[发明专利]面向链路间干扰抑制的时间反转水声网络多址接入方法

摘要

本发明提供了一种面向链路间干扰抑制的时间反转水声网络多址接入方法，采取适用于分布式水声网络MAC层，节点间数据传输过程中的多址接入，避免了传输冲突，大大提高了一次传输成功的概率和信道利用率，降低了组网能耗；通过主动TR空时聚焦性，利用水声信道的空变特性，将劣势转化为优势，削弱水声信道的广播特性，起到了有效隔离分布式多跳环境下相邻链路间信号干扰的关键作用；功率控制方法不仅节约了发射功率，而且大大减少了冲突发生的概率。

主权项

1.一种面向链路间干扰抑制的时间反转水声网络多址接入方法，其特征在于包括下述步骤：/n步骤1：在一个链路时变周期T内，节点A给节点B发送数据，节点A判断自身是否已经收到来自节点B的探针包Probe：/ni)如果节点A在链路时变周期T内收到了来自节点B的Probe包，继续判断Probe包的T_lifeB是否小于T_cl，如果T_lifeB＜T_cl，等待T_cl-T_lifeB时间之后执行步骤3；如果T_lifeB≥T_cl，直接进入步骤3；其中，T_lifeB为节点A收到来自节点B的Probe包的时刻与当前时刻的时间差，T_cl为干扰时间，T_cl＝2t_p+t_tr，t_p为数据包传播时间，t_p＝d_m/c，d_m为节点间最大距离，c为水声传播的速度；t_tr为数据包传输时延t_tr＝L/R，L为传输帧的长度，R为数据包传输速率；/nii)如果节点A在链路时变周期T内没有收到来自节点B的Probe包，则进入步骤2；/n步骤2：节点A向节点B发送探针请求包ProbeR，然后进入等待状态；/ni)如果在T_th时间内节点A收到来自节点B的Probe包，利用所接收到的Probe包对节点A到节点B的真实信道进行估计，得到信道冲激响应h_AB(t)；执行步骤3；其中，T_th为重传等待时间，T_th＝2t_p+t_tr+Δ，Δ为保护时间；/nii)如果在T_th时间内节点A未收到来自节点B的Probe包，节点A重新向节点B发送ProbeR包，直到节点A重新向节点B发送ProbeR包的次数超过ProbeR包最大重传次数N_max，则等待链路时变周期T后进入步骤3；/n步骤3：节点A首先将需要发送的信息序列s(t)与时间反转后的g_AB(t)进行卷积，则时间反转处理后的数据包(TR-DATA)为然后进行判断；/ni)如果在T_cl内节点A未收到非目标接收节点D发送的Probe包，则进入步骤4；/nii)如果在T_cl内节点A收到非目标接收节点D发送的Probe包，则进入步骤5；/n步骤4：节点A延迟max{T_cl-T_lifeB，0}的时间向节点B发送TR-DATA数据包，采用Bpsk调制方式，然后进入步骤6，节点A的发射功率p₁由式(1)计算得到；/n /n其中，p₁为节点A发射功率，单位为dBm，r₁为节点B接收信干比门限，单位为dB，SINR₁为节点B接收信干比，单位为dB，其中P_Sig为节点A信号发射功率，P为所发射的信号数据序列的功率；L为发送信号二进制数据字符序列长度，h_ij为节点i与节点j之间的信道冲击响应；/ng_ij为将h_ij做时反处理后节点i与节点j之间的信道冲击响应，k＝1，2，...，L；P_ISI为链路链路间干扰，D为上/下采样因子，取值为≥1的任意正整数，l为离散冲击响应序列的序列号，σ²为噪声；依据节点B接收端的SINR门限r₁，根据(1)求取接收节点B达到信干比门限前提下节点A所需要的最小发射功率p₁；/n步骤5：节点A延迟max{T_cl-T_lifeB，0}的时间向节点B发送TR-DATA数据包，采用Bpsk调制方式，节点A的发送功率p₂由式(2)计算：/n /nsubject to SINR₂≥r₂/n /n其中，p₂为节点A发射功率，单位为dBm，r₂为节点B接收信干比门限，单位为dB，SINR₂为节点B接收信干比(dB)，g_AB(-t)为时反处理节点A和节点B之间的信道冲击响应；g_AD(t)为节点A和节点B之间的信道冲击响应；P_ILID为非目标接受节点可容忍最大干扰；/n求解式(2)，若式(2)有解，则节点A选取式(2)所求发射功率p₂向节点B发送TR-DATA包，然后进入步骤6；若式(2)无解，则等待链路时变周期T后返回步骤2；/n步骤6：节点B判断是否成功收到节点A发送的TR-DATA包：/ni)如果节点B接收并解调得到完整的A发送的TR-DATA数据包，利用信道的互易性，节点B到节点A的真实信道h_AB(t)仍估计为g_AB(t)，然后将需要回复的ACK信号x_ACK(t)与时间反转后的g_AB(t)进行卷积成为确认包信号(TR-ACK)，并立即向节点A发送TR-ACK包，随后进入空闲状态，并进入步骤7；/nii)如果节点B没有接收并解调得到完整的A发送的TR-DATA数据包，则直接进入步骤7；/n步骤7：节点A判断在T_th时间内是否接收到来自节点B的TR-ACK包：/ni)如果节点A收到来自节点B的TR-ACK包，则进入步骤8；/nii)如果节点A未收到来自节点B的TR-ACK包，判断重传TR-DATA包的次数是否大于N_max；判断为是，则等待一个链路时变周期T返回步骤2，判断为否，则等待一个链路时变周期T返回步骤4；/n步骤8：数据接入的过程结束，任务完成。/n