CN101179492A - 用于随机接入时隙化自组织网络中的节能包冲突解析方法 - Google Patents

Abstract

用于随机接入时隙化自组织网络中的节能包冲突解析方法，中心接入点用串行干扰消除算法对其在发生冲突时隙所接收到的混合数据包进行检测，若无法分离所有数据包，则系统进入协同传输期，在协同传输期的一个时隙内，中心接入点按协同节点选择算法构建候选节点集合，并从中选一个协同节点，当选择完毕后，记录本时隙所选节点并清空候选节点集合，协同节点向中心接入点转发混合数据包或重发其自身数据包，然后中心接入点按照串行干扰消除算法检测混合数据包，若转发或重发的数据包使得中心接入点能够分离所有数据包，则网络恢复正常工作状态，若仍无法分离则继续选择协同节点转发或重发数据包，直到将所有冲突数据包分离，则网络恢复正常工作状态。

Description

用于随机接入时隙化自组织网络中的节能包冲突解析方法

技术领域

本发明涉及的是一种用于随机接入时隙化自组织(Ad Hoc)网络中的节能包冲突解析方法，具体是一种适用于采用随机接入方式的时隙化Ad Hoc网络中的基于虚拟多入多出技术的具有节能特性的包冲突解析方法。

背景技术

由于Ad Hoc网络环境的限制，节点一般只能采用电池供电，而且当电力耗尽后更换电池或充电是非常困难的。在这样的条件下，对于此类能量受限的Ad Hoc网络而言，在保证网络性能的前提下尽可能延长网络寿命成为一个关键问题。目前在Ad Hoc网络应用最为广泛的节能机制是休眠，但休眠机制只适用于数据业务较少的网络中，这是因为如果网络中的数据业务长期处于繁忙状态，强行采用休眠机制反而会因为节点频繁的开启和关闭动作带来额外开销，甚至加快节点的硬件损坏，因此在这样的情况下休眠机制是不适用的。此外，由于数据业务繁忙，在采用随机接入方式的时隙化Ad Hoc网络中将会出现频繁的多节点冲突，这是无法彻底避免的情况，而传统的包冲突解析方法采用的是抛弃重传策略，这造成了节点能量和时间资源的浪费。近年来虚拟多入多出(Virtual MIMO，V-MIMO)技术的引入为解决这类问题开辟了新途径，引起了人们的广泛关注。协同通信(Cooperative Communication)和网络辅助分集多址接入(Network-assistedDiversity Multiple Access，NDMA)都是新兴的虚拟多入多出技术。协同通信允许网络中的各节点共享彼此间的天线以构建V-MIMO系统，可以有效地获得空间分集增益，而NDMA利用网络节点构建时间V-MIMO信道，从而使系统获得时间分集增益。

经对现有技术的文献检索发现，2005年，Lin和Petropulu等人在《IEEETransaction on Signal Process》vol.53，No.12，pp.4675-4684，December.2005上发表的“A new wireless network medium access protocol based oncooperation”(IEEE信号处理学报2005年12月，第53卷，4675页到7684页，一种新的基于协同的无线网络媒体接入协议)之中，将协同通信和NDMA技术融合后，首次提出了一种基于V-MIMO技术的包冲突解析方法，称为ALLIANCES方法。由于同时得到了空间和时间双重分集增益，所以ALLIANCES方法的性能与ALOHA及纯NDMA方法相比有显著提升，能够更有效地解决数据包冲突问题。但是，ALLIANCES方法中采用的协同节点选择算法——预定序列法存在较大不足，构建满秩V-MIMO矩阵所需要的时间较长，影响了网络的整体寿命，从而使得方法的性能差强人意。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种用于随机接入时隙化自组织网络中的节能包冲突解析方法，通过选择协同节点，在构建出性态较好的V-MIMO矩阵从而获得较好的传输性能的同时，有效地延长了网络整体寿命，充分发挥了基于V-MIMO技术的包冲突解析方法的优势。此外，本发明无需对网络中节点及现有的协议作较大改动，减小了实现开销。

