[发明专利]支持协作通信的双赢传输介质共享方法

摘要

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种支持协作通信的双赢传输介质共享方法。本发明提供的支持协作通信的双赢传输介质共享方法，具体包括最佳中继节点的选择算法、控制帧和数据帧格式、不同类型的用户间的握手顺序、数据帧和控制帧的发送时序。本发明不仅能够提高协作通信网络总的吞吐量，而且能够降低协作通信网络总的能量损耗。

主权项

一种支持协作通信的双赢传输介质共享方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、初始化阶段：提供一源节点S、N个备选中继节点R、一目的节点D，且R＝{R1,R2,…,RN}，其中，N为正整数，所述目的节点D是所述源节点S和所述备选中继节点Ri的共同目的节点，i∈N；当源节点S预发送数据给目的节点D时，所述源节点S首先监听信道状态，如果信道在一个分布式帧间间隔DIFS内保持空闲状态，则所述源节点S用最大发送功率Pmax给目的节点D发送一个请求发送控制帧RTS；如果所述目的节点D成功接收所述请求发送控制帧RTS，则所述目的节点D在等待一个短帧间间隔SIFS后用最大发送功率Pmax给所述源节点S发送清除发送控制帧CTS；如果所述源节点S没有成功接收所述清除发送控制帧CTS，所述源节点S将重新监听信道状态并传输所述请求发送控制帧RTS给所述目的节点D；步骤二、中继选择阶段：当源节点S成功接收清除发送控制帧CTS，初始化阶段结束；源节点S在等待一个短帧间间隔SIFS之后，广播其数据帧；所述数据帧的发送功率为PS‑data，传输速率为所述源节点S的目标速率α>1，其中，PS‑data＝ηPmax，η<1，α是源节点S的自私系数，是源节点S与目的节点D在无中继节点帮助时的最大传输速率；所述目的节点D保存所述数据帧，并且通过帧合并将所述数据帧与随后最佳中继节点转发的数据帧合并，从而获得正确的源节点S的数据帧并且达到源节点S的目标速率如果一备选中继节点Ri不能成功接收到所述源节点S广播的数据帧，则所述备选中继节点Ri丢弃该数据帧，并且继续监听信道，其中，i∈N；如果所述备选中继节点Ri成功接收到源节点S广播的数据帧，所述备选中继节点Ri读取该数据帧携带的协作请求参数值，即的取值；然后，所述备选中继节点Ri估计其自身与目的节点D之间的信道状态参数，并且根据该信道状态参数和的取值，计算为所述源节点S转发数据所需要的发送功率所述备选中继节点Ri再根据其自身所采用的编码调制规则，计算为保障自身数据的传输速率要求所需要的发送功率如果转发源节点S的数据帧和发送备选中继节点Ri自身的数据帧所需的总的发送功率大于最大发送功率Pmax，则备选中继节点Ri不能作为合格中继节点为所述源节点S转发数据，备选中继节点Ri放弃竞争最佳中继节点并丢弃成功接收的源节点S的数据帧；如果总的发送功率没有超过最大发送功率Pmax，备选中继节点Ri能够作为合格中继节点，所述合格中继节点在等待一个短帧间间隔SIFS和一个退避时间后，用功率PS‑data发送中继发送请求控制帧给源节点S，以此竞争最佳中继节点，其中，中继发送请求控制帧包含发送此帧的合格中继节点的物理地址以及接收此帧的源节点S的物理地址；每个参与竞争最佳中继节点的合格中继节点需要在发送中继发送请求控制帧之前根据公式(1)计算自己的退避时间其中，Tw为最小退避时间，其值为140μs；表示合格中继节点Ri的退避系数，的计算公式如下：源节点S在广播数据帧后等待一个固定的时间为170μs；如果在等待时间内，源节点S成功接收到中继发送请求控制帧，源节点S将第一个被成功接收的中继发送请求控制帧的发送者视为最佳中继节点并且在等待一个短帧间间隔SIFS后，用功率PS‑data给最佳中继节点发送协作确认控制帧；如果在等待时间内，源节点S成功接收到多个中继发送请求控制帧，源节点S将忽略在第一个成功接收的中继发送请求控制帧之后到达的中继发送请求控制帧；如果在等待时间内，源节点S没有成功接收到任何中继发送请求控制帧，源节点S将在等待一个短帧间间隔SIFS后，直接发送数据给目的节点D；步骤三、中继转发阶段：如果最佳中继节点成功接收到源节点S发送的协作确认控制帧，最佳中继节点在等待一个短帧间间隔SIFS后，用功率把由源节点S的数据和自身的数据合并而成的数据帧发送给目的节点D；目的节点D如果成功接收到了最佳中继节点转发的数据帧，并且成功获取源节点S和最佳中继节点的数据，则目的节点D在等待一个短帧间间隔SIFS后，以最大发送功率Pmax发送协作成功应答控制帧给源节点S和最佳中继节点如果源节点S没有收到目的节点D发送的协作成功应答控制帧，则源节点S重新用功率PS‑data广播该没有被确认的数据帧，并且重复上述步骤二和步骤三。