專利名稱：Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)的通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的MAC層通信方 法，尤其涉及一種利用方向性天線進(jìn)行遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信的方法。
技術(shù)背景傳統(tǒng)移動(dòng)AdHoc網(wǎng)絡(luò)受到存活問(wèn)題，容量和能量限制的困擾。 它們很容易被干擾和偷聽(tīng)。上述問(wèn)題可以通過(guò)在AdHoc網(wǎng)絡(luò)中使用 方向性天線來(lái)克服。有了方向性天線我們可以獲得兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)首先是 更高的空間重用性；第二個(gè)是更遠(yuǎn)的通信距離。然而，利用方向性傳 輸所帶了的巨大潛力需要有效的遠(yuǎn)距離鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)機(jī)制，而這里所需 要的發(fā)現(xiàn)機(jī)制要比使用全向天線的傳統(tǒng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的情況要復(fù)雜的 多。給定使用方向性天線發(fā)送和接收信號(hào)的AdHoc網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)節(jié)點(diǎn) 都必須知道哪些是一跳可達(dá)鄰節(jié)點(diǎn)而其方向又如何。使用方向性天線 的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的通信鏈路可以被分為兩種模式:發(fā)射波束成形 T-BF (Transmit Beam-Forming)模式和發(fā)射接收波束成形TR-BF (Transmit and Receive Beam-Forming)模式，因此可以將方向性通信 機(jī)制分類為T(mén)-BF方向性通信和TR-BF方向性通信。其中TR-BF方 向性通信可以獲得最遠(yuǎn)的通信距離，因而對(duì)于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)在TR-BF 模式下充分開(kāi)發(fā)方向性發(fā)送和方向性接收的優(yōu)勢(shì)是十分必要的，而 TR-BF模式同時(shí)可以在網(wǎng)絡(luò)安全，容量和能量節(jié)省等方面帶來(lái)很好的提高，但遺憾的是大多數(shù)現(xiàn)有的針對(duì)AdHoc的方向性通信方法只支 持T-BF模式，顯然這種模式無(wú)法全面開(kāi)發(fā)方向性發(fā)射和接收的優(yōu)點(diǎn)。 在目前使用方向性天線的AdHoc網(wǎng)絡(luò)中，利用TR-BF模式探索 遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信方面的方法有如下兩種1、 R. Ramanathan等人提出了一個(gè)TR-BF方向性通信方法，該 方法需要使用GPS來(lái)為AdHoc中的所有節(jié)點(diǎn)獲得同步時(shí)間，而且為 了協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)所引起的拓?fù)渥兓總€(gè)節(jié)點(diǎn)都要周期的進(jìn)行TR-BF 來(lái)發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)。2、 G. Jakllari等人提出了一個(gè)基于輪詢的TR-BF方向性通信方 法，該方法中網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須與它的鄰節(jié)點(diǎn)同步，且網(wǎng)絡(luò)約定將 時(shí)間分成連續(xù)的幀，而且每幀都有一個(gè)片斷是用于鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的?？梢钥吹剿鞋F(xiàn)有的TR-BF方向性通信方法都依賴于輔助信息， 而且想要獲得這些節(jié)點(diǎn)位置信息或時(shí)間同步信息顯然需要為通信節(jié) 點(diǎn)添加相應(yīng)的外部設(shè)備，然而無(wú)論從經(jīng)濟(jì)角度還是實(shí)用性角度來(lái)看， 這些外部設(shè)備都是我們所不希望看到的。為了提出本發(fā)明的遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信，下面首先介紹結(jié)合了虛擬載 波偵聽(tīng)和方向性網(wǎng)絡(luò)分配矢量的IEEE 802.11協(xié)議在采用這種協(xié)議的AdHoc網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)配置有電子操控天線系 統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)的改變波束方向。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的任意節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)到 分組時(shí)，無(wú)論該分組的目的地是否是自己，都存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)鄰節(jié)點(diǎn)的 AOA。