b.DCTS分组发送阶段：若目的节点D成功接收源节点S发送的DRTS分组，则首先将自身ACL和源节点S的ACL进行对比；若两张ACL中不存在公共可用的数据信道，则节点D向节点S发送否定DCTS分组NDCTS，表示竞争失败；否则，节点D根据两张ACL中记录的信道信息确定本次传输所使用的数据信道、极化方式以及发送功率，并向源节点发送方向性允许发送分组DCTS；c.DDTS分组发送阶段：若源节点S成功接收目的节点D发送的DCTS分组，则在短帧间隔SIFS后，向目的节点D回送方向性确定发送分组DDTS，该分组所记录的信息与节点D发送的DCTS分组中记录的信息相同；若源节点S成功接收目的节点D发送的NDCTS分组，则取消本次传输；由于NDCTS分组表明源节点和目的节点之间不存在公共可用信道，因此，在当前信道时隙内，节点S将不再向节点D传输数据分组；d.数据传输阶段：当目的节点D成功接收源节点发送S的DDTS分组后，两节点同时切换至相应信道，在短帧间隔SIFS之后，按照确定的极化方式和发送功率完成数据分组传输；4)最后，侦听到DCTS分组或DDTS分组的邻居节点按下述过程更新自身ACL中的相关信息；a.侦听DCTS分组：假设源节点S和目的节点D用于传输数据分组的信道为D(SD)，中心频率为fD(SD)；若节点I侦听到节点D发送的DCTS分组，则节点I首先计算自身与节点D在公共控制信道上的信道增益，并由此得到自身与节点D在信道D(SD)上的信道增益；其次，节点I确定自己在该信道上是否处于节点D的传输范围内；再次，节点I计算自身在不影响节点D正确接收数据分组的前提下可使用的最大可用发送功率；最后，更新方向性网络分配矢量DNAV；b.侦听DDTS分组：假设源节点S和目的节点D用于传输确认分组ACK的信道为A(SD)，中心频率为fA(SD)；若节点I侦听到节点S发送的DDTS分组，则节点I首先计算自身与节点S在公共控制信道上的信道增益，并由此得到自身与节点D在信道A(SD)上的信道增益；其次，节点I确定自己在该信道上是否处于节点S的传输范围内；再次，节点I计算自身在不影响节点S正确接收ACK分组的前提下可使用的最大可用发送功率；最后，更新方向性网络分配矢量DNAV。