基于信道狀態(tài)感知的頻分調(diào)制型機會協(xié)作QoS保障方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種QoS保障方法，特別是涉及一種基于信道狀態(tài)感知的頻分調(diào)制型 機會協(xié)作QoS保障方法，屬于無線通信服務(wù)質(zhì)量保障技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 機會協(xié)作通信技術(shù)使得通信系統(tǒng)機會式選擇滿足一定條件的移動終端設(shè)備通 過協(xié)同合作的方式為發(fā)送端與接收端的數(shù)據(jù)傳輸提供QoS(英文全稱為：Qualityof Services，中文名稱為：服務(wù)質(zhì)量）保障，中繼節(jié)點共享自身的時間和空間資源，從而獲得 時間、空間和頻率等多維分集增益，保障無線通信系統(tǒng)性能。而在物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 或者無線自組織網(wǎng)絡(luò)中，每個移動節(jié)點的工作效率或生命周期受到來自供電方式、內(nèi)部噪 聲或未知移動性等方面約束，遠距離或長時間通信時系統(tǒng)效率較低，數(shù)據(jù)質(zhì)量得不到有效、 可靠的保障。在協(xié)作通信過程中機會式建立傳輸方案，通過多個中繼節(jié)點時間協(xié)同、空間 和頻率合作為端到端通信提供可靠性保障，降低異構(gòu)移動節(jié)點的內(nèi)部噪聲和外界環(huán)境參量 導致信號強度衰減、延遲失真，改善數(shù)據(jù)質(zhì)量，提高系統(tǒng)資源利用率，為用戶提供滿意的QoS 保障。
[0003] 物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)或無線自組織網(wǎng)絡(luò)中的機會協(xié)作通信與直接傳輸方式和 協(xié)作傳輸方式相比具有以下特點，主要表現(xiàn)為：其一，不同通信系統(tǒng)的移動終端內(nèi)部噪聲源 及其對數(shù)據(jù)質(zhì)量產(chǎn)生的影響程度不同，不同應(yīng)用環(huán)境的外界參量對信號傳輸?shù)母缮娉潭炔?同，在機會協(xié)作傳輸過程中必須感知移動終端自身物理屬性和電氣特性及工作環(huán)境狀態(tài)的 多樣性特點；其二，對于不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及系統(tǒng)應(yīng)用，各類中繼終端節(jié)點加入?yún)f(xié)作傳輸?shù)臅r 間控制，空間部署和頻率分配，退出協(xié)作傳輸?shù)目刂坪蜋C會式協(xié)作傳輸控制方案等問題成 為機會協(xié)作技術(shù)在實際應(yīng)用中的關(guān)鍵問題；其三，研宄多樣性QoS保障系統(tǒng)及控制方法，滿 足用戶的單一性能或多性能綜合保障需求，改善物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)或無線自組織網(wǎng) 絡(luò)中移動終端設(shè)備的功耗、吞吐率、時延和丟包率，是機會協(xié)作通信領(lǐng)域面臨的重要挑戰(zhàn)。
[0004] 綜上所述，由于不同網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和應(yīng)用需求，異構(gòu)移動終端設(shè)備固有物理和電氣屬 性的限制以及無線通信網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)拓撲等特殊性，使用直接傳輸或靜態(tài)協(xié)作傳輸方法已無 法滿足物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)或無線自組織網(wǎng)絡(luò)的多樣性移動應(yīng)用業(yè)務(wù)的保障需求。鑒 于此，本申請人作了有益的設(shè)計，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于信道狀態(tài)感知的頻分調(diào) 制型機會協(xié)作QoS保障方法，通過實時感知物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)或無線自組織網(wǎng)絡(luò)狀 態(tài)，發(fā)送端節(jié)點和中繼移動設(shè)備節(jié)點構(gòu)成機會協(xié)作QoS保障系統(tǒng)，實時感知信道狀態(tài)構(gòu)建 具有單一性或綜合式QoS保障的機會協(xié)作傳輸方案，為各類移動應(yīng)用提供可靠性、實時性、 可持續(xù)性和高效性等方面保障。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的：一種基于信道狀態(tài)感知的頻分調(diào)制型機會協(xié)作QoS 保障方法，包括以下步驟：