當(dāng)此節(jié)點(diǎn)有分組要發(fā)送時(shí)，如果可以從AOA寄存器中找到目 的節(jié)點(diǎn)的AOA，則向?qū)?yīng)的AOA波束成形來(lái)發(fā)送RTS分組，但如果沒(méi)有相應(yīng)的AOA信息，則采用全向的方式來(lái)發(fā)送RTS。同時(shí)協(xié)議 采用波束鎖定機(jī)制來(lái)最大化接收功率。另外，協(xié)議還使用方向性的網(wǎng) 絡(luò)分配矢量DNAV(Directional Network Allocation Vector)來(lái)為鄰居節(jié) 點(diǎn)的通信預(yù)留相應(yīng)方向的信道。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)的通信方法，該方法在避免增加附加設(shè)備的條件 下，充分利用方向性天線能夠提高空間重用性、提供更遠(yuǎn)通信距離的 優(yōu)勢(shì)，最終實(shí)現(xiàn)增大網(wǎng)絡(luò)吞吐量并降低網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的效果。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是首先，在使用方向 性天線的AdHoc網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)有分組到達(dá)節(jié)點(diǎn)A，且從路由信息中可 以得到接下來(lái)兩跳的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)分別為節(jié)點(diǎn)B和節(jié)點(diǎn)C時(shí)，根據(jù)MAC 協(xié)議，節(jié)點(diǎn)A首先向下一跳節(jié)點(diǎn)B發(fā)送請(qǐng)求發(fā)送分組RTS，分組中 攜帶節(jié)點(diǎn)B的下一跳節(jié)點(diǎn)的信息，也就是節(jié)點(diǎn)C的ID號(hào)，如果節(jié)點(diǎn) B此時(shí)接近阻塞，便可以選擇不接受此分組，而發(fā)起節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)C 的遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信。其次，節(jié)點(diǎn)B根據(jù)自己掌握的到達(dá)角AOA(Angle of Arrival)信息 來(lái)發(fā)起遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信a、無(wú)功控信息時(shí)，設(shè)節(jié)點(diǎn)B的AOA寄存器中對(duì)應(yīng)于節(jié)點(diǎn)A和 節(jié)點(diǎn)C的AOA分別為《，0S《<360。和《，0S^ <360°，則可根據(jù)眉c+j。^、 m:和n卯M"腦沐獲得節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C所需的AOA定位值A(chǔ)和^ ，b、有功控信息時(shí)，在忽略小尺度衰落的條件下，節(jié)點(diǎn)B可通過(guò) 與節(jié)點(diǎn)C交互小的探測(cè)分組，獲得兩節(jié)點(diǎn)之間信道的衰落情況，再 根據(jù),=，來(lái)計(jì)算ab與bc之間距離之比，最后利用幾何關(guān)系= ^ = i 來(lái)獲得節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C之間遠(yuǎn)距離通信所需要的AOA sin Pc 爿5定位值A(chǔ)和4。再次，節(jié)點(diǎn)B將上面獲得的AOA定位信息&和^分別利用TRBF 控制分組發(fā)給節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C。接著，無(wú)論有無(wú)功控信息，節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C利用節(jié)點(diǎn)B發(fā)送的 AOA定位值A(chǔ)和^來(lái)完成遠(yuǎn)距離通信具體是節(jié)點(diǎn)A將自己存儲(chǔ)的 節(jié)點(diǎn)B的AOA信息加上或減去^來(lái)獲得與節(jié)點(diǎn)C遠(yuǎn)距離通信所需的 波束成形方向，反之，節(jié)點(diǎn)C也用^以同樣的過(guò)程來(lái)得到波束成形 方向。最后，按照MAC協(xié)議，節(jié)點(diǎn)A向節(jié)點(diǎn)C發(fā)送DATA,節(jié)點(diǎn)C 接受正確則向節(jié)點(diǎn)A回送ACK，遠(yuǎn)距離通信過(guò)程結(jié)束。本發(fā)明利用兩個(gè)遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)的公共鄰居節(jié)點(diǎn)所提供的協(xié)調(diào)信息， 實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)之間的tr-bf方向性通信，使得網(wǎng)絡(luò)可以充分利 用方向性天線提高空間重用性、提供更遠(yuǎn)通信距離的優(yōu)勢(shì)，仿真結(jié)果 表示，本發(fā)明在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重情況下增大了網(wǎng)絡(luò)吞吐量，降低了網(wǎng)絡(luò) 延時(shí)。


