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一種新型多協(xié)作中繼選擇協(xié)議研究
作者：
時(shí)間：2012-06-29
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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很明顯，當無(wú)隱藏中繼時(shí)，在區間[tL，tC]會(huì )發(fā)生沖突；當存在隱藏中繼時(shí)，在區間[tL，tH]內將會(huì )發(fā)生沖突。則相應的沖突時(shí)間c為：
無(wú)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)
對于普通的低成本無(wú)線(xiàn)收發(fā)機而言，無(wú)隱藏中繼時(shí)沖突時(shí)長(cháng)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。
當兩個(gè)或多個(gè)中繼定時(shí)器在沖突時(shí)間c內超時(shí)時(shí)，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(guān)，不斷增加λ可以使沖突概率無(wú)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(guò)大，否則中繼選擇速度過(guò)慢，無(wú)法滿(mǎn)足遠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量級條件下，取λ值比相干時(shí)間低兩個(gè)數量級，即1～2 ms是比較合理的。
2 一種改進(jìn)的多機會(huì )中繼協(xié)議設計
原有協(xié)議存在問(wèn)題分析：
1)中繼信道參數的選擇依據。原協(xié)議中給出的兩種選擇依據的前提是源到中繼，中繼到目的信道衰落系數對中繼選擇的影響因子是等價(jià)的。文獻中結論表明，在最優(yōu)功率分配中系統更傾向將功率分配給距離源節點(diǎn)更近的中繼節點(diǎn)，即源到中繼的信道衰落系數在其中所占影響因子更大。
2)中繼選擇的公平性。機會(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(méi)有用到。這對整個(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)作的中繼數目直接影響到系統信道容量，而且原有協(xié)議中區分最佳中繼的身份一個(gè)重要影響因素，就是收發(fā)機轉換時(shí)間。收發(fā)機轉換時(shí)間對某個(gè)節點(diǎn)是相對固定的。對于信道系數和最佳中繼一樣，而轉換時(shí)間稍長(cháng)的其他節點(diǎn)來(lái)說(shuō)，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(huì )中繼選擇協(xié)議，協(xié)議具體過(guò)程如下：
1)每個(gè)中繼i監聽(tīng)RTS，CTS分組，以獲得信道衰落系數；
2)計算信道信息hi，中繼啟動(dòng)定時(shí)器Ti=λ／hi；
注：取hi=|hs,i|2，根據最優(yōu)功率分配結論可知，源到中繼節點(diǎn)的信道衰落系數在功率分配中占主導因素，為簡(jiǎn)化協(xié)議設計的復雜度，此處忽略中繼到目的節點(diǎn)信道衰落系數的影響。
3)中繼定時(shí)器超時(shí)后，向目的節點(diǎn)發(fā)送協(xié)作請求Req．，此后等待目的節點(diǎn)確認；
4)目的節點(diǎn)收到中繼首個(gè)Req．，立即啟動(dòng)延時(shí)器Tdelay，此過(guò)程中繼續接受其他協(xié)作中繼的請求；
注：Tdelay的選擇需確保目的節點(diǎn)收到所有最優(yōu)信道條件的中繼節點(diǎn)發(fā)送的Req．。這樣可以避免傳播時(shí)延，收發(fā)轉換時(shí)間等次要因素對中繼選擇造成“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)作的中繼確認信息Ack．，收到確認信息的中繼參與協(xié)作通信。
根據上述步驟，協(xié)議流程如圖2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/154501.htm
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