[0007] SO1、發(fā)送端節(jié)點將Pet/Pt(rtal與閾值相比，若Pet/Pt(rtal大于閾值，則采用直接傳輸方 式對信號數(shù)據(jù)起始位置零進入S04,若Pet/Pt(rtal小于等于閾值，進入S02 ;
[0008] S02、由協(xié)作節(jié)點數(shù)M、信道狀態(tài)hpPet/Pt(rtal和鏈路層ARQ的最大重傳次數(shù)Nmax對 吞吐率S_、丟包率PAKQ、平均往返時延TAKQ和能效nAKQ的變化規(guī)律建立六個機會協(xié)作控制 方案，并對六個機會協(xié)作控制方案編碼，每個協(xié)作控制方案確定一組協(xié)作節(jié)點數(shù)M和最大 重傳次數(shù)1心
[0009] S03、發(fā)送端節(jié)點選擇一個機會協(xié)作控制方案并將對應(yīng)方案編碼加入信號數(shù)據(jù)起 始位，然后對信號數(shù)據(jù)進行12頻分型QPSK調(diào)制；
[0010] S04、添加循環(huán)冗余校驗碼后發(fā)送信號數(shù)據(jù)，同時偵聽信道，若收到來自中繼節(jié)點 的NAK包，則根據(jù)S03中選擇的機會協(xié)作控制方案確定的最大重傳次數(shù)N_進行信號數(shù)據(jù) 重傳，否則繼續(xù)發(fā)送信號數(shù)據(jù)；
[0011] S05、M個中繼節(jié)點分別選擇一個機會協(xié)作控制方案并將對應(yīng)方案編碼加入信號數(shù) 據(jù)起始位，然后對信號數(shù)據(jù)進行12頻分型QPSK調(diào)制；
[0012] S06、添加循環(huán)冗余校驗碼后發(fā)送信號數(shù)據(jù)，同時偵聽信道，若收到來自接收端節(jié) 點的ACK包則繼續(xù)發(fā)送信號數(shù)據(jù)，若收到來自接收端節(jié)點的NAK包，則根據(jù)S05中選擇的機 會協(xié)作控制方案確定的最大重傳次數(shù)N_進行信號數(shù)據(jù)重傳；
[0013] S07、若中繼節(jié)點在機會協(xié)作控制過程中進行信號數(shù)據(jù)重傳次數(shù)大于S06中的最 大重傳次數(shù)N_則通過反饋信道向發(fā)送端節(jié)點發(fā)送NAK包，請求發(fā)送端節(jié)點重傳；
[0014] S08、接收端節(jié)點判斷接收到的信號數(shù)據(jù)包的起始位，若為直接傳輸則對信號數(shù)據(jù) 包直接解調(diào)解碼，若為機會協(xié)作控制方案編碼則進行12頻分型QPSK解調(diào)解碼，其余情況丟 棄信號數(shù)據(jù)包并反饋NAK包；
[0015] S09、執(zhí)行CRC校驗，確認信號數(shù)據(jù)包無誤后傳至上層同時通過反饋信道發(fā)送ACK 包，否則主動丟棄信號數(shù)據(jù)包后反饋NAK包。
[0016] 進一步，所述閾值為協(xié)作節(jié)點數(shù)M對信噪比SNR的影響規(guī)律閾值、信道狀態(tài)比對 信噪比SNR的影響規(guī)律閾值、信道狀態(tài)匕對中斷概率P_的影響規(guī)律閾值和信道狀態(tài)h，寸 誤碼率Pb的影響規(guī)律閾值中的最大值。
[0017] 進一步，所述協(xié)作節(jié)點數(shù)M對信噪比SNR的影響規(guī)律閾值和信道狀態(tài)比對信 噪比SNR的影響規(guī)律閾值由公式
【主權(quán)項】
1. 一種基于信道狀態(tài)感知的頻分調(diào)制型機會協(xié)作QoS保障方法，其特征在于，包括以 下步驟： 501、 發(fā)送端節(jié)點將Pc^Ptotal與閾值相比，若P rt/Pt(rtal大于閾值，則采用直接傳輸方式對 信號數(shù)據(jù)起始位置零進入S04,若P et/Pt(rtal小于等于閾值，進入S02 ; 502、 由協(xié)作節(jié)點數(shù)M、信道狀態(tài)hp Pet/Pt(rtal和鏈路層ARQ的最大重傳次數(shù)N max對吞吐 率Sakq、丟包率Pakq、平均往返時延T akq和能效η _的變化規(guī)律建立六個機會協(xié)作控制方案， 并對六個機會協(xié)作控制方案編碼，每個協(xié)作控制方案確定一組協(xié)作節(jié)點數(shù)M和最大重傳次 數(shù) Nmax; 503、 發(fā)送端節(jié)點選擇一個機會協(xié)作控制方案并將對應(yīng)方案編碼加入信號數(shù)據(jù)起始位， 然后對信號數(shù)據(jù)進行12頻分型QPSK調(diào)制； 504、 添加循環(huán)冗余校驗碼后發(fā)送信號數(shù)據(jù)，同時偵聽信道，若收到來自中繼節(jié)點的NAK 包，則根據(jù)S03中選擇的機會協(xié)作控制方案確定的最大重傳次數(shù)Nmax進行信號數(shù)據(jù)重傳，否 則繼續(xù)發(fā)送信號數(shù)據(jù)； 