圖1為無(wú)功控信息時(shí)遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信說(shuō)明圖，圖中abc為對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)分組的路由；圖2為有功控信息時(shí)遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信說(shuō)明圖，圖中ABC為對(duì)應(yīng) 數(shù)據(jù)分組的路由；圖3為無(wú)功控信息條件下遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)互相成功發(fā)現(xiàn)的概率曲線 圖，圖中針對(duì)不同波束寬度的方向性天線進(jìn)行了分析；圖4為仿真性能曲線圖，(a)網(wǎng)絡(luò)吞吐量；(b)端到端延時(shí)圖中的三條曲線分別為DMAC，以及DMAC分別與本發(fā)明中的 兩種遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信方法結(jié)合后的新協(xié)議，將與無(wú)功控的遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn) 通信DMAC協(xié)議記為DMAC-TRBF1 ，而將有功控的記為 DMAC誦TRBF2。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1來(lái)說(shuō)明無(wú)功控信息時(shí)的遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信，圖示場(chǎng)景中， 路由ABC和路由DBE均經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)B，所以節(jié)點(diǎn)B很有可能由于有過(guò)多 需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)分組而接近于阻塞或能量耗盡，而同時(shí)節(jié)點(diǎn)A根據(jù) 路由1想要向節(jié)點(diǎn)B發(fā)送數(shù)據(jù)分組，在這種情形下，節(jié)點(diǎn)B將會(huì)在 節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C之間發(fā)起TR-BF遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信，主要的思想就是 引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C向與J5C角分線垂直的方向進(jìn)行波束成形，之 所以選擇這個(gè)方向，是因?yàn)檫@是它們可能完成相互發(fā)現(xiàn)的近似方向， 下面是詳細(xì)的過(guò)程。根據(jù)DVCS，當(dāng)節(jié)點(diǎn)A有一個(gè)數(shù)據(jù)分組(目的節(jié)點(diǎn)ID不是節(jié)點(diǎn) B)要發(fā)給節(jié)點(diǎn)B，節(jié)點(diǎn)A將會(huì)通過(guò)向節(jié)點(diǎn)B進(jìn)行波束成形來(lái)發(fā)送RTS，在該RTS中攜帶有必要的路由信息。當(dāng)RTS被節(jié)點(diǎn)B正確接 受，節(jié)點(diǎn)B將會(huì)檢査自身狀態(tài)來(lái)決定是否回復(fù)CTS。如果節(jié)點(diǎn)B決 定不回復(fù)此分組，它將會(huì)發(fā)起TR-BF遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信過(guò)程。節(jié)點(diǎn)B 通過(guò)閱讀RTS中的路由信息可以找到節(jié)點(diǎn)C是下一跳節(jié)點(diǎn)，然后節(jié) 點(diǎn)B將會(huì)在自己的AOA緩沖存儲(chǔ)器中査找節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C的AOA 信息，之后分別發(fā)送TRBF-CTS和TRBF-RTS給節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C， TRBF-CTS和TRBF-RTS分組包含用于協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C互相發(fā) 現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)角度和方向信息(這里的旋轉(zhuǎn)角度和方向都是相對(duì)于節(jié)點(diǎn)B 的AOA的旋轉(zhuǎn)信息)。剩余的問(wèn)題就是為節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C計(jì)算旋轉(zhuǎn)角和旋轉(zhuǎn)方向了。 