CN101764679B - 分布式协作多址接入方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分布式协作多址接入方法和系统，方法包括：根据存储并维护的协作表，源节点选择两个用于协作的候选节点并设置优先级后发送CRTS分组，CRTS分组中包含两个候选节点的地址和优先级；目的节点接收CRTS分组，计算源节点与目的节点间可支持的最高信道速率，将信道速率设置在CCTS分组中向源节点反馈；两个候选节点侦听到CRTS分组和CCTS分组后判断是否满足协作条件，满足协作条件的候选节点按照预先设定的优先级策略作为协作节点发送RTH分组；根据RTH分组源节点向目的节点发送数据分组。本发明通过选择两个候选节点并设置优先级，不仅有效减小了竞争阶段的时间，而且有效避免了竞争冲突，节省了信道资源。

Description

分布式协作多址接入方法和系统

技术领域

本发明涉及一种多址接入方法和系统，特别是一种分布式协作多址接入方法和系统。

背景技术

多址接入(即媒质接入控制，简称MAC)方法用于解决多个节点或用户如何快速、高效、公平、可靠地共享信道资源的问题。无线通信中，多径衰落是影响通信质量的重要因素。传统的无线通信中广泛采用分集技术来减小多径衰落的影响。所谓分集就是指为保证传输质量，发送端采取某种方式通过相互独立的衰落信道传送同一信号的多个副本，由于各路径的衰落相互独立，从而只要有一条路径的信号足够强就能保证可靠通信。协作多址接入方法便是利用协作分集在物理层提供的优势合理地安排用户共享信道，从而提高网络性能。按照协作的发起方式，协作多址接入方法可以分为发方发起、收方发起和协作节点发起三类。

发方发起方法一般是由发方发送一个经过修改的RTS(ready to send)分组，例如CRTS(cooperative RTS)分组来发起协作中继，其中含有一个被选定的协作节点的地址。被选定的协作节点根据周边邻节点的通信状态及自身信道条件来判断是否可以通过提供协作中继来提高传输性能(如提高速率、增加传输成功率等)，如可以则发送相应分组，例如CCTS(cooperative clear tosend)分组来确认协作。发方随机选择一个协作节点时都是基于发方本地存储的相关历史信息，所以对于无线网络，特别是移动无线网络，这些历史信息很可能已经过时，因此这类方法会出现选择协作节点失败，浪费了信道资源。

收方发起方法不同于在数据传输前选定协作节点的发方发起方法，而是在发方向收方发送数据分组后，由收方反馈接收结果。如果接收失败，收方反馈的结果则意味着发起协作。发起协作可以分为两种做法，一种是由收方指定协作节点，由其向收方重传，其依据仍然是历史数据，所以也存在信息过时的可能。另一种则不指定协作节点，由节点通过某种方式竞争成为最终的协作节点，但多个节点竞争成为最终的协作节点可能造成较大的冲突，或者带来较大时延。

协作节点发起方法是节点在收发双方交互控制信息后，根据自身即时信息判断是否可以参与协作。由于符合协作条件的节点可能有多个，所以也可能会造成较大协作节点竞争冲突，或者带来较大竞争时延。另外，现有方法中数据的传输都是分成两个阶段，分别由发方和协作节点完成。但是在协作节点接收发生错误时，仍向收方发送错误的数据，因此会造成信道资源浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种分布式协作多址接入方法和系统，有效解决现有协作多址接入方法存在的历史信息过时、造成较大协作节点竞争冲突或带来较大竞争时延等技术缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供了一种分布式协作多址接入方法，包括：

根据存储并维护的协作表，源节点选择两个用于协作的候选节点并设置优先级后发送CRTS分组，所述CRTS分组中包含两个候选节点的地址和优先级；

目的节点接收所述CRTS分组，计算源节点与目的节点间可支持的最高信道速率，将所述信道速率设置在CCTS分组中向源节点反馈；

所述两个候选节点侦听到所述CRTS分组和CCTS分组后判断是否满足协作条件，满足协作条件的候选节点按照预先设定的优先级策略作为协作节点发送RTH分组；

根据所述RTH分组源节点向目的节点发送数据分组。

所述源节点依据节省时间选择候选节点，节省时间为：

$T_{\mathrm{save}}=\frac{1}{R_{\mathrm{sd}}}-(\frac{1}{R_{\mathrm{sr}}}+\frac{1}{R_{\mathrm{rd}}})$

