[发明专利]一种无线自组织网络信道接入与传输功率联合调度方法

说明书

本发明公开了一种无线自组织网络信道接入与传输功率联合调度方法，各节点通过独立的管控通道将期望在下一个发送周期发送信息的特征参数上报给集中管控节点，包括QoS需求、信宿节点及到信宿节点的链路质量；接着，集中管控节点基于非正交传输准则，以最小化信源节点发射功率为目标，以业务传输质量为约束，优化信源节点在每个时隙调度的业务对及相应的发射功率；然后，集中管控节点通过管控通道向各普通节点广播信宿节点的调度情况及功率分配结果，各普通节点根据集中管控节点的调度结果将多个业务信息叠加在同一时频资源发送；最后，信宿节点采用串行干扰消除技术消除多用户干扰，恢复解析其期望信号，能够有效提升网络容量，降低消息传输时延。

技术领域

本发明属于无线自组织网络链路层接入控制技术领域，尤其涉及用于保障无线自组织网络业务低时延传输需求的节点与功率分配联合调度方法。

背景技术

无线自组织网络以其不依赖基础设施、可在线动态弹性组网、抗毁顽存性强等特点，在工业界、农业界以及军事领域得到广泛应用。通常无线自组织网络采用TDMA固定接入协议或CSMA/CA等基于竞争方式的信道接入方式。固定接入协议不能有效处理用户数量的动态变化和通信业务的突发性。基于竞争的信道接入方式不能有效解决隐藏终端和暴露终端问题。为了解决固定多址接入协议灵活性差的问题，有研究提出了基于预约的动态TDMA接入协议。在TDMA接入协议中，为了避免节点射频信号的干扰，两跳内只允许一个节点发送信息，因而极大地影响了无线自组织网络的频谱效率。近年来，随着网络规模的增加及低时延需求传输业务越来越多，TDMA接入协议低频谱效率的不足愈加突出，导致无线自组织网络端到端业务传输时延急剧增加，消息的传输时效性受到较大影响。

本发明将无线自组织网络传输通道分为管控通道与数据通道，其中管控通道内每一帧分为M+1个时隙，其中M为无线自组织网络节点总数。每个管控帧中第0个时隙为集中管控节点管控信令广播时隙，第m,m∈{1,2,…,M}个时隙为普通节点m传输管控消息的时隙。

普通节点m，利用管控时隙将其缓存中的所有业务信息传输给集中管控节点，包括业务信宿节点、信噪比需求及该节点到相应信宿节点的链路质量信息。集中管控节点接收到每个普通节点发送信息，下一帧中需要传输的业务数可能远远大于数据通道时隙个数T。此时，为了降低业务传输时延，集中管控节点基于非正交传输准则计算每个时隙t,t∈{1,2,…,T}中普通节点的信宿节点调度及功率分配策略，即允许多个普通节点复用同一个时隙将多个信宿节点的信息以线性加权叠加的方式进行非正交传输，以此提升网络容量，降低业务传输时延。为了降低信源节点发射功率，集中管控节点基于非正交传输技术将无线自组织网络链路层节点接入调度与功率分配问题联合建模处理。

但是，基于非正交传输的无线自组织网络中，节点调度和功率分配直接影响节点和系统的性能。在非正交传输系统中，用户调度和功率分配问题是一对相互影响紧密耦合的复杂问题。有研究证明，非正交传输系统中节点调度和功率分配是一个NP-hard问题，现有算法存在计算复杂度高、信源节点辐射功率消耗严重等问题。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种无线自组织网络信道接入与传输功率联合调度方法，有效降低无线自组织网络业务传输时延，抑制无线自组织网络中隐藏终端问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：