根據(jù)圖1中所示的幾何關(guān)系，對(duì)節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C來(lái)說(shuō)，旋轉(zhuǎn)角P是相 同的，而旋轉(zhuǎn)方向是相反的，令節(jié)點(diǎn)B處節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C的AOA分 別為《(0^《<360°)和《(02《<360°)，也就是說(shuō)BA與y軸正方向 的夾角為《，BC與y軸正方向的夾角為&，故于是我們就有0 = 90° ?，F(xiàn)在唯一的問(wèn)題是旋轉(zhuǎn)方向了 ，當(dāng)0S《-& <180°或-360°^《-《<-180°,我們說(shuō)節(jié)點(diǎn)A是超前的而 節(jié)點(diǎn)C是滯后的，此時(shí)節(jié)點(diǎn)A應(yīng)該從與節(jié)點(diǎn)B通信的方向順時(shí)針轉(zhuǎn) 動(dòng)波束^度來(lái)發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)C，而節(jié)點(diǎn)C應(yīng)該逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)波束e度；當(dāng) -180° S《-《<0°或180°^《-《<360°，我們說(shuō)節(jié)點(diǎn)C是超前的而節(jié)點(diǎn) A是滯后的，此時(shí)節(jié)點(diǎn)A應(yīng)該逆時(shí)針轉(zhuǎn)，而節(jié)點(diǎn)C應(yīng)該順時(shí)針轉(zhuǎn)來(lái) 完成互相發(fā)現(xiàn)。參見(jiàn)圖2來(lái)說(shuō)明有功控信息時(shí)的遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信，同樣的場(chǎng)景 中，路由ABC和路由DBE均經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)B，當(dāng)系統(tǒng)中加入了功率控制， 且假設(shè)我們只考慮大尺度損耗而忽略小尺度損耗，我們可以通過(guò)利用 控制分組中所攜帶的功率控制信息來(lái)完成更精確的遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)。有了附加的功率控制信息我們可以為節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C計(jì)算出精 確的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)代替無(wú)功控信息時(shí)所使用的近似方向。這里，當(dāng)節(jié)點(diǎn) B收到來(lái)自節(jié)點(diǎn)A的RTS分組并仍然決定不接收數(shù)據(jù)分組時(shí)，它將 會(huì)發(fā)送一個(gè)TRBF-TEST分組給節(jié)點(diǎn)C，而節(jié)點(diǎn)C將會(huì)回復(fù)一個(gè) TRBF-ACK給節(jié)點(diǎn)B。 RTS和TRBF-ACK都包含有發(fā)送功率信息， 而節(jié)點(diǎn)B可以由底層獲得接收功率，這樣我們就有了與節(jié)點(diǎn)A和節(jié) 點(diǎn)C的收發(fā)功率信息。根據(jù)等式其中因子K是一個(gè)考慮大氣吸收，歐姆損耗等的常數(shù)，r是發(fā)送 者和接受者之間的距離，"是路徑損耗指數(shù)(2《c^4)，而G"G^分 別代表發(fā)送者和接受者的天線增益。C^和&都可以被調(diào)整使得對(duì)于 節(jié)點(diǎn)B收到的RTS和TRBF-ACK是相同的，而K對(duì)兩個(gè)控制分組是 近似的。所以有由于等式的右邊是一個(gè)常量，令及=<formula>formula see original document page 11</formula>，則<formula>formula see original document page 11</formula>根據(jù)正弦定理，考慮圖2中的A^BC，我們有另外有如下等式<formula>formula see original document page 11</formula>(1)令/ = 180° —Z/1SC，貝U我們可以通過(guò)聯(lián)立(1)和(2)來(lái)計(jì)算^和^，結(jié)果是,sin〃 、Pc = arctan、COSyff+及，現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)B可以分別發(fā)送TRBF-CTS和TRBF-INFORM給節(jié)點(diǎn) A和節(jié)點(diǎn)C，這兩個(gè)分組就承載有A,^以及旋轉(zhuǎn)方向的信息。因此， 節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C就可以更精確地完成互相發(fā)現(xiàn)了 。