505、 M個中繼節(jié)點分別選擇一個機會協(xié)作控制方案并將對應(yīng)方案編碼加入信號數(shù)據(jù)起 始位，然后對信號數(shù)據(jù)進行12頻分型QPSK調(diào)制； 506、 添加循環(huán)冗余校驗碼后發(fā)送信號數(shù)據(jù)，同時偵聽信道，若收到來自接收端節(jié)點的 ACK包則繼續(xù)發(fā)送信號數(shù)據(jù)，若收到來自接收端節(jié)點的NAK包，則根據(jù)S05中選擇的機會協(xié) 作控制方案確定的最大重傳次數(shù)N max進行信號數(shù)據(jù)重傳； 507、 中繼節(jié)點進行信號數(shù)據(jù)重傳次數(shù)大于S06中的最大重傳次數(shù)Nmax時向發(fā)送端節(jié)點 發(fā)送NAK包； 508、 接收端節(jié)點判斷接收到的信號數(shù)據(jù)包的起始位，若為直接傳輸則對信號數(shù)據(jù)包直 接解調(diào)解碼，若為機會協(xié)作控制方案編碼則進行12頻分型QPSK解調(diào)解碼，其余情況丟棄信 號數(shù)據(jù)包并反饋NAK包； 509、 執(zhí)行CRC校驗，確認信號數(shù)據(jù)包無誤后傳至上層同時通過反饋信道發(fā)送ACK包，否 則主動丟棄信號數(shù)據(jù)包后反饋NAK包。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信道狀態(tài)感知的頻分調(diào)制型機會協(xié)作QoS保障方法，其 特征在于：所述閾值為協(xié)作節(jié)點數(shù)M對信噪比SNR的影響規(guī)律閾值、信道狀態(tài)匕對信噪比 SNR的影響規(guī)律閾值、信道狀態(tài)Iii對中斷概率P _的影響規(guī)律閾值和信道狀態(tài)h誤碼率 Pb的影響規(guī)律閾值中的最大值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信道狀態(tài)感知的頻分調(diào)制型機會協(xié)作QoS保障方 法，其特征在于：所述協(xié)作節(jié)點數(shù)M對信噪比SNR的影響規(guī)律閾值和信道狀態(tài)Ii i對信 噪比SNR的影響規(guī)律閾值由公式得，所述信道狀 L " W / /=1
態(tài)hi對中斷概率P _的影響規(guī)律閾值由公式
和P wt = P(SNR< a) =l-SNR/a獲得，所述信道狀態(tài)比對誤碼率Pb的影響規(guī)律閾值由公式
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信道狀態(tài)感知的頻分調(diào)制型機會協(xié)作QoS保障方法，其 特征在于：所述協(xié)作節(jié)點數(shù)M、信道狀態(tài)Ii i Jc^Pttrtal和鏈路層ARQ的最大重傳次數(shù)Nmax對吞 吐率S akq、丟包率Pakq、平均往返時延Takq和能效n AKQ的變化規(guī)律由公式
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信道狀態(tài)感知的頻分調(diào)制型機會協(xié)作QoS保障方法，其 特征在于：所述六個機會協(xié)作控制方案編碼分別為〇〇1、〇1〇、〇11、1〇〇、1〇1和110。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于信道狀態(tài)感知的頻分調(diào)制型機會協(xié)作QoS保障方法，包括發(fā)送端節(jié)點根據(jù)Pct/Ptotal與閾值大小選擇直接傳輸或者機會協(xié)作傳輸，并在由協(xié)作節(jié)點數(shù)M、信道狀態(tài)hi、Pct/Ptotal和鏈路層ARQ的最大重傳次數(shù)Nmax對吞吐率SARQ、丟包率PARQ、平均往返時延TARQ和能效ηARQ的變化規(guī)律建立的控制方案中擇一進行，在信號數(shù)據(jù)起始位加入識別碼后進行12頻分型QPSK調(diào)制后發(fā)送；中繼節(jié)點與發(fā)送端節(jié)點類似；接收端節(jié)點判斷接收到的信號數(shù)據(jù)包的起始位，若為直接傳輸則對信號數(shù)據(jù)包直接解調(diào)解碼，若為機會協(xié)作控制方案編碼則進行12頻分型QPSK解調(diào)解碼。該方法充分考慮移動終端設(shè)備固有屬性，機會式建立能夠滿足各類應(yīng)用且可靠、高效和穩(wěn)定的協(xié)作QoS保障方法。
【IPC分類】H04L27-20, H04L1-16, H04L1-00, H04L1-18
【公開號】CN104660371
【申請?zhí)枴緾N201510053519
【發(fā)明人】靳勇, 李瑞剛, 李明杰, 陳頌華, 陶元駿, 戴歡, 閆海英
【申請人】常熟理工學院
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月2日