[发明专利]一种定向天线的认知邻居发现方法

说明书

本发明公开了一种定向天线的认知邻居发现方法。该方法为：首先节点每时隙根据当前各方向扇区的收发概率，采用轮盘赌算法选择收发以及方向扇区，直至本节点的下一次邻居发现事件发生；然后节点根据记录的邻居发现事件的时间间隔序列更新邻居数目似然函数，得出各扇区内邻居数目的估计值；最后根据邻居发现结束条件判断是否继续进行邻居发现：若满足结束条件则邻居发现结束；若不满足结束条件，则继续判断是否满足概率调整条件：若满足概率调整条件则节点根据最优概率表调整各方向扇区的接收概率并返回第一步；若不满足概率调整条件则直接返回第一步；如此循环，直到满足结束条件。本发明减少了邻居发现的时延，对不同的邻居位置分布具有鲁棒性。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别是一种定向天线的认知邻居发现方法。

背景技术

毫米波频段由于其可用带宽极宽，在频谱资源紧张的今天具有巨大的发展前景。由于毫米波具有衰减特性，常采用定向天线为毫米波通信提供安全可靠的链路。在使用定向天线的ad hoc网络中，定向天线在一段时间内只能在发射天线的覆盖区域内发射信号能量，因而对于源节点发射天线覆盖区域内的节点，只有其接收天线也对准源节点时才能收到来自源节点的分组信号，其余邻居节点接收不到，也就无法被发现。受制于上述的“聋哑”问题，定向天线邻居发现过程时延较长，因而设计耗时较短的邻居发现方法成为研究重点。

目前关于定向天线随机邻居发现的研究中，文献1(参考文献：Hao Cai andTilman Wolf,“On 2-way Neighbor Discovery in Wireless Networks withDirectional Antennas,”in Proc.IEEE INFOCOM,2015.)将双向握手机制引入邻居发现，但分析采用的理想模型中有太多假设不符合实际，导致邻居发现时延过长；文献2(参考文献：Yang Wang,Bo Liu and Lin Gui,“Adaptive Scan-based Asynchronous NeighborDiscovery in wireless networks using directional antennas,”in Proc.WirelessCommunications and Signal Processing(WCSP),pp.1-6,Hangzhou,Oct.2013.)分析不同收发概率对邻居发现时延的影响，但未提出完整可行的概率调整方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种邻居发现时延小、对不同的邻居位置分布具有鲁棒性的定向天线的认知邻居发现方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种定向天线的认知邻居发现方法，包括以下步骤：

步骤1，节点每时隙根据当前各方向扇区的收发概率，采用轮盘赌算法选择收发以及方向扇区，直至本节点的下一次邻居发现事件发生；

步骤2，节点根据记录的邻居发现事件的时间间隔序列更新邻居数目似然函数，得出各扇区内邻居数目的估计值；

步骤3，根据邻居发现结束条件判断是否继续进行邻居发现：

若满足结束条件则邻居发现结束；

若不满足结束条件，则继续判断是否满足概率调整条件：若满足概率调整条件则节点根据最优概率表调整各方向扇区的接收概率，返回步骤1；若不满足概率调整条件则直接返回步骤1。

进一步地，步骤1中节点每时隙各方向扇区的收发概率，具体如下：

设第i个方向扇区内的接收概率为p_i(j)，其中j为已发生的邻居发现事件数，各方向扇区的发送概率均为常数p，则各方向扇区的接收概率和发送概率满足：

其中，k表示每个节点的方向扇区数。

进一步地，步骤2中所述的邻居数目似然函数，定义为L(m_i)：