一種新型多協(xié)作中繼選擇協(xié)議研究
加入技術(shù)交流群
很明顯，當(dāng)無隱藏中繼時(shí)，在區(qū)間[tL，tC]會(huì)發(fā)生沖突；當(dāng)存在隱藏中繼時(shí)，在區(qū)間[tL，tH]內(nèi)將會(huì)發(fā)生沖突。則相應(yīng)的沖突時(shí)間c為：
無隱藏中繼時(shí)：
c=tC-tL=|nb-nj|+ds+r (4)
隱藏中繼時(shí)：
c=tH-tL=|nb-nj|+2·ds+dur1+dur2+nb+nj (5)
對(duì)于普通的低成本無線收發(fā)機(jī)而言，無隱藏中繼時(shí)沖突時(shí)長(zhǎng)c的典型值是幾個(gè)微秒，通常取5μs，而在有隱藏中繼時(shí)則為10μs。
當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)中繼定時(shí)器在沖突時(shí)間c內(nèi)超時(shí)時(shí)，導(dǎo)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(guān)，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(shí)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(yuǎn)高于信道變化速度的要求。所以實(shí)際選取λ時(shí)需要在沖突概率和中繼選擇速度之間進(jìn)行折中?？紤]到慢衰落的環(huán)境，在0～3 km／s的移動(dòng)速度，最大多普勒頻移為2．5 Hz，最小信道相干時(shí)間為200 ms量級(jí)條件下，取λ值比相干時(shí)間低兩個(gè)數(shù)量級(jí)，即1～2 ms是比較合理的。
2 一種改進(jìn)的多機(jī)會(huì)中繼協(xié)議設(shè)計(jì)
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(duì)中繼選擇的影響因子是等價(jià)的。文獻(xiàn)中結(jié)論表明，在最優(yōu)功率分配中系統(tǒng)更傾向?qū)⒐β史峙浣o距離源節(jié)點(diǎn)更近的中繼節(jié)點(diǎn)，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(jī)會(huì)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(gè)備選中繼始終作為最佳伙伴，那么結(jié)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(duì)整個(gè)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)是非常不公平的，尤其是這個(gè)最佳中繼。
3)能否選擇多個(gè)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(gè)重要影響因素，就是收發(fā)機(jī)轉(zhuǎn)換時(shí)間。收發(fā)機(jī)轉(zhuǎn)換時(shí)間對(duì)某個(gè)節(jié)點(diǎn)是相對(duì)固定的。對(duì)于信道系數(shù)和最佳中繼一樣，而轉(zhuǎn)換時(shí)間稍長(zhǎng)的其他節(jié)點(diǎn)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(jī)會(huì)中繼選擇協(xié)議，協(xié)議具體過程如下：
1)每個(gè)中繼i監(jiān)聽RTS，CTS分組，以獲得信道衰落系數(shù)；
2)計(jì)算信道信息hi，中繼啟動(dòng)定時(shí)器Ti=λ／hi；
注：取hi=|hs,i|2，根據(jù)最優(yōu)功率分配結(jié)論可知，源到中繼節(jié)點(diǎn)的信道衰落系數(shù)在功率分配中占主導(dǎo)因素，為簡(jiǎn)化協(xié)議設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，此處忽略中繼到目的節(jié)點(diǎn)信道衰落系數(shù)的影響。
3)中繼定時(shí)器超時(shí)后，向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送協(xié)作請(qǐng)求Req．，此后等待目的節(jié)點(diǎn)確認(rèn)；
4)目的節(jié)點(diǎn)收到中繼首個(gè)Req．，立即啟動(dòng)延時(shí)器Tdelay，此過程中繼續(xù)接受其他協(xié)作中繼的請(qǐng)求；
注：Tdelay的選擇需確保目的節(jié)點(diǎn)收到所有最優(yōu)信道條件的中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的Req．。這樣可以避免傳播時(shí)延，收發(fā)轉(zhuǎn)換時(shí)間等次要因素對(duì)中繼選擇造成“不公平”，同時(shí)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(shí)后，向所有中繼廣播參與本次協(xié)作的中繼確認(rèn)信息Ack．，收到確認(rèn)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://www.ex-cimer.com/article/154501.htm
評(píng)論