式中，T_save为节省时间，R_sd为源节点与目的节点之间可支持的最高速率，R_sr为源节点与候选节点之间可支持的最高速率，R_rd为候选节点与目的节点之间可支持的最高速率。

所述两个候选节点侦听到所述CRTS分组和CCTS分组后判断是否满足协作条件，满足协作条件的候选节点按照预先设定的优先级策略作为协作节点发送RTH分组包括：

步骤31、候选节点侦听所述CRTS分组和CCTS分组；

步骤32、从所述CCTS分组中提取源节点与目的节点间可支持的最高速率，并计算源节点与本节点间可支持的最高速率和本节点与目的节点间可支持的最高速率；

步骤33、根据节省时间判断是否满足协作条件，是则执行步骤34，否则继续侦听信道；

步骤34、判断自身优先级，是高优先级候选节点时执行步骤35，是低优先级候选节点时执行步骤36；

步骤35、作为协作节点在短帧间隔时间后发送RTH分组，等待接收数据分组；

步骤36、判断在SIFS+δ时间内是否侦听到高优先级候选节点发送的RTH分组，是则继续侦听信道，否则作为协作节点发送RTH分组后等待接收数据分组，其中SIFS为短帧间隔时间，δ为预先设定的可区分的等待时间，且δ≤SIFS。

在上述技术方案基础上，根据所述RTH分组源节点向目的节点发送数据分组可以包括：

步骤41、目的节点接收到所述RTH分组后发送CT分组；

步骤42、源节点以所述RTH分组中的速率向协作节点发送数据分组；

步骤43、所述协作节点接收数据分组后解码，能正确解码时执行步骤44，不能正确解码时发送FTR分组，继续侦听信道；

步骤44、发送RTR分组，转发所述数据分组；

步骤45、目的节点判断是否收到数据分组，是则发送ACK分组，继续侦听信道；否则发送NACK分组，继续侦听信道。

在上述技术方案基础上，根据所述RTH分组源节点向目的节点发送数据分组也可以包括：目的节点在发送CCTS分组后2SIFS+δ时间没有收到RTH分组时，目的节点发送DT分组，接收到所述DT分组后源节点以所述CCTS分组中的速率向目的节点发送数据分组，目的节点正确接收数据分组时回复ACK分组，未正确接收数据分组时回复NACK分组。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种分布式协作多址接入系统，包括：

源节点，用于发送CRTS分组，所述CRTS分组中包含两个用于协作的候选节点的地址和优先级；

目的节点，用于接收所述CRTS分组，计算源节点与目的节点间可支持的最高信道速率，将所述信道速率设置在CCTS分组中向源节点反馈；

候选节点，用于根据侦听到的CRTS分组和CCTS分组判断是否满足协作条件，满足协作条件时按照预先设定的优先级策略作为协作节点发送RTH分组，使源节点通过协作节点向目的节点发送数据分组。

所述源节点包括第一发送模块、第一接收模块和存储并维护协作表的选择模块，所述选择模块用于在所述协作表中选择两个用于协作的候选节点并设置优先级，所述第一发送模块用于发送所述CRTS分组或数据分组，所述第一接收模块用于接收所述CCTS分组，所述第一发送模块和第一接收模块分别与所述选择模块连接。

所述目的节点包括第二发送模块和第二接收模块，所述第二接收模块用于接收所述CRTS分组、RTH分组或数据分组，所述第二发送模块用于发送所述CCTS分组，所述第二发送模块与第二接收模块连接。

所述候选节点包括第三发送模块、第三接收模块和判断模块，所述第三接收模块用于接收所述CRTS分组、CCTS分组或数据分组，所述第二发送模块用于发送RTH分组或数据分组，所述判断模块用于判断是否满足协作条件并判断优先级，所述第三发送模块和第三接收模块分别与所述判断模块连接。