本发明的适用范围是采用随机接入方式的时隙化Ad Hoc网络。在类似网络中均有节点能量汇报机制存在，节点能量汇报机制是指网络中的每个节点定期地向中心接入点汇报剩余能量情况。一般地，该信息被用作网络分簇的根据或其他用途。在本发明中，节点的剩余能量情况被用来作为协同节点选择算法的根据，在不增加系统额外开销的同时，获得了较明显的性能增益。在本发明中需要强调以下几点：第一，本发明要求网络中的各个节点在自己不发送数据包的情况下，保持监听信道，以便能够接收其在冲突发生时隙接收到的由各个源节点数据包组成的混合数据包；第二，在本发明中，要求每个节点配备一定容量的存储器，以便存储混合数据包；第三，本发明对网络中的同步有着严格要求；第四，在中心接入点处需要准确的信道估计结果，以便为串行干扰消除算法提供性能保证；第五，所有节点采用同样的调制方式，但可以采用不同的调制阶数；第六，在本发明中，所谓源节点是指作为独立信源发送自己数据包并卷入冲突的节点，所谓空闲节点是指除了各源节点和中心接入点之外的其它节点，所谓协同节点是指在协同传输期中转发其他节点数据包的空闲节点或重发自身数据包的源节点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

第一步：在由N个节点和一个中心接入点组成的自组织网络中，如果在第n(n为自然数)个时隙，N_c(N_c≥2)个节点同时向中心接入点发送数据包，导致中心接入点接收到来自这些源节点的混合数据包，则认为发生数据包冲突，在该时隙，中心接入点采用串行干扰消除算法，对所接收到的混合数据包进行检测，然后将已经被分离出的数据包对应的源节点记录在已解析节点集合中，并从混合数据包中消除已经被分离出的数据包，如果可以分离出所有的冲突数据包，则协同传输期结束，网络恢复正常工作状态，如果中心接入点仍然无法分离出所有冲突数据包，则进入下一步；

第二步：如果无法分离出所有的冲突数据包，则中心接入点在网络中声明有多个节点的数据包发生了冲突，然后系统进入协同传输期；

第三步：在协同传输期的一个时隙内，中心接入点按照协同节点选择算法构建候选节点集合，并从中选择一个节点作为本时隙的协同节点，在协同节点选择完毕后，将本时隙所选节点记录在曾选节点集合中，然后清空候选节点集合；

第四步：如果选定的协同节点为空闲节点之一，则协同节点在该时隙向中心接入点转发其接收到的来自各个冲突源节点的混合数据包，如果协同节点为被卷入冲突的源节点之一，则协同节点在该时隙向中心接入点重发其自身数据包；

第五步：中心接入点根据所接收到的混合数据包，构造出一个V-MIMO矩阵V，经过矩阵行等价变换后，可得到V的行等价矩阵H＝[A|B|C]^T，其中A是1×N_c的行向量，是在发生冲突的时隙形成的，B是大小为m₁×N_c的矩阵，是在此时隙前(包括该时隙)的总共m₁个时隙内仅由空闲节点充当协同而形成的，C是大小为m₂×N_c的矩阵，是在此时隙前(包括该时隙)的总共m₂个时隙内仅由源节点重发数据包而形成的，H的典型形式为：

H=[A|B|C]^T

其中，(·)^T表示矩阵转置，h_k，n为该时隙节点k到中心接入点的信道系数，P_k为节点k的发送功率，h_rj表示协同传输期第j个时隙所选的协同节点与中心接入点之间的信道系数，α_rj表示此协同节点的放大系数，必须满足 ${{\mathrm{\α}}_{r_j}}^2[{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^{N_c}{\left|h_{k,r_j}\right|}^2{P}_k+{{\mathrm{\δ}}_c}^2]=P,$ h_k，rj表示在冲突发生的时隙内第k个源节点与第j个时隙所选协同节点r_j之间的信道系数；

