[发明专利]自组织网络中基于TDMA的多址接入方法

说明书

技术领域

本发明属于无线网络通信技术领域，特别涉及一种多址接入方法，用于自组织网络Ad hoc中的节点接入信道，提高时隙资源利用率和网络吞吐量。

背景技术

自组织网络Ad hoc是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的多跳自治系统，可在任何时候、任何地点快速地构建起来，是一种完全分布式的网络。该网络在军事、抢险、救灾及应急通信领域有着广泛的应用前景。近年来，适用于Ad hoc网络的媒质接入控制MAC协议不断出现，其核心在于有效、公平的分配信道资源，努力提高信道资源利用率。目前Ad hoc网络中的单信道MAC协议都被设计成在同一时刻、一跳范围内只能接受一对用户通信，即经过一次预约，邻域内只能实现一次点对点的传输，即彼此间隔大于三跳及三跳以上的节点才可以占用相同时隙传输。因此无论如何设计这类协议，在实现时会遇到冲突、网络吞吐量小、时延大、公平性差等性能瓶颈问题。除此之外，为支持多用户对有限的无线频谱资源的占用，完成多业务通信，通信设备的数据传输速率趋于高速化。

引入多输入多输出MIMO技术可以在不增加系统带宽和传输功率的前提下，成倍提高无线信道中的信道容量和数据传输速率，降低信道误码率，缩小干扰域。但是这些优势的体现需要合理的设计支持MIMO技术的MAC层协议才能充分发挥，因此研究支持MIMO技术的Ad hoc网络MAC协议成为了一个热点。

目前，MIMO MAC协议分类主要有以下几种：

基于流控，如最早研究MIMO技术并行通信能力的SCMA协议；

基于波束成型，如SPACA-MAC协议；

基于编码，如SDS-MAC协议；

基于跨层技术，如MIMA-MAC协议；

基于MIMO-OFDM技术，如MARI-BTMA协议；

基于调度，如MIMO-TTR协议。

除了上述类别的MIMO MAC协议可以解决目前的Ad hoc网络单信道MAC协议中存在的问题之外，基于TDMA机制，通过邻域内节点复用时隙接入信道，提高时隙资源利用率和网络吞吐量的多址接入协议也可以解决目前Ad hoc网络单信道MAC协议中存在的问题，但这类协议的研究成果却比较匮乏，特别是缺少通过利用MIMO技术，使相隔两跳及两跳以上的节点选择相同时隙接入信道的方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种自组织网络中基于TDMA的多址接入方法，以解决目前Ad hoc网络单信道MAC协议中存在的冲突、网络吞吐量小的问题。

本发明的技术方案通过如下步骤实现：

(1)将信道划分为时帧T，该时帧包括控制帧CF和传输帧TF，即T＝{CF，TF}，再将传输帧TF分成若干个传输子时隙Si，i≥1；

(2)信道划分结束后，待接入节点首先要监听信道，如果此时信道传输处于传输帧TF阶段，则待接入节点不能接入信道，如果此时信道传输处于控制帧CF阶段，则待接入节点通过与邻节点三次握手选择传输子时隙接入信道：

2a)待接入节点向自己所有的邻节点发送传输子时隙请求帧TSR，请求这些邻节点给自己分配传输子时隙；

2b)待接入节点的邻节点收到待接入节点的TSR请求帧后，给待接入节点回复一个请求回复帧TSAR，该请求回复帧中包含各邻节点自己的邻节点时隙选择表；

2c)根据待接入节点是否收到邻节点回复的TSAR帧，选择待接入节点的传输子时隙：

2c1)如果待接入节点收到了邻节点回复的TSAR帧，根据TSAR帧中包含的邻节点时隙选择表，待接入节点将自己邻节点的传输子时隙选择信息写入自己的邻节点时隙选择表，同时选择自己的传输子时隙；

2c2)如果待接入节点没有收到邻节点回复的TSAR帧，则选择传输子时隙S1；

2d)待接入节点选择传输子时隙后，将此选择的传输子时隙信息写入自己的邻节点时隙选择表中；

2e)待接入节点向自己的所有邻节点回复选择确认信息帧O-ACK，该信息帧包含待接入节点选择的传输子时隙信息；

2f)待接入节点的邻节点收到O-ACK信息帧后，将该信息帧中包含的待接入节点选择的传输子时隙信息写入自己的邻节点时隙选择表中；

2g)待接入节点接入信道；

(3)每个待接入节点都通过步骤(2)选择自己的传输子时隙接入信道后，基于TDMA的多址接入过程结束。