所述判断模块还用于：在满足协作条件时，当判断是高优先级时，作为协作节点使第三发送模块在短帧间隔时间后发送RTH分组，当判断是低优先级时，判断在SIFS+δ时间内是否侦听到有RTH分组发送，是则继续侦听信道，否则作为协作节点使第三发送模块发送RTH分组后等待接收数据分组，其中SIFS为短帧间隔时间，δ为预先设定的可区分的等待时间，且δ≤SIFS。

本发明提出了一种分布式协作多址接入方法和系统，相对于只选择一个协作节点的现有技术，本发明通过依据节省时间的大小选择两个候选节点，通过选择节省时间多、质量好的协作节点，有效避免了因历史信息过时而造成选择候选节点不能参与协作的情况，有效保证了选择协作节点的成功率。同时本发明通过设置两个候选节点的优先级，两个候选节点根据其优先级采用不同的发送RTH分组策略，源节点可以选择到唯一且较好的协作节点，不仅有效减小了竞争阶段的时间，而且有效避免了竞争冲突，节省了信道资源。此外，本发明提出的协作MAC中虚拟载波侦听机制合理设置各个分组的持续时间值，有效地减小了可能造成的预约浪费。

附图说明

图1为本发明分布式协作多址接入方法的流程图；

图2为本发明候选节点判断是否满足协作条件的流程图；

图3为本发明源节点通过协作节点向目的节点发送数据分组的流程图；

图4为本发明分布式协作多址接入方法应用实施例中源节点的处理流程图；

图5为本发明分布式协作多址接入方法应用实施例中协作节点的处理流程图；

图6为本发明分布式协作多址接入方法应用实施例中目的节点的处理流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明分布式协作多址接入方法的流程图，包括：

步骤1、根据存储并维护的协作表，源节点选择两个用于协作的候选节点并设置优先级后发送CRTS分组，所述CRTS分组中包含两个候选节点的地址和优先级；

步骤2、目的节点接收所述CRTS分组，计算源节点与目的节点间可支持的最高信道速率，将所述信道速率设置在CCTS分组中向源节点反馈；

步骤3、所述两个候选节点侦听到所述CRTS分组和CCTS分组后判断是否满足协作条件，满足协作条件的候选节点按照预先设定的优先级策略作为协作节点发送RTH分组；

步骤4、根据所述RTH分组源节点向目的节点发送数据分组。

在上述技术方案中，当有数据分组要发送时，源节点首先依据其存储并维护的协作表选择两个候选节点。本发明中，源节点依据节省时间的大小来选择候选节点，节省时间为： $T_{\mathrm{save}}=\frac{1}{R_{\mathrm{sd}}}-(\frac{1}{R_{\mathrm{sr}}}+\frac{1}{R_{\mathrm{rd}}}),$ 式中，T_save为节省时间，R_sd为源节点与目的节点之间可支持的最高速率，R_sr为源节点与候选节点之间可支持的最高速率，R_rd为候选节点与目的节点之间可支持的最高速率，T_save越大则表示节省时间越多，质量越好，且要求T_save＞T_th，T_th为预先设定的节省时间阈值，通常可以设定T_th＝0。同时源节点还根据节省时间T_save来设置两个候选节点的优先级，节省时间T_save较大的候选节点设置为高优先级，节省时间T_save较小的候选节点设置为低优先级。如果两个候选节点的节省时间T_save值相等，则选择更新时间最近的候选节点为高优先级。实际应用中，选择候选节点和设置优先级也可以采用其它判据。随后，源节点侦听信道是否空闲，如果空闲DIFS(distributed inter-frame space)时间，源节点则发送CRTS分组，该CRTS分组中包含两个候选节点的地址和优先级信息，同时在CRTS分组中宣布，目的节点收到CRTS分组后可以估计源节点与目的节点间可支持的最高速率R_sd，并在CCTS分组中反馈。目的节点接收到CRTS分组时，计算源节点与目的节点间的信道速率，即源节点与目的节点间可支持的最高速率R_sd，将最高速率R_sd设置在CCTS分组中向源节点反馈。在源节点和目的节点交互过程中，被源节点选定的两个候选节点侦听CRTS分组和CCTS分组，根据侦听结果判断是否满足协作条件，满足协作条件的候选节点按照优先级策略作为协作节点发送RTH(ready to help))分组，源节点则根据所述RTH分组的发送情况，采用通过协作节点方式向目的节点发送数据分组，或采用直接方式向目的节点发送数据分组。