第六步：中心接入点在每个时隙按照串行干扰消除算法检测混合数据包，如果本时隙所选协同节点转发或重发的数据包使得中心接入点处能够分离出所有冲突数据包，则协同传输期结束，网络恢复正常工作状态，如果中心接入点仍然无法分离出所有冲突数据包，则将本次检测分离出的数据包对应的源节点记录在已解析集合中，从混合数据包中消除已经被分离出的数据包，并在下一个时隙返回第三步，直到中心接入点将所有冲突数据包全部分离，则协同传输期结束，网络恢复正常工作状态。

上述的协同节点选择算法是：

①中心接入点根据网络中上一个能量汇报周期所得到的各个节点的剩余能量E_k(E_k为第k个节点的剩余能量)，计算已解析节点集合Ξ之外所有节点的平均剩余能量 $E_{\mathrm{avg}}=\frac{1}{N}\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{E}_k,$ 然后将剩余能量E_k大于等于平均剩余能量E_avg的不属于已解析节点集合Ξ的节点全部纳入低优先级候选节点集合Φ；

②比较低优先级候选节点集合Φ中的节点和在本次冲突解析期间已经被选过的节点集合(称为曾选节点集合)Θ中的节点，将属于低优先级候选节点集合Φ而不属于曾选节点集合Θ的节点纳入高优先级候选节点集合Ψ，在协同传输期的第一个时隙，曾选节点集合Θ为空集；

③从高优先级候选节点集合Ψ中随机选择一个节点作为本时隙的协同节点，如果高优先级候选节点集合Ψ为空集，则从低优先级候选节点集合Φ中随机选择一个节点作为本时隙的协同节点。

本发明采用了全新的网络信号处理技术，能有效地解决使用随机接入机制的Ad Hoc网络中的数据包冲突问题。本发明摒弃了传统方法中尽量回避数据包冲突的设计思路，把数据包冲突视为可加以利用的。在ALLIANCES方法中，由于在选择协同节点时没有考虑节点剩余能量情况，因此可能造成某些节点很快地耗尽能量，而其他节点却耗能不多，这样的情况是人们不愿见到的，因为网络中某些关键节点的死亡可能造成网络传输效率的下降甚至会使整个网络瘫痪。有鉴于此，可以用从网络开始运行到网络中第一次出现节点死亡所经历的时间来衡量网络的寿命，将其称为首节点死亡时间。在本发明中，中心接入点根据节点剩余能量情况进行协同节点选择，将冲突解析所消耗的能量尽量由多个节点分担、由剩余能量较多的节点分担，因此有效地延长了首节点死亡时间。

此外，对于被中心接入点分离出的一个数据包而言，当其误比特率小于等于数据包误码率门限BER_th时，可认为该数据包成功接收。如果令Pnum_err和Pnum_total分别表示中心接入点接收失败的数据包数目均值和网络中发送的数据包总数目均值，则由此可定义冲突节点数目为i时的系统丢包率为Pr_lost(i)＝Pnum_err/Pnum_total。当节点发送概率均为p时，可知i个节点发生冲突的概率为 ${\mathrm{Pr}}_c\left(i\right)=\left(\begin{array}{c}i\\ N\end{array}\right)p^i{(1-p)}^{N-i},$ 由此可定义网络的时隙等效吞吐量为 $S\left(p\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{Pr}}_c\left(i\right)\·i\·[1-P{r}_{\mathrm{lost}}\left(i\right)]}{m_0\left(i\right)},$ 其中，m₀(i)为解析i个节点冲突所消耗的时隙数目均值。时隙等效吞吐量S(p)表示了中心接入点在包冲突解析方法的作用下成功分离冲突数据包的能力，因此时隙等效吞吐量是衡量包冲突解析方法性能的一个重要标准。在本发明中，通过串行干扰消除算法和协同节点选择算法的运用，以运算复杂度的小幅度增加为代价，与以往方法相比可较大地降低系统丢包率，从而明显增大了网络的时隙等效吞吐量。

