[发明专利]一种基于跨层信息交互的分布式中继选择方法

摘要

一种基于跨层信息交互的分布式中继选择方法，首先依据动态网络环境中协作中继的最佳选择准则，得到最佳协作中继的分布式选择协议，然后根据协作中继与源节点间的无线信道质量，给出自适应协作传输方案，主要包括两个部分，首先提出了动态网络环境中协作中继的最佳选择准则，并给出了最佳协作中继的分布式选择协议，其次根据协作中继与源节点间的无线信道质量，进一步提出了一种自适应协作传输方案，以有效抵抗多用户网络环境中的无线衰落。

主权项

1.一种基于跨层信息交互的分布式中继选择方法，其特征是首先依据动态网络环境中协作中继的最佳选择准则，得到最佳协作中继的分布式选择协议，然后根据协作中继与源节点间的无线信道质量，给出自适应协作传输方案，包括(1)最佳协作中继的分布式选择算法，含定时器设置和中继选择协议设计两部分：1)定时器设置根据最佳协作中继选择准则，基于放大重传和基于解码重传的协作中继采用信道状态信息作为其性能衡量参数，即BalaParaAF(i)=|αpid(k+1)|2|αspi(k)|2|αspi(k)|2+|αpid(k+1)|2;]]>BalaParaDF(i)=|αpid(k+1)|2;]]>为了实现分布式地选择最佳协作中继，分别对基于AF和DF策略的中继定时器初值做如下定义TAF(i)=λAFBalaParaAF(i)TDF(i)=λDFlogBalaParaDF(i);]]>式中，λ_AF和λ_DF都表示归一化时间常数，用来作为定时器初值；对应于最佳协作中继的定时器初值T_AF(best)和T_DF(best)都是所有候选中继中最小的，最佳协作中继的定时器将最先归零，因此，最佳中继定时器的初值为T_AF(best)＝min{T_AF(i)}，T_DF(best)＝min{T_DF(i)}；2)分布式协作中继选择协议根据以上提出的定时器设置，给出分布式协作中继选择协议的具体实现过程如下：首先，源节点侦听信道状态，如果信道忙碌，源节点则开始等待，直至信道处于空闲；若无线网络采用放大重传作为中继协议，源节点广播RTS帧；若采用解码重传，源节点则广播V-RTS帧，一旦收到RTS或V-RTS包，目的节点将广播CTS帧；采用放大重传作为中继协议：所有候选中继将根据先后从源节点和目的节点收到的RTS和CTS进行信道估计，以获得源节点到中继和中继到目的节点之间的信道状态信息，在估计得到源节点到中继以及中继到目的节点之间的信道状态信息后，中继节点根据中继选择准则，按照下式计算各自的定时器初值TAF(i)=λAF|αspi(k)|2+λAF|αpid(k+1)|2;]]>其中，λ_AF表示归一化时间常数；采用解码重传作为中继协议，所有候选中继根据收到的CTS包估计中继到目的节点间的信道状态信息，并从V-RTS包中解出导频序列以进行CRC校验，如果CRC校验成功，则将该候选中继标记为“较好”中继，相应的定时器初值设置为TDF(i)=λDF|αid(k)|2;]]>否则，定时器初值设置成无穷大，其中，λ_DF表示归一化时间常数，对应于最佳协作中继的定时器初值T_AF(best)和T_DF(best)都是所有候选中继中最小的，最佳协作中继的定时器将最先归零，因此，最佳协作中继的定时器将率先减至零，之后将广播发送HTS；所有候选中继在收到HTS包后，将各自的定时器清零，并开始进行退避以免造成冲突，若源节点收到HTS控制包，源节点将解出HTS包中的MAC地址域，开始向最佳协作中继传送数据包；若源节点在一个HTS超时周期内仍未收到HTS包，则采用直传模式，即直接向目的节点发送数据包；目的节点收到数据包之后，将发送一个ACK应答，如果源节点一直收不到目的节点的ACK应答，则在一个超时周期后认为本次发送失败，并启动指数退避算法；(2)自适应协作传输方案根据从源节点到协作中继的无线信道质量，首先，源节点将待发送比特流b依次经过星座调制和功率分配，得到发射符号s₁，并以功率Es/2将其广播给协作中继和目的节点，然后，协作中继将对源节点的广播信号进行相干接收，根据其接收信号来检测信噪比值，以此判断源节点到协作中继间的无线信道是否产生中断，若接收信噪比大于中断判决门限值，即源节点到协作中继的无线信道没有发生中断，协作中继将其接收信号进行中继放大后，以功率Es/2发送给目的节点；否则，余下的Es/2功率将由源节点自己发射给目的节点；最后，目的节点将对收到的两路信号进行最大比合并，最终通过最大似然判决器得到比特流b的估计序列