图2为本发明候选节点判断是否满足协作条件的流程图，包括：

步骤31、候选节点侦听所述CRTS分组和CCTS分组；

步骤32、从所述CCTS分组中提取源节点与目的节点间可支持的最高速率R_sd，并计算源节点与本节点间可支持的最高速率R_sr和本节点与目的节点间可支持的最高速率R_rd；

步骤33、根据节省时间判断是否满足协作条件，是则执行步骤34，否则继续侦听信道；

步骤34、判断自身优先级，是高优先级候选节点时执行步骤35，是低优先级候选节点时执行步骤36；

步骤35、作为协作节点在短帧间隔时间后发送RTH分组，等待接收数据分组；

步骤36、判断在SIFS+δ时间内是否侦听到高优先级候选节点发送的RTH分组，是则继续侦听信道，否则作为协作节点发送RTH分组后等待接收数据分组，SIFS为短帧间隔时间，δ为预先设定的可区分的等待时间，且δ≤SIFS。

候选节点通过侦听CRTS分组和CCTS分组即可获得源节点与目的节点间可支持的最高速率R_sd、源节点与本节点间可支持的最高速率R_sr和本节点与目的节点间可支持的最高速率R_rd等信息，之后根据R_sd、R_sr、R_rd通过协作条件 $T_{\mathrm{save}}=\frac{1}{R_{\mathrm{sd}}}-(\frac{1}{R_{\mathrm{sr}}}+\frac{1}{R_{\mathrm{rd}}})>T_{\mathrm{th}}$ 来判断其是否满足协作条件，节省时间程度如何。当T_save＜T_th时，表明候选节点不能参与协作，则不进行反馈，继续侦听信道。当T_save≥T_th时，表明候选节点满足协作条件，需要根据候选节点的优先级情况采用不同的策略。当候选节点根据CRTS分组判断自己为高优先级时，则成为协作节点，在短帧间隔(Short Inter-Frame Space，简称SIFS)时间后发送RTH分组；当候选节点根据CRTS分组判断自己为低优先级时，则侦听信道，如果在SIFS+δ时间内没有侦听到高优先级候选节点发送的RTH分组，表明低优先级候选节点可以协作，低优先级候选节点则成为协作节点，发送RTH分组；如果低优先级候选节点侦听到有RTH分组发送，表明没有必要再发送RTH分组，则取消发送RTH分组，继续侦听信道。候选节点可以根据CRTS/CCTS的信噪比计算R_sr和R_rd。

从上述技术方案可以看出，由于本发明分布式协作多址接入方法依据节省时间的大小选择两个最佳的候选节点，两个候选节点同时因历史信息过时而不能成为协作节点的机率相比一个候选节点时小，因此有效保证了选择协作节点的成功率。同时本发明通过设置两个候选节点的优先级，两个候选节点根据其优先级采用不同的发送RTH分组策略，源节点可以选择到唯一且较好的协作节点，因此有效减小了竞争冲突机率，缩短了协作节点竞争时延。相对于多个候选节点参与协作竞争的现有技术，本发明候选节点只有两个，并设定优先级，因此可以减小竞争阶段的时间，且有效避免竞争冲突。协作节点参与传输可以节省时间，所以增加选择到协作节点的成功率即节省传输时间的机率更大，且两个候选节点竞争所需时间比多个候选节点竞争所需时间短，成功率也高，因此本发明能节省更多传输时间，节省了信道资源。