附图说明

图1是本发明的一个典型的数据包冲突解析实例。图中，S表示中心接入节点，D表示目的节点，R代表中继节点。图1(a)表示在某个时隙，三个源节点同时向中心接入节点发送数据包，因此发生数据包冲突。由于无线信道的广播特性，使得网络中的另外一个节点也接收到了来自三个源节点的混合数据包。图1(b)表示在协同传输期的第一个时隙，由中心接入节点指定一个协同节点。该协同节点不是源节点之一，所以该协同节点向中心接入节点发送其在冲突发生时隙接收到的混合数据包。图1(c)表示在协同传输期的第二个时隙，由于没有空闲节点充当协同节点，因此中心接入节点指定一个源节点充当协同节点。该源节点向中心接入节点重发其自身数据包。中心接入点根据以上三个时隙所接收到的数据包，可以将所有冲突数据包分离出来，实现了包冲突解析。

图2是本发明的执行流程图。

图3是本发明的协同节点选择算法流程图。

图4是本发明与ALLIANCES方法的时隙等效吞吐量性能比较图。

图5是本发明与ALLIANCES方法的首节点死亡时间性能比较图。

具体实施方式：

一种用于随机接入时隙化自组织网络中的节能包冲突解析方法，在由N个节点和一个中心接入点组成的自组织网络中，如果在第n(n为自然数)个时隙，N_c(N_c≥2)个节点同时向中心接入点发送数据包，导致中心接入点接收到来自这些源节点的混合数据包，则认为发生数据包冲突，在该时隙中心接入点接收到的混合数据包信号向量可表示为：

$y_n=[h_{1,n},\·\·\·,h_{k,n},\·\·\·,h_{N_c,n}]{[\sqrt{P_1}{s}_1,\·\·\·,\sqrt{P_k}{s}_k,\·\·\·,\sqrt{{P_N}_c}{s}_{N_c}]}^T+w_n$

其中，y_n为接收信号向量，s_k为节点k发送的能量归一化数据包，w_i为第i个时隙的中心接入点处的噪声向量。

第一步：根据网络中的系统总体误码率要求(用BER₀表示)、采用的数据调制方式及每个节点的调制阶数，可计算得到每个节点的信噪比门限值Γ_k。例如采用M阶正交幅度调制的情况下，有： ${\mathrm{\Γ}}_k=-\frac{2}{3}(M-1)\ln (5\×\mathrm{BE}{R}_0).$ 由接收到的混合数据包可计算出每个节点的信噪比SNR_k，n，即 ${\mathrm{SNR}}_{k,n}=\frac{{\left|h_{k,n}\right|}^2{P}_k}{{\left|\right|y_n\left|\right|}^2-{\left|h_{k,n}\right|}^2{P}_k}.$ 按照如下串行干扰消除算法进行数据包检测：

①在混合数据包中寻找具有最大信噪比的数据包及其对应的节点，例如是节点k。如果有SNR_k，n≥Γ_k，则来自节点k的数据包被中心接入点成功接收。然后将节点k的数据包从混合数据包中消除，将节点k记录在已解析节点集合Ξ中，并更新混合数据包；

②重复步骤①，如果可以分离出所有的冲突数据包，则本次冲突解析完成。如果对混合数据包中具有最大信噪比的数据包而言有SNR_k，n＜Γ_k，也即是说仍存在无法分离的数据包，则本次检测停止，流程进入下一步；

第二步：中心接入点在网络中声明有多个节点的数据包发生了冲突，然后系统进入协同传输期；

第三步：由于在网络中每个节点必须定期地向中心接入点汇报剩余能量情况，因此中心接入点可以周期性地得到节点剩余能量信息。在协同传输期的一个时隙内，中心接入点按照协同节点选择算法构建候选节点集合，并从中选择一个节点作为本时隙的协同节点：