參見(jiàn)圖3，計(jì)算無(wú)功控信息條件下遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)成功完成發(fā)現(xiàn)的概 率，圖中三條曲線分別代表波束寬度為45° 、 60°和90°的情況下 遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)成功完成發(fā)現(xiàn)的概率，這里只考慮Z^^C大于90度的情 形，原因是如果^^C比90度小，節(jié)點(diǎn)C可能是節(jié)點(diǎn)A的一跳鄰節(jié) 點(diǎn)，這種情況下不會(huì)發(fā)起遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信。波束寬度越寬，成功發(fā)現(xiàn)可能性越大，而且無(wú)論波束寬度有多寬， 隨著Z^C的增大，成功發(fā)現(xiàn)的可能性會(huì)提升到100%，這是因?yàn)楫?dāng)角 度接近180度，三個(gè)節(jié)點(diǎn)幾乎成一條線，此時(shí)不知道兩節(jié)點(diǎn)距節(jié)點(diǎn)B的精確距離的影響就變得很小了 。參見(jiàn)圖4， (a)圖中三條曲線分別代表DMAC、 DMAC-TRBF1和 DMAC-TRBF2三種協(xié)議在不同網(wǎng)絡(luò)負(fù)載條件下的吞吐量的變化曲 線，而(b)圖中藍(lán)色、綠色和紅色三條曲線分別代表DMAC、 DMAC-TRBF1和DMAC-TRBF2三種協(xié)議在不同網(wǎng)絡(luò)負(fù)載條件下的 延時(shí)的變化曲線。為了驗(yàn)證提出的遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信方法的性能，在 NS-2下仿真了該方案，仿真過(guò)程使用了下面的場(chǎng)景，30個(gè)節(jié)點(diǎn)在 1000mxl000M的場(chǎng)景中分布，選取10個(gè)節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)源可以 以1到40個(gè)數(shù)據(jù)包每秒向隨機(jī)選取的目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送CBR數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù) 包的大小是512字節(jié)，仿真持續(xù)250s，仿真重復(fù)20次取平均。將本 發(fā)明中提出的兩種遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信方法與DMAC (IEEE 802.11與 DVCS和DNAV結(jié)合而得的方向性MAC協(xié)議)本身作比較，得到了 圖4中的結(jié)果。能夠發(fā)現(xiàn)隨著負(fù)載的增加，無(wú)論是吞吐量還是延時(shí)本發(fā)明提出的 方法都要好于DMAC，原因是場(chǎng)景中的節(jié)點(diǎn)在負(fù)載增加的時(shí)候會(huì)發(fā) 起遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信過(guò)程來(lái)緩解局部的網(wǎng)絡(luò)繁忙。因此，首先，大量因 阻塞而導(dǎo)致的分組丟棄被避免了，吞吐量沒(méi)有遭遇與DMAC相同的 門(mén)限；其次，更多的遠(yuǎn)距離通信被建立，分組傳遞所需的平均跳數(shù)被 減少了，這樣在一定程度上緩解了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增加所帶來(lái)的延時(shí)性能惡 化，在遠(yuǎn)距離通信完全建立之后，由于擁塞的緩解，端到端延時(shí)反而 有所降低。
權(quán)利要求
1、使用方向性天線的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于首先，在使用方向性天線的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)有分組到達(dá)節(jié)點(diǎn)A，且從路由信息中可以得到接下來(lái)兩跳的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)分別為節(jié)點(diǎn)B和節(jié)點(diǎn)C時(shí)，根據(jù)MAC協(xié)議，節(jié)點(diǎn)A首先向下一跳節(jié)點(diǎn)B發(fā)送請(qǐng)求發(fā)送分組RTS，分組中攜帶節(jié)點(diǎn)B的下一跳節(jié)點(diǎn)的信息，也就是節(jié)點(diǎn)C的ID號(hào)，如果節(jié)點(diǎn)B此時(shí)接近阻塞，便可以選擇不接受此分組，而發(fā)起節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)C的遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信；其次，節(jié)點(diǎn)B根據(jù)自己掌握的到達(dá)角AOA(Angle of