图3为本发明源节点通过协作节点向目的节点发送数据分组的流程图，包括：

步骤41、目的节点接收到所述RTH分组后发送CT分组；

步骤42、源节点以所述RTH分组中的速率向协作节点发送数据分组；

步骤43、所述协作节点接收数据分组后解码，能正确解码时执行步骤44，不能正确解码时发送FTR分组，继续侦听信道；

步骤44、发送RTR分组，转发所述数据分组；

步骤45、目的节点判断是否收到数据分组，是则发送ACK分组，继续侦听信道；否则发送NACK分组，继续侦听信道。

协作节点确定后，源节点开始发送数据，由协作节点转发数据。首先目的节点收到RTH分组时发送CT(cooperative transmission)分组，确认采用协作传输模式。然后源节点以RTH分组中的速率向协作节点发送数据分组。协作节点采用解码转发(DF)机制，只有正确解码来自源节点的数据分组时，才会向目的节点转发。若协作节点能正确解码，则发送RTR(ready to relay)分组，宣布接收成功，然后向目的节点转发收到的数据分组；若协作节点不能解码源节点的数据分组，则发送FTR(fail to relay)分组，宣布接收失败，继续侦听信道。本发明通过协作节点解码保证了数据的正确传输，避免了因错误的重复传输，减小了传输时间。协作节点转发数据分组之后，如果目的节点正确接收到协作节点转发的数据分组时回复ACK(ACKnowledgment)分组，目的节点没有正确接收到协作节点转发的数据分组时回复NACK分组。

上述技术方案中，对于协作节点发送FTR分组宣布接收失败情况，目的节点收到FTR分组后回复NACK分组，从而取消掉CT分组预约的时间。对于目的节点没有正确接收到数据分组回复NACK分组情况，协作节点收到NACK分组后，则准备尝试重传，协作节点退避一段时间，待信道空闲后，给目的节点发送RTS分组，发起重传。

在实际应用中，有可能出现源节点选择的两个候选节点都不能参与协作、源节点只有一个候选节点、源节点没有可供选择的候选节点或目的节点确定采用直接传输模式等情况。对于源节点选择的两个候选节点都不能参与协作情况，也就是两个候选节点都不满足协作条件，因此不会有候选节点发送任何RTH分组情况，此时目的节点在发送CCTS分组后2SIFS+δ时间没有收到RTH分组，那么发送DT(direct transmission)分组，确认采用直接传输模式，源节点则以CCTS分组中的速率发送数据分组给目的节点，目的节点正确接收数据分组时回复ACK分组，未正确接收数据分组时回复NACK分组。对于源节点只有一个候选节点情况，源节点则只在CRTS分组中指定一个候选节点，并删除CRTS分组中另一个存储候选节点的字段，消除不必要的开销。对于源节点没有可供选择的候选节点情况，源节点则放弃协作传输模式，采用直接传输模式，也就是直接发送RTS分组。目的节点确定采用直接传输模式情况是指目的节点接收到的CRTS质量好，高于预先设定的门限，说明信道质量足够好，确定采用直接传输模式，此时目的节点接收到CRTS分组后，计算源节点与目的节点之间的信道质量，如果高于预设的门限Q，则认为不需要协作，那么回复CTS分组；CRTS分组中指定的两个候选节点侦听到CTS后就知道不需要参与协作，那么两个候选节点都不会发送RTH分组；源节点则以CTS分组中的速率将数据分组直接发送给目的节点，目的节点正确接收数据分组后回复ACK分组。信道质量衡量依据可以是接收功率、信噪比SNR或是信号干扰噪声比SINR等，其本质是一致的。

本发明上述技术方案中，每个节点有两个队列，源队列用于缓存自己产生的分组，中继队列则是作为协作节点时缓存需要帮其它节点转发的分组，中继队列分组优先级要高于源队列。每个节点在发送一个分组后，都会设定相应的定时器，节点应在定时器超时内收到下一个分组。协作表和相关分组格式可以设置为：

协作表

Destination MAC

Rsd

Helper MAC

Rsr

Rrd

Update time

RTS分组格式

framecontrol

duration

RA

TA

CRC

CRTS分组格式

framecontrol

duration

RA

TA

Helper1 ID

Helper2 ID

CRC

CTS分组格式

framecontrol

duration

RA

Rsd

CRC

ACK分组格式

framecontrol

duration

RA

CRC

RTH分组格式

framecontrol

duration

RA

Rsr

Rrd

CRC

协作表是需要发送数据的源节点选择候选节点的依据，每个节点在收到各种分组的时候都需要更新有关协作表和网络分配向量NAV的相应信息。CCTS分组格式同CTS分组；DT分组、CT分组、RTR分组和FTR分组格式同ACK分组，且长度与ACK分组和NACK分组相等。在IEEE 802.11中，type、subtype有预留值，可以利用这些预留值来区分CRTS分组、CCTS分组与RTS分组、CTS分组，CRTS分组中指定一个还是两个候选节点，以及其他分组，如RTH分组、RTR分组、CT分组和DT分组等。

