一种分布式无线网络中基于信道预约的功率控制方法

摘要

本发明提供了一种分布式无线网络中基于信道预约的功率控制方法，以基本信道预约为接入机制，首先计算所采用的信道模型（两径模型）的相关参数，然后针对以下三种情况进行功率控制：情况1、竞争模式下，发送端S竞争信道成功（预约表查询的结果为真），准备发送RTS给接收端R；情况2、预约模式下，S准备发送DATA给接收端R；情况3：邻节点N侦听到DATA或ACK。本发明提升信道复用率，增加网络容量；提高节点的能量消耗效率，延长网络的生命周期；改善实时业务的信道接入质量，降低分组延迟抖动。

主权项

一种分布式无线网络中基于信道预约的功率控制方法，其特征在于包括下述步骤：●初始化：计算所采用的两径模型的相关参数：步骤1：计算两径模型的相关常数和关键距离d_c＝4h_th_r/λ，其中d₀为参考距离，γ₁和γ₂为路径损耗因子，常数K＝20log₁₀(λ/4πd₀)，波长λ＝c/f，c为光速，f为频率，ψ为阴影衰落因子，h_r和h_t为收发天线高度；步骤2：由两径模型中接收功率P_r随发送功率P_t和收发端距离d变化的关系式$P_r=\left\{\begin{array}{cc}{c}_1{P}_t/d^{{\gamma }_1}& d_0\le d\le d_c\\ c_2{P}_t/d^{{\gamma }_2}& d>d_c\end{array}\right.$计算当采用最大功率且d＝d_c时接收端的接收功率●情况1：竞争模式下，发送端S竞争信道成功，准备发送RTS给接收端R；步骤1：S以最大功率P_max发送RTS给R；步骤2：若R未收到S的RTS，或R收到S的RTS后的SIFS时段内信道变忙，或R收到S的RTS后的SIFS时段内信道虽然一直闲、但预约表查询的结果为假，则R什么也不做，S重新竞争信道，待竞争成功后转入步骤1；否则R以功率P_max发送CTS给S，转入步骤3；步骤3：若S没有收到R的CTS，则S重新竞争信道，待完成后转入步骤1；否则S提取CTS的接收功率P_r，得到S和R之间的距离$d=\left\{\begin{array}{cc}{(c_1{P}_{\max }/P_r)}^{1/{\gamma }_1}& P_r\ge P_{r\_c}\\ {(c_2{P}_{\max }/P_r)}^{1/{\gamma }_2}& P_r<P_{r\_c}\end{array}\right.$S计算最佳功率$P_{\alpha }=\left\{\begin{array}{cc}{P}_{\max }& {P_{\alpha }}^{\prime }>P_{\max }\\ {P_{\alpha }}^{\prime }& \frac{P_N{\left(\frac{d}{{\delta }_{\mathrm{DATA}}}\right)}^{{\gamma }_2}}{c_2}\le {P_{\alpha }}^{\prime }\le P_{\max }\\ \frac{P_N{\left(\frac{d}{{\delta }_{\mathrm{DATA}}}\right)}^{{\gamma }_2}}{c_2}& {P_{\alpha }}^{\prime }<\frac{P_N{\left(\frac{d}{{\delta }_{\mathrm{DATA}}}\right)}^{{\gamma }_2}}{c_2}\end{array}\right.$式中，${P_{\alpha }}^{\prime }=\frac{1}{2c}{d}^{\gamma }{P}_N{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{thold}}(1+\sqrt{1+\frac{{4\mathrm{cP}}_{\max }}{d^{\gamma }{P}_N{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{thold}}}}),$若d₀≤d≤d_c，c＝c₁，γ＝γ₁；若d＞d_c，c＝c₂，γ＝γ₂，SNR_thold为DATA分组被正确接收时的信噪比门限，P_N为背景噪声；S计算预约范围S等待SIFS时段后，将自身的位置信息和R_α放入DATA中；S以最大功率P_max发送DATA，转入步骤4；步骤4：若R没有收到S的DATA，则R什么也不做，S重新竞争信道，待完成后转入步骤1；否则R等待SIFS时段后，提取DATA中的R_α，将自身的位置信息和R_α放入ACK中，以功率P_max发送ACK；步骤5：若S收到R的ACK，则本情况的处理结束；否则S重新竞争信道，待完成后转入步骤1；●情况2：预约模式下，S准备发送DATA给接收端R；步骤1：S和R调整接收机的载波侦听门限P_CR‑thold，使得S检测信道，若信道忙，则S调整接收机的载波侦听门限P_CR‑thold，使得P_CR‑thold＝P_N，并重新竞争信道，待完成后转入情况1；否则S以功率P_α发送DATA给R，转入步骤2；步骤2：若R没有收到S的DATA，则R和S调整接收机的载波侦听门限P_CR‑thold，使得P_CR‑thold＝P_N，S重新竞争信道，待完成后转入情况1；否则R等待SIFS时段后，以功率P_α发送ACK，然后调整接收机的载波侦听门限P_CR‑thold，使得P_CR‑thold＝P_N，转入步骤3；步骤3：若S没有收到R的ACK，则S调整接收机的载波侦听门限P_CR‑thold，使得P_CR‑thold＝P_N，并重新竞争信道，待完成后转入情况1；否则S在收到ACK后调整接收机的载波侦听门限P_CR‑thold，使得P_CR‑thold＝P_N，本情况的处理结束；●情况3：邻节点N侦听到DATA或ACK；步骤1：N检查该DATA或ACK中是否携带有R_α，若没有，则将该DATA或ACK的CRI写入预约表，本情况的处理结束；否则转入步骤2；步骤2：N提取该DATA或ACK中的R_α和位置信息，计算自己与该DATA或ACK发送者之间的距离，若距离大于R_α则什么也不做，本情况的处理结束；否则将该DATA或ACK的CRI写入预约表，本情况的处理结束。