專利名稱：一種基于干擾分析的自適應(yīng)競爭窗口調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ALOHA協(xié)議中一種基于干擾分析的自適應(yīng)競爭窗口調(diào)整算法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，為了更好地共享信道資源，我們需要不斷地對(duì)MAC層協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化。退避機(jī)制作為MAC協(xié)議中一種具體的競爭解決方法，它決定了節(jié)點(diǎn)每次發(fā)送數(shù)據(jù)前的等待時(shí)間，目的是在相互干擾的多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送時(shí)，保證接入的有效性，達(dá)到合理利用系統(tǒng)資源的目的。算法要盡量達(dá)到以下要求既要降低各節(jié)點(diǎn)間的沖突概率，又要考慮時(shí)延因素，避免退避時(shí)間過長而使信道利用率降低，同時(shí)還要保證各節(jié)點(diǎn)訪問信道的公平性。ALOHA協(xié)議的基本思想是，當(dāng)節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，不需要偵聽就允許該節(jié)點(diǎn)立 刻發(fā)送。顯然，這會(huì)造成用戶數(shù)據(jù)之間的嚴(yán)重的碰撞，導(dǎo)致信道沖突。因此，人們基于802.
11DCF在MAC層進(jìn)行了大量的研究，提出了多種退避算法。前人的算法主要有三大類第一類主要改進(jìn)了更新CW規(guī)則，如慢速減小CW算法(SD)，倍數(shù)增加線性減少退避算法(MILD)，指數(shù)增加指數(shù)減少退避算法(EDID)、線性或乘數(shù)增加線性減少退避算法等；此類算法的共同不足在于，在改善沖突概率和公平性指標(biāo)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致時(shí)延的增大；第二類算法采用多階退避的方式，只讓一部分處于某一退避階段的節(jié)點(diǎn)有機(jī)會(huì)發(fā)送，以減小沖突概率。典型的多階退避算法如兩階競爭解決算法，此算法中節(jié)點(diǎn)有2個(gè)競爭階段，只有進(jìn)入階段2的節(jié)點(diǎn)后才能真正參與信道競爭。這種算法有利于改善在節(jié)點(diǎn)分布較密的環(huán)境下的性能，但公平性很差，且算法復(fù)雜度太高；第三類算法主要是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整競爭窗口，這類算法的實(shí)時(shí)性好，而且往往在提升網(wǎng)絡(luò)性能方面效果顯著。Cali. F等人提出了一種動(dòng)態(tài)分布式算法，該算法中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都估算網(wǎng)絡(luò)中可能會(huì)與它產(chǎn)生沖突的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，據(jù)此調(diào)整其競爭窗口，使之達(dá)到最優(yōu)，對(duì)此算法做了仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該算法的吞吐量性能得到了很大提高，但是網(wǎng)絡(luò)的其他性能并不理想。另有一種基于IEEE 802.11 DCF自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整競爭窗口的算法，通過統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)即時(shí)沖突概率動(dòng)態(tài)的調(diào)整競爭窗口值，此算法降低了信道空閑，有效提高了信道利用率，其不足之處在于，由于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)分布并不是均勻分布，彼此間的干擾情況也不相同，所以用統(tǒng)一的規(guī)則對(duì)競爭窗口進(jìn)行更新沒有考慮到節(jié)點(diǎn)的空間分布。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種Aloha機(jī)制中基于干擾分析的退避時(shí)間確定方法，該方法在計(jì)算退避時(shí)間時(shí)，將干擾的空間分布和信道的時(shí)間統(tǒng)計(jì)值綜合考慮，同時(shí)引入了退避時(shí)間的分位數(shù)，降低了時(shí)延值，提高了系統(tǒng)吞吐量。技術(shù)方案一種基于干擾分析的自適應(yīng)競爭窗口調(diào)整方法，包括確定競爭窗口值和確定退避時(shí)間；其中，確定競爭窗口值包括對(duì)一個(gè)周期內(nèi)的碰撞次數(shù)和成功次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)值得到相應(yīng)的信道忙閑指數(shù)，據(jù)此更新下一個(gè)周期開始時(shí)的競爭窗口值；確定退避時(shí)間包括對(duì)所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行干擾分析，確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)并據(jù)此得到一個(gè)分位數(shù)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)成功發(fā)送或碰撞后，根據(jù)分位數(shù)值選取退避時(shí)間。該方法包括以下步驟
