[发明专利]一种面向能量捕获电磁纳米网络的差错控制方法

说明书

本发明涉及一种面向能量捕获电磁纳米网络的差错控制方法，在每次发送数据包之前对节点的当前能量进行判断，当能量大于等于设定的检测模式能量阈值时允许进行数据包发送，在每次发送数据包之前发送测试包对当前信道状况进行检测，根据发送端收到的测试包反馈信息对信道状况判断，确定继续进行信道检测或开始发送数据包，并在数据包发送后根据反馈信息判断本次数据传输是成功接收或需要重传。本发明中，由于测试包大小远小于数据包，在信道条件较差时，用测试包进行信道检测后再判断是否进行数据包发送，能够提高节点能量的利用效率和数据包成功传输的概率，延长网络的生命周期，信息冗余度较低，编译码效率较高，实现复杂度较低。

技术领域

本发明涉及通信技术和差错控制的技术领域，特别涉及一种面向能量捕获电磁纳米网络的差错控制方法。

背景技术

电磁纳米网络是由许多在纳米级或微米级的微小通信设备相互连接而组成的网络。

纳米技术为工程界提供了一套新的工具，用于设计和制造尺寸仅为几百纳米的新型设备，这些纳米设备只能执行一些简单的操作，如数据存储、通信和计算等，然而通过将几个纳米设备集成到一个实体中，可以制造先进的纳米机器，且由于单个纳米机器的尺寸只有约几立方微米，使得其具有在许多领域中得以应用的潜力，如医学领域的药物输送系统和癌症检测、环境领域的空气污染控制和生物降解、军事领域的化学防护等。

近年来，随着基于石墨烯的纳米电子学领域的快速发展，太赫兹频段被推荐作为纳米设备的通信频段。太赫兹频段的可用带宽范围为0.1THz-10.0THz，然而，由于太赫兹频段存在非常严重的分子吸收，尤其是水分子的吸收，导致其传播损耗非常高，进而通信距离很短，也很容易造成传输差错，另外，由于纳米设备的尺寸限制，其能储存的能量也十分有限，这就对网络中的差错控制方法提出了挑战。

在传统的无线通信网络中，最常用的差错控制机制通常分为三种，分别是自动重传请求(Automatic Repeat reQuest，ARQ)、前向纠错(Forward Error Correction，FEC)编码和混合自动重传请求(Hybrid Automatic Repeat reQuset，HARQ)。

ARQ是利用循环冗余校验技术来判断数据包是否被正确接收，由于存在反馈机制，接收端须向发送端发送ACK(ACKnowledgment)或NACK(Negative ACKnowledgment)反馈信息，其在编译码时复杂性很低且容易实现，但在频繁的信道出错和重传的情况下，ARQ技术将会有明显的时延，因为其需要大量的时间去捕获能量开始新的传输。故在这种情况下，ARQ技术实时性和连贯性较差。

FEC技术是通过在发送的数据包中增加一定长度的校验位，来帮助接收端将出错的数据位恢复到原始数据位，提高了接收端的检错和纠错能力，然而，由于增加了校验位，其信息冗余度和数据传输的能量消耗均增大，编码的复杂度较大且效率较低。

HARQ是将ARQ和FEC结合起来，以提高对错误数据的恢复能力，HARQ不仅综合了ARQ和FEC的优点，还降低了数据误码率，然而，虽然它在一定范围内具有自动纠错的能力，但若超出了这个范围，发送端则需要重传出错的数据，在接收端无法正确的进行纠错而发送端又需要频繁的重传数据包时，将造成极大的能量消耗和时延。