Arrival)信息來(lái)發(fā)起遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信a、無(wú)功控信息時(shí)，設(shè)節(jié)點(diǎn)B的AOA寄存器中對(duì)應(yīng)于節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C的AOA分別為θ1，0≤θ1＜360°和θ2，0≤θ2＜360°，則可根據(jù)和θA＝θC＝90°-(∠ABC/2)來(lái)獲得節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C所需的AOA定位值θA和θC；b、有功控信息時(shí)，在忽略小尺度衰落的條件下，節(jié)點(diǎn)B可通過(guò)與節(jié)點(diǎn)C交互小的探測(cè)分組，獲得兩節(jié)點(diǎn)之間信道的衰落情況，再根據(jù)<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mfrac> <msub><mi>P</mi><mi>R</mi> </msub> <msub><mi>P</mi><mi>T</mi> </msub></mfrac><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>G</mi> <mi>T</mi></msub><msub> <mi>G</mi> <mi>R</mi></msub> </mrow> <msup><mi>Kr</mi><mi>&alpha;</mi> </msup></mfrac> </mrow>]]></math> id="icf0002" file="A2008101501570002C2.tif" wi="20" he="10" top= "211" left = "38" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>來(lái)計(jì)算AB與BC之間距離之比，最后利用幾何關(guān)系<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><mfrac> <mrow><mi>sin</mi><msub> <mi>&theta;</mi> <mi>A</mi></msub> </mrow> <mrow><mi>sin</mi><msub> <mi>&theta;</mi> <mi>C</mi></msub> </mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac> <mi>BC</mi> <mi>AB</mi></mfrac><mo>=</mo><mi>R</mi> </mrow>]]></math> id="icf0003" file="A2008101501570002C3.tif" wi="28" he="10" top= "228" left = "28" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>來(lái)獲得節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C之間遠(yuǎn)距離通信所需要的AOA定位值θA和θC；再次，節(jié)點(diǎn)B將上面獲得的AOA定位信息θA和θC分別利用TRBF控制分組發(fā)給節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C；接著，無(wú)論有無(wú)功控信息，節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C利用節(jié)點(diǎn)B發(fā)送的AOA定位值θA和θC來(lái)完成遠(yuǎn)距離通信具體是節(jié)點(diǎn)A將自己存儲(chǔ)的節(jié)點(diǎn)B的AOA信息加上或減去θA來(lái)獲得與節(jié)點(diǎn)C遠(yuǎn)距離通信所需的波束成形方向，反之，節(jié)點(diǎn)C也用θC以同樣的過(guò)程來(lái)得到波束成形方向；最后，按照MAC協(xié)議，節(jié)點(diǎn)A向節(jié)點(diǎn)C發(fā)送DATA，節(jié)點(diǎn)C接受正確則向節(jié)點(diǎn)A回送ACK，遠(yuǎn)距離通信過(guò)程結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了使用方向性天線的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)通信的實(shí)現(xiàn)方法，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)使用方向性天線可以提高網(wǎng)絡(luò)的安全，容量和能量效率，在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中使用方向性傳輸和接收來(lái)實(shí)現(xiàn)兩跳節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)距離直接通信的方法，兩跳節(jié)點(diǎn)在中間節(jié)點(diǎn)的幫助下相互完成方向定位。與別的遠(yuǎn)距離通信方法相比，本發(fā)明不需要由GPS和其它方法提供的如節(jié)點(diǎn)位置或同步信息等附加信息，而只需要利用多跳節(jié)點(diǎn)間的幾何關(guān)系，通過(guò)計(jì)算便可完成兩跳節(jié)點(diǎn)之間的方向定位。仿真證明本發(fā)明在負(fù)載較重的情況下提高了Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)性能。
文檔編號(hào)H04L29/06GK101335761SQ20081015015
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者任品毅, 佳 馮, 張國(guó)梅, 波 薛 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)