[发明专利]一种干扰感知的多流协作路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络领域，特别是涉及支持协作通信技术的无线网络，具体为一种干扰感知的多流协作路由方法。

背景技术

与MIMO技术相比，物理层的协作通信技术（Cooperative Communication）是适合于单天线用户的空间分集技术。它利用无线信道的广播特性，允许单天线终端设备在多用户环境中共享它们的物理资源来进行通信，形成虚拟天线阵列。参与协作通信的设备可相互转发信息，同一信息的多个复本能够通过相互独立的无线信道到达接收端，从而获得空间分集增益—协作分集增益。

如图1是一个简单的3结点协作通信模型。在该模型中，信号的传输分为两个时隙：第一时隙为广播阶段，信源S向目的节点D通过广播发送信息，此时R可以收到所广播的信息；第二时隙为协作阶段，协作节点R将收到的数据包转发给目的节点D。信源S和协作结点R形成相互独立的通信信道。发送端发送的多个信号复本通过相互独立的信道到达接收端，便可产生分集增益。按照协作节点对信号的不同处理方式，目前主要存在2种协作分集方案：放大-转发（AF,amplify and forward）、解码-转发（DF,decode and forward）。

作为一种可以克服信道衰落、提高传输容量和可靠性、扩展覆盖范围以及降低能量消耗的有效方法，协作通信在单跳无线网络中的优势已经得以证实，然而将协作通信应用于多跳无线网络，仍然是极具挑战性的问题。将物理层协作通信技术和网络层路由选择结合，设计跨层路由方案—协作路由，成为协作通信应用于多跳无线网络的解决方案。该方案充分利用无线信道的广播特性，将多个结点组成协作通信模块，以此为基础选择最优路径，使得同一信息能够通过不同独立无线信道到达路由的下一跳。这样，即使在信道条件比较恶劣的情况下，仍然能够保证网络的高可靠性，为无线用户提供良好的网络性能。

由于无线媒介的广播特性，无线传输之间存在信道竞争导致同信道干扰。同信道干扰造成数据的冲突和重传，严重影响了网络的性能。尤其是多跳无线网络，即使是一个数据流的连续两跳也存在着严重的同信道干扰，随着跳数的增加，端到端的吞吐量减少。同信道干扰已经成为无线多跳网需要解决的突出问题。而且无线多跳网中一般存在多条数据流，多数据流之间的竞争更加剧了无线传输的同信道干扰。因此迫切需要在进行协作路由设计时进行信道分配降低无线传输的同信道干扰。

多接口多信道无线网络可以为每一个无线节点配备多接口。现有的研究表明，相比于单接口网络，多接口多信道网络可以提高传输性能和可靠性并且降低同信道干扰。然而，现有的协作路由方法主要集中在单接口多跳无线网络，研究多接口多跳网络环境下考虑干扰影响的协作路由方法，极具挑战性。

多接口多信道无线网络可以为协作通信和协作路由提供更多的资源，使得节点在发送数据的过程中能够有更大的空间来选择下一跳转发节点和协作中继节点，并且能够很好的避免同信道带来的干扰影响。在多接口多信道协作无线网络中，除了直接传输节点间的干扰外，还存在中继节点与中继节点之间的干扰，中继节点与直接传输节点的干扰。如何在多个数据流存在的情况下，进行合理的中继选择，联合信道分配来设计多接口多信道网络下干扰感知协作路由方法，成为极具挑战性的问题，亦成为多跳多接口多信道网络中实现协作通信的关键和难点。