步驟I.網(wǎng)絡(luò)初始化4表示統(tǒng)計(jì)的周期序號(hào)，I為一個(gè)周期中的時(shí)隙序號(hào)力第/周期開始時(shí)用于更新競爭窗口的參數(shù)，令=節(jié)點(diǎn)i第一周期第一個(gè)時(shí)盹的競爭窗
口Cfif1為競爭窗口最小值Cnun ；
nun
步驟2.對(duì)網(wǎng)絡(luò)的干擾進(jìn)行分析，由每個(gè)節(jié)點(diǎn)周圍的干擾節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)確定一個(gè)分位數(shù)A ； 步驟3.退避時(shí)間取[1，之間的隨機(jī)數(shù)執(zhí)行退避過程；
步驟4.更新/ = / + 1,當(dāng)有節(jié)點(diǎn)的退避計(jì)數(shù)器的值為零時(shí)，即一次退避結(jié)束后，嘗試發(fā)送數(shù)據(jù)，若此時(shí)期鄰居節(jié)點(diǎn)中有其他節(jié)點(diǎn)正在發(fā)送，則產(chǎn)生碰撞，更新節(jié)點(diǎn)i的競爭窗口
權(quán)利要求
1.一種基于干擾分析的自適應(yīng)競爭窗口調(diào)整方法，其特征在于該方法包括以下步驟 步驟I.網(wǎng)絡(luò)初始化4表示統(tǒng)計(jì)的周期序號(hào)，I為一個(gè)周期中的時(shí)隙序號(hào)，力第/周期開始時(shí)用于更新競爭窗口的參數(shù)，令
2.如權(quán)利要求I所述基于干擾分析的自適應(yīng)競爭窗口調(diào)整方法，其特征在于，所述的競爭窗口，其確定步驟如下 步驟I.計(jì)算第k周期內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)包的總時(shí)間
3.如權(quán)利要求I所述的基于干擾分析的自適應(yīng)競爭窗口調(diào)整方法，其特征在于，所述分位數(shù)務(wù)的確定步驟如下 步驟I、對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)激活節(jié)點(diǎn)，計(jì)算其他節(jié)點(diǎn)到它的幾何距離，并存儲(chǔ)在數(shù)組中，元素J)表示j處節(jié)點(diǎn)距i 處節(jié)點(diǎn)的距離； 步驟2、對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)激活節(jié)點(diǎn)，按其他節(jié)點(diǎn)到它的幾何距離對(duì)其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序； 步驟3、對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)激活節(jié)點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)對(duì)其干擾超過門限值的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，記為況Ni， 步驟4、對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)激活節(jié)點(diǎn)，計(jì)算其用來確定退避時(shí)間的分位數(shù)
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于干擾分析的自適應(yīng)競爭窗口調(diào)整算法，屬于無線通信的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法適用于時(shí)隙Aloha機(jī)制，包括確定競爭窗口值和確定退避時(shí)間；其中，確定競爭窗口值包括對(duì)一個(gè)周期內(nèi)的碰撞次數(shù)和成功次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)值得到相應(yīng)的信道忙閑指數(shù)，據(jù)此更新下一個(gè)周期開始時(shí)的競爭窗口值；確定退避時(shí)間包括對(duì)所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行干擾分析，確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)并據(jù)此得到一個(gè)分位數(shù)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)成功發(fā)送或碰撞后，根據(jù)分位數(shù)值選取退避時(shí)間。本發(fā)明將干擾分析運(yùn)用到退避時(shí)間的選取中，算法復(fù)雜度較低，且能夠有效降低網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延與碰撞概率，提升吞吐量性能。
文檔編號(hào)H04W74/08GK102811498SQ20121026272
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者朱琦, 許悅 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)