①中心接入点根据网络中上一个能量汇报周期所得到的各个节点的剩余能量E_k(E_k为第k个节点的剩余能量)，计算已解析节点集合Ξ之外所有节点的平均剩余能量 $E_{\mathrm{avg}}=\frac{1}{N}\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{E}_k,$ 然后将剩余能量E_k大于等于平均剩余能量E_avg的不属于已解析节点集合Ξ的节点全部纳入低优先级候选节点集合Φ；

②比较低优先级候选节点集合Φ中的节点和在本次冲突解析期间已经被选过的节点集合(称为曾选节点集合)Θ中的节点，将属于低优先级候选节点集合Φ而不属于曾选节点集合Θ的节点纳入高优先级候选节点集合Ψ，在协同传输期的第一个时隙，曾选节点集合Θ为空集；

③从高优先级候选节点集合Ψ中随机选择一个节点作为本时隙的协同节点，如果高优先级候选节点集合Ψ为空集，则从低优先级候选节点集合Φ中随机选择一个节点作为本时隙的协同节点；

第四步：协同节点选择完毕后，将本时隙所选节点记录在曾选节点集合集Θ中，然后清空两个候选节点集合Ψ和Φ；

第五步：如果选定的协同节点为空闲节点之一，则协同节点在该时隙向中心接入点转发其接收到的来自各个冲突源节点的混合数据包。如果协同节点为被卷入冲突的源节点之一，则协同节点在该时隙向中心接入点重发其自身数据包：

①若该协同节点不是源节点之一，则协同节点以功率P向中心接入点转发混合数据包，则此时隙中心接入点接收到的信号向量为

$y_{n+j}=h_{r_j}{\mathrm{\α}}_{r_j}(\underset{k=1}{\overset{N_c}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{k,r_j}\sqrt{P_k}{s}_k+z_{r_j})+w_{n+j}$

式中，z_rj为协同节点处的噪声向量，其各元素的方差均为δ_c ²；

②在协同传输期中的第j个时隙内，中心接入点选定一个协同节点。若该协同节点是源节点之一，则协同节点重发自身数据包，则此时隙中心接入点接收到的信号为：

$y_{n+j}=h_{r_j}\sqrt{P}{s}_{r_j}+w_{n+j}$

第六步：中心接入点根据冲突时隙及协同传输期所接收到的信号，构造出一个V-MIMO矩阵，并在每个时隙按照串行干扰消除算法检测混合数据包。如果本时隙所选协同节点转发或重发的数据包使得中心接入点处能够分离出所有冲突数据包，则协同传输期结束，网络恢复正常工作状态，如果中心接入点仍然无法分离出所有冲突数据包，则将本次检测分离出的数据包对应的源节点记录在已解析集合中，从混合数据包中消除已经被分离出的数据包，并在下一个时隙返回第三步，直到中心接入点将所有冲突数据包全部分离，则协同传输期结束，网络恢复正常工作状态：

①中心接入点根据在该协同传输期时隙接收到的数据包，更新V-MIMO矩阵V。经过矩阵行等价变换后，可得到V的行等价矩阵H＝[A|B|C]^T，其中A是1×N_c的行向量，是在发生冲突的时隙形成的。B是大小为m₁×N_c的矩阵，是在此时隙前(包括该时隙)的总共m₁个时隙内仅由空闲节点充当协同而形成的。C是大小为m₂×N_c的矩阵，是在此时隙前(包括该时隙)的总共m₂个时隙内仅由源节点重发数据包而形成的。H的典型形式为：

