[发明专利]一种基于自适应多重解码的双向协作接入方法

说明书

本发明提出一种基于自适应多重解码的双向协作接入方法，在运行时包括“网络编码协作传输以及处理”、“网络编码解码方式”两个部分。采用了“编码补偿”、“基于包数量发送忙音的协作节点选择”、“自适应多重解码”三种新机制。第一、二种新机制都工作在“网络编码协作传输以及处理”部分，第三种新机制工作在“网络编码解码方式”部分。通过使用上述三种新机制，本发明提出的新接入方法能够使选择的协作节点将自己的数据与接收的数据进行编码操作，从而提高编码机会，避免候选协作节点由于隐藏终端导致碰撞的问题以及能够提高目的节点的解码成功率。从而在整体上充分利用网络编码技术从而实现减小数据帧端到端平均时延，增加网络的吞吐量的目的。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及无线网络中源与目的节点之间存在数据交换需要协作节点协作时的场景，更具体地，涉及一种基于自适应多重解码的双向协作接入方法。

背景技术

随着无线通信用户数量的不断增加，其通信业务也不断丰富。为满足人们对通信业务的需求，无线通信网络需要提供更好的业务服务质量才能保证更好的传输性能。而无线通信的带宽资源有限，且无线信道的衰落会导致接收端接收到损坏的数据包，在这种背景下，协作分集能够有效的解决上述问题，故协作通信技术已经广泛受到关注。协作通信是在某个区域内，使具有单天线的多用户通信节点彼此相互协作，进行分布式数据处理和传输，从而能形成一个虚拟的(multiple input multiple output,MIMO)系统，得到空间分集增益的无线通信系统。但是目前针对协作通信的研究主要大都集中在物理层，只是单纯的在物理层对数据进行协作处理，如果上层协议设计不合理则无法充分利用下层带来的性能优势，故协作介质访问控制(Medium Access Control,MAC)协议的设计显得尤为重要。因此协作通信以及协作MAC协议的研究在新一代的无线网络中具有广泛的应用前景。

Alshwede等人在2000年首次提出了网络编码的重要概念并从理论上证明了其明显优势。其主要思想是在网络中的各个中间节点对接收到的信息先进行编码操作，然后再将编码后的信息转发给下一跳或者目的节点，从而提高网络的整体性能。协作通信与网络编码有着天然的联系，这是因为两种技术都是利用无线链路的广播与空间分集特性，网络编码技术和协作通信技术有效结合能够改善通信系统的整体性能，而协作传输过程本身又为网络编码的应用提供了有利的条件，将网络编码技术应用在协作通信中，能够进一步提高数据在传输过程中的可靠性和有效性，此种传输方式称为协作网络编码(cooperativenetwork coding,CNC)。同时将协作网络编码由物理层上升到MAC层，在MAC层中对数据先进行编码处理再在各个节点之间进行协作通信，就可以使网络的性能得到大幅度提升。

接入方法工作在网络中的MAC层，主要承担着信道的接入控制，在通信体系架构中具有重要的作用。目前在现有国内外研究现状中，针对源节点与目的节点彼此之间有数据交换的情况，文献[1]较早提出了一种基于多中继多速率协作MAC协议，称为CODE协议。该协议中源节点首先查找协作表，选择两个节点作为其协作中继节点，然后源节点、协作中继节点和目的节点之间通过CCTS/CRTS握手机制来选择其传输数据的最佳速率。且当目的节点同时有数据发送给源节点时，其会用CRTS通告给协作中继节点，协作中继节点则会等待目的节点的数据包。当协作中继节点收到源节点和目的节点的数据时，协作中继节点会将其数据包进行异或编码，然后以更高的速率将编码包发送给源节点和目的节点，源节点和目的节点收到数据包后分别回复ACK确认消息，仿真表明，该协议能够有效降低网络时延并且提高网络吞吐量。参见文献[1]Tan K,Wan Z,Zhu H,et al.CODE:Cooperative MediumAccess for Multir-ate Wireless Ad Hoc Network[C]//Sensor,Mesh and Ad HocCommunications and Networks,IEEE Communications Society Conference on.IEEE,2007:1-10.