相关分组的持续时间(Duration)值见下表：

分组类型	持续时间值
		RTS	CTS+(L，Rdir)+3SIFS+δ
CRTS	CCTS+CT+RTH+4SIFS+δ
		CTS	(L，Rdir)+ACK+2SIFS
CCTS	CT+RTH+3SIFS+δ
		RTH	CT+2SIFS
DT	(L，Rdir)+ACK+2SIFS
		CT	(L，Rsr)+(L，Rrd)+RTR+ACK+3SIFS+RIFS

DATA1	RTR+SIFS+RIFS
		DATA2	ACK+SIFS
RTR	(L，Rrd)+SIFS+RIFS
		FTR	NACK+SIFS
ACK/NACK	0

其中，(L，R)代表长度为L的分组以速率R传输所需时间，R_dir为直接传输速率，RIFS(reduced inter-frame space)为缩短的帧间隔时间，RIFS≤SIFS。

根据上表设置网络分配向量NAV可以有效地防止分组预约过长时间，而实际上可能该分组之后因发生冲突或错误而终止通信的现象。传统的NAV设置方法中，RTS分组预约整个通信过程的时间，即直到ACK分组，然而传输过程中可能因异常而中断，从而造成预约浪费。针对这一问题，本发明提出的协作MAC中虚拟载波侦听机制结合本发明的具体流程合理设置各个分组的持续时间值，有效地减小了可能造成的预约浪费。与现有技术中协作节点接收发生错误时仍向收方发送错误数据的做法相比，本发明通过合理设置NAV，预约尽可能短的时间，从而避免过多的浪费。通过及早发现错误，不再发送错误数据，及早开始重传，并通知相关邻节点取消之前的信道预约，节省了时间，节省了信道资源。

图4为本发明分布式协作多址接入方法应用实施例中源节点的处理流程图。当有数据分组要发送时，源节点首先依据其存储并维护的协作表选择两个最佳的候选节点。当存在可用的候选节点时，源节点发送CRTS分组，之后依次判断是否接收到CCTS分组、是否接收到RTH分组、是否接收到CT分组，接收到CT分组后，源节点给候选节点发送数据分组，之后判断是否接收到FTR分组，是则说明发送失败，需要退避后重传；若接收到RTR分组，表明发送成功，则在队列中清除该分组，继续侦听信道；若FRT分组和RTR分组都没有接收到，则等待相应一段时间，判断是否收到ACK分组，如果收到，说明数据分组最终被目的节点正确接收。当不存在可用的候选节点时，源节点发送RTS分组，采用直接传输模式，之后判断是否接收到CTS分组，接收到CTS分组则给目的节点发送数据分组，最后判断是否接收到ACK分组，接收到ACK分组表明发送成功，则在队列中清除该分组，继续侦听信道。当源节点没有接收到CCTS分组时，源节点则判断是否接收到CTS分组，若收到CTS分组，则向目的节点发送数据分组，否则退避后尝试重传。当源节点没有接收到RTH分组时，源节点则采用直接传输模式给目的节点发送数据分组。当源节点没有接收到CT分组、CTS分组或ACK分组时，源节点则退避一段时间后重新执行上述流程。源节点若没有收到协作节点反馈的RTR分组，即没有成功发送数据分组到协作节点，若收到目的节点回复的ACK分组，则从中继队列中删除相应的数据分组；若收到的是NACK，则需要重传数据分组。

