[发明专利]FDMA技术在带隐藏节点的协作重传中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及频分多址（FDMA）技术在带隐藏节点的协作重传中的一种应用领域。

技术背景

在移动Ad Hoc网络中传输数据时，有限的发送功率、用户的移动性、无线信道的衰落特性和干扰的存在会导致很高的误帧率。在发生误帧、丢包时，通常通过重传操作来满足系统对可靠性的要求。传统的重传思路是采用前向纠错(FEC)加自动重传请求(ARQ)的机制，由源节点进行重传操作，但当目的节点接收突发帧出错时，源和目的节点之间恶劣的信道状态在很多时候可能无法快速恢复，此时一般的FEC+ARQ重传机制将失效。目前解决该问题的一种思路是利用能正确接收源节点和目的节点突发帧的其他节点来代替源节点向目的节点重传突发帧，该方法称为协作重传方法。目前协作重传是研究的热点，如何选择最佳协作重传节点则是问题的关键，目前存在的方案大致分为两类：其一是基于分时退避的思路，基于目的节点一次只能正确接收一个无冲突的突发帧，故候选节点采用某种退避方案及RTS/CTS机制来竞争信道后进行协作重传，所以该方案存在时间开销大、无法解决隐藏节点问题、信道利用率不高等问题；其二，目的节点采用空间分集或码分多址技术将冲突的突发帧分离开，候选节点无需退避竞争信道可以同时重传突发帧。但这类方案中每个候选节点都要重传整个突发帧，系统能量消耗大，算法复杂，实现成本较高。

发明内容

发明目的：解决在带隐藏节点的协作重传场景下如何将频分多址（FDMA）技术应用到最佳协作重传节点的选择中。

技术方案：本发明的发明原理，利用能正确接收源节点和目的节点突发帧的其他节点来代替源节点向目的节点重传突发帧并尽量减小系统开销。代替源节点进行重传突发帧的节点被称为候选协作重传节点（简称候选节点），候选节点到目的节点的信道质量比源节点到目的节点之间的信道质量更好。

存在隐藏节点的协作重传场景如图1所示。最佳协作重传方案必须满足如下条件：占用的时间开销尽量小，能量开销小，方法简单。本发明引入频分多址（FDMA）技术，所提出的方法能很好地解决隐藏节点问题，且方法简单，容易实现，在目前所有公开报道的方案中，时间开销是最小的。

本发明提供FDMA技术在带隐藏节点的协作重传中的应用。针对上述存在隐藏节点的协作重传场景，本发明提出了如下技术方案：目的节点接收到错误数据帧（简称误帧）后，发送否认（NACK）帧，通知所有潜在协作重传节点，传输中出现了误帧，请求协作重传；每个候选协作重传节点在收到目的节点的NACK帧后，在同一时刻发送一个FDMA竞争突发帧（简称FDMA竞争帧），该FDMA竞争帧由一个特殊的OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiply，正交频分复用）符号经时域压缩、加循环前缀（Cyclic Prefix，CP）构成，此OFDM符号中只有与该候选节点标识（ID）号对应的子载波上有信息，其他子载波上填0，候选节点ID号对应的子载波号称为节点的FDMA地址；目的节点接收到全部候选节点的合成信号（时域上重叠）后，对其去CP、时域恢复和FFT运算（即去压缩OFDM解调），将时域信号转换成频域信号，由于每个候选节点的FDMA地址不一样，对FFT后的频域信号进行幅度（模值）分析，幅度最大者对应的节点就是最佳协作重传节点；目的节点向该最佳协作节点发送协作应答帧，之后，该节点代替源节点重发数据帧；在这里，目的节点用子载波信号大小来区分候选节点，属于频分多址（FDMA）技术。

每个候选节点都有一个FDMA地址，候选节点根据该FDMA地址发送的特殊OFDM符号，在时域上存在对称性，利用时域对称性对该OFDM符号进行压缩、并在前面加上循环前缀（CP）后，形成FDMA竞争帧，全部侯选节点的FDMA竞争帧被同时发送，使之在时域上重叠。

最佳协作重传节点的选择方案是本发明的核心内容，描述如下：