一種新型多協(xié)作中繼選擇協(xié)議研究
加入技術交流群
很明顯，當無隱藏中繼時，在區(qū)間[tL，tC]會發(fā)生沖突；當存在隱藏中繼時，在區(qū)間[tL，tH]內(nèi)將會發(fā)生沖突。則相應的沖突時間c為：
無隱藏中繼時：
c=tC-tL=|nb-nj|+ds+r (4)
隱藏中繼時：
c=tH-tL=|nb-nj|+2·ds+dur1+dur2+nb+nj (5)
對于普通的低成本無線收發(fā)機而言，無隱藏中繼時沖突時長c的典型值是幾個微秒，通常取5μs，而在有隱藏中繼時則為10μs。
當兩個或多個中繼定時器在沖突時間c內(nèi)超時時，導致沖突發(fā)生，則其沖突概率可表示為：
由式(8)可以看出，沖突概率與λ的取值密切相關，不斷增加λ可以使沖突概率無限趨于0。但是，λ還決定了最佳中繼選擇所需的平均時間T，即：
T=nb+E(Tb)+ds+dur1+nb(+ds+dur2+nj，隱藏中繼)≈E(Tb)=E(λ／h1)≥λ／E(h1) (9)
由式(9)可以得到，λ取值不能過大，否則中繼選擇速度過慢，無法滿足遠高于信道變化速度的要求。所以實際選取λ時需要在沖突概率和中繼選擇速度之間進行折中?？紤]到慢衰落的環(huán)境，在0～3 km／s的移動速度，最大多普勒頻移為2．5 Hz，最小信道相干時間為200 ms量級條件下，取λ值比相干時間低兩個數(shù)量級，即1～2 ms是比較合理的。
2 一種改進的多機會中繼協(xié)議設計
原有協(xié)議存在問題分析：
1)中繼信道參數(shù)的選擇依據(jù)。原協(xié)議中給出的兩種選擇依據(jù)的前提是源到中繼，中繼到目的信道衰落系數(shù)對中繼選擇的影響因子是等價的。文獻中結論表明，在最優(yōu)功率分配中系統(tǒng)更傾向將功率分配給距離源節(jié)點更近的中繼節(jié)點，即源到中繼的信道衰落系數(shù)在其中所占影響因子更大。
2)中繼選擇的公平性。機會中繼選擇協(xié)議僅僅考慮了性能而忽略了備選協(xié)作伙伴的公平性。如果有一個備選中繼始終作為最佳伙伴，那么結果是其電池很快被消耗完而其他的備選的伙伴很可能根本就沒有用到。這對整個協(xié)作網(wǎng)絡是非常不公平的，尤其是這個最佳中繼。
3)能否選擇多個中繼。參與協(xié)作的中繼數(shù)目直接影響到系統(tǒng)信道容量，而且原有協(xié)議中區(qū)分最佳中繼的身份一個重要影響因素，就是收發(fā)機轉換時間。收發(fā)機轉換時間對某個節(jié)點是相對固定的。對于信道系數(shù)和最佳中繼一樣，而轉換時間稍長的其他節(jié)點來說，也是一種不公平。
基于上面的分析，此處提出一種優(yōu)化的多種機會中繼選擇協(xié)議，協(xié)議具體過程如下：
1)每個中繼i監(jiān)聽RTS，CTS分組，以獲得信道衰落系數(shù)；
2)計算信道信息hi，中繼啟動定時器Ti=λ／hi；
注：取hi=|hs,i|2，根據(jù)最優(yōu)功率分配結論可知，源到中繼節(jié)點的信道衰落系數(shù)在功率分配中占主導因素，為簡化協(xié)議設計的復雜度，此處忽略中繼到目的節(jié)點信道衰落系數(shù)的影響。
3)中繼定時器超時后，向目的節(jié)點發(fā)送協(xié)作請求Req．，此后等待目的節(jié)點確認；
4)目的節(jié)點收到中繼首個Req．，立即啟動延時器Tdelay，此過程中繼續(xù)接受其他協(xié)作中繼的請求；
注：Tdelay的選擇需確保目的節(jié)點收到所有最優(yōu)信道條件的中繼節(jié)點發(fā)送的Req．。這樣可以避免傳播時延，收發(fā)轉換時間等次要因素對中繼選擇造成“不公平”，同時其值變化也可以用于控制參與協(xié)作的中繼數(shù)量。
5)Tdelay超時后，向所有中繼廣播參與本次協(xié)作的中繼確認信息Ack．，收到確認信息的中繼參與協(xié)作通信。
根據(jù)上述步驟，協(xié)議流程如圖2所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/154501.htm
評論