H=[A|B|C]^T

②将中心接入点在该时隙之前(包括该时隙)的各个时隙接收到的数据包写作矩阵形式：Y＝[y_n，y_n+1，…，y_n+j]^T。源数据包的矩阵形式为 $S={[s_1,s_2,\·\·\·{,s}_{N_c}]}^T.$ 此时噪声矩阵为z＝[z_A|z_B|z_C]^T，z的行数为在解析本次冲突过程中消耗的时隙总数(包括发生冲突的时隙)，列数为数据包长度，其中，子矩阵z_A的行数为1，子矩阵z_B行数为m₁，子矩阵z_C行数为m₂，分别对应在A、B、C的形成过程中产生的噪声，由上可得系统表达式为：Y＝HS+z；

③中心接入点采用与第一步中相同的串行干扰消除算法，对此时接收到的数据包进行检测。如果仍有无法分离的数据包，则将本次检测分离出的数据包对应的源节点记录在已解析集合中，从混合数据包中消除已经被分离出的数据包，然后返回第三步。如果能够将原始的混合数据包中包含的所有冲突数据包分离出来，则协同传输期结束，网络恢复正常工作状态。

以下结合附图提供具体的实例：

一个由10个无线节点和一个中心接入点组成的采用随机接入方式的时隙化Ad Hoc网络，各节点在地理上随机分布。节点配备5节容量为2300mAH的电池，节点工作电压为6伏，每个节点的发射功率固定为45mW，数据传输速率固定为256kbps，数据包长度固定为424比特，数据包误码率门限BER_th为0.005，数据采用4阶正交幅度调制。在进行混合数据包分离时，采用串行干扰消除算法。系统总体误码率要求BER₀为。令每个节点均按照固定的概率p发送数据包，而且令网络处于业务繁忙状态，也即每个节点处总有数据等待发送，且从不进入休眠。由于多个节点在同一个时隙向中心接入点发送数据包，因此产生数据包冲突。如图2，整个实例的实现过程如下：

第一步：中心接入点按照串行干扰消除算法，对混合数据包进行信号检测，如果不能分离出所有冲突数据包，则将已经被分离出的数据包对应的源节点记录在已解析节点集合中，从混合数据包中消除已经被分离出的数据包，然后进入下一步；

第二步：中心接入点在网络中声明有多个节点的数据包发生了冲突，然后系统进入协同传输期；

第三步：根据协同节点选择算法，分别形成高、低优先级候选节点集合，如图3；

第四步：检查高优先级候选节点集合是否为空集。若不为空，则从高优先级候选节点集合中随机选择一个节点充当该时隙的协同节点。若为空，则从低优先级候选节点集合中随机选择一个节点充当该时隙的协同节点；

第五步：将该协同节点添加到曾选协同节点集合中，同时清空高、低优先级候选节点集合；

第六步：判断该协同节点是否是被卷入冲突的源节点之一。若是源节点之一，则该协同节点向中心接入点重发自身数据包。若不是源节点，则该协同节点向中心接入点发送其在冲突发生的时隙接收到的混合数据包；

第七步：根据其在此时隙前(包括该时隙)接收到的信号以及V-MIMO矩阵的情况，按照串行干扰消除算法，对混合数据包进行检测，如果不能分离出所有冲突数据包，则将已经被分离出的数据包对应的源节点记录在已解析节点集合中，从混合数据包中消除已经被分离出的数据包，然后返回第三步，直到将所有冲突数据包分离后，协同传输期结束，网络恢复正常工作状态。

本实例的首节点死亡时间与时隙等效吞吐量的性能图分别如图4、图5所示。

Claims (1)

1.一种用于随机接入时隙化自组织网络中的节能包冲突解析方法，其特征在于：

第一步：在由N个节点和一个中心接入点组成的自组织网络中，如果在第n(n为自然数)个时隙，N_c(N_c≥2)个节点同时向中心接入点发送数据包，导致中心接入点接收到来自这些源节点的混合数据包，则认为发生数据包冲突，在该时隙，中心接入点采用串行干扰消除算法，对所接收到的混合数据包进行检测，然后将已经被分离出的数据包对应的源节点记录在已解析节点集合中，并从混合数据包中消除已经被分离出的数据包，如果可以分离出所有的冲突数据包，则协同传输期结束，网络恢复正常工作状态，如果中心接入点仍然无法分离出所有冲突数据包，则进入下一步；

