[发明专利]一种基于认知流量的协作介质访问控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络的MAC(Medium Access Control，介质访问控制)方法，尤其是一种新的协作MAC方法，该方法联合考虑信道状态信息和节点业务占用情况选择协作节点。

背景技术

在无线网络中，干扰和信号衰落是影响移动通信系统性能(如吞吐量)的主要因素。MIMO(多输入多输出)技术通过合并多路信号获得更高的分级阶数，以此提高信道容量。但由于便携式移动终端(如手机)在体积、重量、功耗和生产成本等方面的限制，使得多输入多输出技术在实际应用中很困难。Aria Nosratinia等人在IEEE Communications Magazine 2004上提出了协作通信，即协作节点协助源节点传输数据到目的节点，以此获得空间分集增益，从而改善系统的性能。在协作通信中，信道资源的预留及分配是影响协作通信效果的重要因素。因此，协作MAC方法的研究对改善无线互联网的性能有着重要作用。

rDCF(relay-enabled Distributed Coordination Function)方法是由Hao Zhu在IEEE Infocom 2005会议上提出，其基本思路是：当节点S_S(源节点)有数据需要向节点S_D(目的节点)发送时，节点S_S先查找协作表，是否存在合适的节点(协作节点)。若节点S_S中存在合适的节点则节点协助节点S_S转发数据到节点S_D；否则，源节点采用标准的DCF(分布式协调功能)方式传输数据。rDCF方法的具体实现为：节点S_S先向节点发送RRTS1(中继请求发送1)帧，节点和节点S_D可以同时接收到RRTS1帧，并通过感知RRTS1帧的信号强度来计算(源节点和协作节点之间的最大信道传输速率)和R_S，D(源节点和目的节点之间的最大信道传输速率)。此后，节点将封装在RRTS2(中继请求发送2)帧中，并发送到节点S_D。同理，节点S_D通过感知RRTS2帧的信号强度来计算(协作节点和目的节点之间的最大信道传输速率)，并从RRTS2帧中提取节点S_D通过比较R_S，D和的大小，判断是否采用协作传输。若采用协作传输，则向节点S_S回复RCTS(中继清除发送)帧，以此告知源节点采用协作传输数据；否则，回复CTS(清除发送)帧，通知源节点采用直接传输数据。

BTAC(Busy Tone Based Cooperative MAC)技术是由Samir Sayed等人在Chinacom 2008会议上提出的，在BTAC技术中，每个基站维护着两张不同的表，即协作表和所有基站(包括基本服务集)的查询表。BTAC技术的实现过程为：(1)当节点S_S有数据需要发送时，先发送MRTS(Modified-RTS，修改后的请求发送)帧到节点和节点S_D。(2)若节点愿意协助节点S_S传输数据，则向节点S_S和S_D发送一个忙音；节点S_D收到忙音后，发送MCTS(Modified-CTS，修改后的清除发送)帧到节点和节点S_S；节点S_S收到MCTS帧后，发送数据到节点节点转发数据到节点S_D；节点S_D正确收到数据后，节点S_D发送ACK(确认)到节点S_S。(3)若节点不愿意协助节点S_S传输数据，则在等待两个SIFS(短帧间间隔)后，节点S_D发送CTS到节点S_S；节点S_S收到CTS后，等待SIFS后发送数据到节点S_D；节点S_D正确收到数据后，节点S_D发送ACK到节点S_S。

现有的协作MAC方法是根据信道状态信息，选择高传输速率的两跳信道代替低传输速率的一跳信道，并没有考虑邻居节点竞争信道对周围其他节点的影响。在实际应用中，根据信道状态信息所选择的两跳信道，实现的信道传输速率可能小于直传速率，从而导致系统的性能(吞吐量)的下降。

发明内容