[发明专利]基于双层松耦合最优停止的无线分布式协同网络接入方法

说明书

本发明公开了一种基于双层松耦合最优停止的无线分布式协同网络接入方法。该方法为：第一跳多个信源节点以微时隙的时分形式进行分布的信道竞争，中继节点将获胜信源节点第一跳信道下的信噪比与阈值比较，若不小于阈值，则利用接入信道完成第一跳传输，否则获胜信源节点放弃信道，并在下一个微时隙里所有信源节点开始新一轮竞争；启动第二跳的信道接入，中继节点向信宿节点发送RTS包，信宿节点计算第二跳信道的可达传输速率，如果第二跳的可达最大速率不小于第一跳传输速率，则中继节点向信宿节点传输；否则，中继节点放弃传输，并在信道相关时间后继续进行信道探测；重复以上过程，直至第二跳信息传输完成。本发明提升了无线网络的平均吞吐量。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别是一种基于双层松耦合最优停止的无线分布式协同网络接入方法。

背景技术

随着无线通信技术发展及用户对通信需求的不断提升，可用的频谱资源日益紧张，如何在有限资源下提供更好的通信质量，如信息速率高、低延时、高可靠性等，是无线组网迫切需要解决的问题之一。

分布式无线协同网络中，各用户之间通常采用随机竞争方式接入信道，竞争过程的随机性和多用户信道的时变性(通信距离变化、遮挡、信号多径等原因)，时常导致实际接入信道的用户传输质量不佳的问题，信道质量好的用户没有接入，信道利用率低下问题严峻。为了解决该问题，提高通信质量，主要解决思路是引入中继节点，通过信源-中继、中继-信宿的两跳辅助传输，提高点对点信道的通信质量；结合动态的信道接入决策机制，实现共享信道的有限信道资源在多用户之间的高效利用。目前对于分布式信道接入主要有两种解决方法，具体如下：

第一种策略是信源-信宿节点对和中继节点的集中控制传输方式。通过信源-信宿节点对有限开销的信令交互实现中继节点的全信道感知，并结合信道质量的时变性，设计在分布方式下多信源-信宿节点对和中继节点辅助下的高效信道接入方法。这类方法适用于中继节点少，获得信源-信宿节点对之间全部信道信息开销较少的场景下，可实现最优的网络吞吐量统计特性最优。

第二种策略是信源-信宿节点对和中继信道对等模式，即信源-信宿节点对通过有限开销的信令交互仅获得源-中继节点的信道质量的情况下，提出了多信源节点和多中继节点在全分布式运行下的最优动态接入方法。这种情况对应的最优方法适用于中继节点较多情况。为避免全部信道信息探测开销过大导致难以实时获取信息并影响有效信息传输时间，中继节点通过自主方式竞争信道完成第二跳信息传输。

但是上述两种方法都存在各自缺点：

1、信源-信宿节点对和中继节点集中控制的方法，适用性受到中继网络规模的限制。并且随着节点数量的增加，信令开销时间呈线性增加，网络传输效能显著下降。同时，两跳传输一般采用时分方式，信源-信宿节点对的单次传输有效时间受两跳信道相关时间影响减半，信令占有效传输时间比例进一步增强，传输效率较低。

2、信源-信宿节点对与中继节点信道自主控制的方法存在信道利用率低的缺点。该方式下，多个信源-信宿节点对和所有中继节点均自主运行，充分利用了两跳信道的时间多样性。到分布模型下，信源节点、中继节点仅获得自身信道的局部信息，额外信息的获取经历分布竞争过程，导致更多时间开销，影响了传输效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够降低计算复杂度、提高无线协同网络的平均吞吐量的基于双层松耦合最优停止的无线分布式协同网络接入方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于双层松耦合最优停止的无线分布式协同网络接入方法，对无线分布式协同网络模型做如下刻画：在无线分布式协同网络中，存在M个信源-信宿节点对，以分布式方法接入信道传输信息；每个信源-信宿节点对都分配单个中继节点，通过译码-转发模式协助信源-信宿节点对进行通信；

该方法包括以下步骤：