第二步：如果无法分离出所有的冲突数据包，则中心接入点在网络中声明有多个节点的数据包发生了冲突，然后系统进入协同传输期；

第三步：在协同传输期的一个时隙内，中心接入点按照协同节点选择算法构建候选节点集合，并从中选择一个节点作为本时隙的协同节点，在协同节点选择完毕后，将本时隙所选节点记录在曾选节点集合中，然后清空候选节点集合；

第四步：如果选定的协同节点为空闲节点之一，则协同节点在该时隙向中心接入点转发其接收到的来自各个冲突源节点的混合数据包，如果协同节点为被卷入冲突的源节点之一，则协同节点在该时隙向中心接入点重发其自身数据包；

第五步：中心接入点根据所接收到的混合数据包，构造出一个V-MIMO矩阵V，经过矩阵行等价变换后，可得到V的行等价矩阵H＝[A|B|C]^T，其中A是1×N_c的行向量，是在发生冲突的时隙形成的，B是大小为m₁×N_c的矩阵，是在此时隙前(包括该时隙)的总共m₁个时隙内仅由空闲节点充当协同而形成的，C是大小为m₂×N_c的矩阵，是在此时隙前(包括该时隙)的总共m₂个时隙内仅由源节点重发数据包而形成的，H的典型形式为：

H=[A|B|C]^T

其中，(·)^T表示矩阵转置，h_k，n为该时隙节点k到中心接入点的信道系数，P_k为节点k的发送功率，h_rj表示协同传输期第j个时隙所选的协同节点与中心接入点之间的信道系数，α_rj表示此协同节点的放大系数，必须满足 ${{\mathrm{\α}}_{r_j}}^2[{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^{N_c}{\left|h_{k,r_j}\right|}^2{P}_k+{{\mathrm{\δ}}_c}^2]=P,$ h_k，rj表示在冲突发生的时隙内第k个源节点与第j个时隙所选协同节点r_j之间的信道系数；

第六步：中心接入点在每个时隙按照串行干扰消除算法检测混合数据包，如果本时隙所选协同节点转发或重发的数据包使得中心接入点处能够分离出所有冲突数据包，则协同传输期结束，网络恢复正常工作状态，如果中心接入点仍然无法分离出所有冲突数据包，则将本次检测分离出的数据包对应的源节点记录在已解析集合中，从混合数据包中消除已经被分离出的数据包，并在下一个时隙返回第三步，直到中心接入点将所有冲突数据包全部分离，则协同传输期结束，网络恢复正常工作状态。

上述的协同节点选择算法是：

①中心接入点根据网络中上一个能量汇报周期所得到的各个节点的剩余能量E_k(E_k为第k个节点的剩余能量)，计算已解析节点集合Ξ之外所有节点的平均剩余能量 $E_{\mathrm{avg}}=\frac{1}{N}\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{E}_k,$ 然后将剩余能量E_k大于等于平均剩余能量E_avg的不属于已解析节点集合Ξ的节点全部纳入低优先级候选节点集合Φ；

②比较低优先级候选节点集合Φ中的节点和在本次冲突解析期间已经被选过的节点集合(称为曾选节点集合)Θ中的节点，将属于低优先级候选节点集合Φ而不属于曾选节点集合Θ的节点纳入高优先级候选节点集合Ψ，在协同传输期的第一个时隙，曾选节点集合Θ为空集；

③从高优先级候选节点集合Ψ中随机选择一个节点作为本时隙的协同节点，如果高优先级候选节点集合Ψ为空集，则从低优先级候选节点集合Φ中随机选择一个节点作为本时隙的协同节点。

Images