[发明专利]在多信道多跳无线网络中用贪心算法分配信道资源的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种无线通信技术领域的方法，尤其是一种合理分配信道资源达到网络输出最优的贪心算法，具体涉及在多信道多跳无线网络中用贪心算法分配信道资源的方法。

背景技术

随着无线网络的发展，频谱资源越来越显得稀缺，严重地制约了信息的高效和快速的传输，因而多信道多跳无线网络中的信道分配越来越多地受到关注。这个话题不仅在学术上得到了广泛的研究，在工业应用领域的应用也颇受重视。有效地利用现有资源将帮助发明人的网络得到更好的输出是一个亟待解决的重要课题。

一方面，随着信道数量和网络中节点个数的增加，信道资源分配的问题将会变得越来越复杂，其理论推导的复杂度呈指数态势上升。而多信道多跳网络中的信道资源分配恰恰是应用最为广泛、最贴近实际的。另一方面，现有技术大多采用集中式的处理方式，即从完全信息的角度出发，全局规划。而这在实际应用当中是高代价、高成本的。分布式的贪心算法，不仅可以节省成本，在有限的局部信息中做出优化，而且可以高效快速地完成决策，减少信息传递的延迟，并最终达到与全局优化可比拟的效果。

本发明提供了一种贪心算法来解决这个在多信道的多跳网络中的信道分配问题。根据本发明提供的贪心算法能十分高效地解决信道分配问题，并具有很强的可实现性，能被广泛地运用到现在的无线网络传输中。根据本发明提供的算法能帮助网络获得一个与全局最优算法可比拟的输出，并能有效地防止在多跳网络中经常发生的数据堵塞。

发明内容

本发明中讨论的网络系统模型是一个拥有多个信道的多跳网络，在这个网络中只有一个中心节点，其他节点每个时隙都会产生一定量的数据，这些数据最后都会通过中继节点发送给中心节点，而只有中心节点接收到的数据才被计算为网络的输出。本发明并不讨论关于在多跳网络中发送数据路径的选择问题（即中继节点的选择），而是在一个随机出来的任意一个已知的网络拓扑结构中，讨论信道分配问题，即每个节点都已知它需要将数据传给哪个节点。

根据本发明的一个方面，提供一种在多信道多跳无线网络中用贪心算法分配信道资源的方法，包括如下步骤：

第一步，每个节点检测可能与自己传输数据互相干扰的节点的基本信息并通过这些基本信息分别计算出自己和这些节点的传输能力；

第二步，将每个节点在网络中存在的n条相关的接入链路l₁,l₂,...l_n，根据收到的选定建立的链路集S_l与不可选链路集S_N，标记可选链路；通过计算出此节点使用各个信道建立链路的传输能力，选择合法链路中具有最高传输能力的链路l_m，找到该链路对应的节点以及传输时使用的信道，并将该链路加入到选定建立的链路集S_l，即S_l←S_l∪{l_m}，其中，所述合法链路的含义为，当前该链路未被选定为建立的链路，且未被标记为不可选链路；最后根据找到的链路l_m，标记该链路对应的所有干扰链路为不可选链路并广播选定建立的链路集S_l与不可选链路集S_N到其周围节点，以便于其他节点资源分配，以此类推；

第三步，每个节点随机依次执行第二步，直到网络中的可选链路都已经被划分为不可选链路集S_N内或者选定建立的链路集S_l内，输出选定建立的链路集S_l作为贪心算法的结果。

优选地，所述基本信息包括：节点所有可选信道的传输信噪比、节点待传数据积压量；所述传输能力是指，根据信噪比和香农公式计算出的每条信道对于每个节点的信道容量乘以该节点待传数据积压量与信道可用概率的积，所述传输能力表述如下：