图5为本发明分布式协作多址接入方法应用实施例中协作节点的处理流程图。各节点侦听信道，收到分组后更新网络分配向量NAV和协作表。节点首先判断接收到的分组是否是CRTS分组，然后根据CRTS分组判断自身是否是源节点指定的候选节点，是则执行候选节点处理流程，否则重新侦听信道。在候选节点处理流程中，候选节点首先判断接收到的分组是否是CCTS分组，然后根据CRTS分组和CCTS分组判断自身是否满足协作条件，如果满足协作条件则进一步判断自身是否是高优先级候选节点。当候选节点为高优先级候选节点时，则作为协作节点发送RTH分组，执行数据分组发送流程；当候选节点不是高优先级候选节点时，则判断在收到CCTS后SIFS+δ时间内是否侦听到RTH分组，没侦听到时则作为协作节点发送RTH分组，执行数据分组发送流程。在协作节点数据发送流程中，协作节点首先判断是否正确收到数据分组，正确收到数据分组时发送RTR分组，转发数据分组后判断是否收到ACK分组，收到ACK分组表明发送成功，没收到ACK分组表明发送失败，协作节点退避一段时间，待信道空闲后，给目的节点发送RTS分组，发起重传，尝试次数设置有上限，超过上限则丢弃该分组。协作节点没有正确收到数据分组时则发送FTR分组。

图6为本发明分布式协作多址接入方法应用实施例中目的节点的处理流程图。目的节点首先判断接收到的分组是否是发送给自己的CRTS分组或RTS分组，当分组是RTS分组时，说明源节点采用直接传输模式，目的节点则发送CTS分组，并进而判断是否收到数据分组，收到数据分组时发送ACK分组，没收到数据分组时发送NACK分组。当分组是CRTS分组时，说明源节点采用协作传输模式，目的节点先根据信道质量判断是否有必要协作，不需要协作时目的节点发送CTS分组，执行直接传输模式流程。有必要协作时，目的节点发送CCTS分组，之后判断是否收到RTH分组，没收到RTH分组时发送DT分组，采用直接传输模式。收到RTH分组时发送CT分组，之后判断接收到的分组是否是FTR分组，是则目的节点发送NACK分组，继续侦听信道，否则可能是两种情况：接收到的分组是RTR分组或FTR分组和RTR分组都没有接收到，这时目的节点进一步判断是否正确接收到协作节点转发的数据分组，正确接收时回复ACK分组，未正确接收时回复NACK分组，若是协作传输模式，则由协作节点重传，若是直接传输模式，则由源节点重传。

在前述技术方案基础上，本发明还提供了一种分布式协作多址接入系统，包括源节点、目的节点和候选节点，源节点用于发送CRTS分组，所述CRTS分组中包含两个用于协作的候选节点的地址和优先级；目的节点用于接收所述CRTS分组，计算源节点与目的节点间可支持的最高信道速率，将所述信道速率设置在CCTS分组中向源节点反馈；候选节点用于根据侦听到的CRTS分组和CCTS分组判断是否满足协作条件，满足协作条件时按照预先设定的优先级策略作为协作节点发送RTH分组，使源节点通过协作节点向目的节点发送数据分组。

具体地，源节点包括第一发送模块、第一接收模块和选择模块，选择模块中存储并维护有一张协作表，依据节省时间，选择模块用于在协作表中选择两个用于协作的候选节点，并依据节省时间的大小设置两个候选节点的优先级；第一发送模块与选择模块连接，用于在协作节点选择前发送CRTS分组，CRTS分组中包含两个候选节点的地址和优先级，在协作节点选择后发送数据分组；第一接收模块与选择模块连接，用于在协作节点选择前接收CCTS分组。目的节点包括相互连接的第二发送模块和第二接收模块，第二接收模块用于在协作节点选择前接收CRTS分组，在协作节点选择过程中接收RTH分组，在协作节点选择后接收数据分组，第二发送模块用于在协作节点选择前发送CCTS分组。候选节点包括第三发送模块、第三接收模块和判断模块，判断模块用于根据节省时间判断是否满足协作条件，当满足协作条件时根据CRTS分组判断自身优先级，当满足协作条件且自身是高优先级候选节点时，作为协作节点使第三发送模块在短帧间隔时间后发送RTH分组，当满足协作条件且自身是低优先级候选节点时，判断在SIFS+δ时间内是否侦听到高优先级候选节点发送的RTH分组，侦听到时继续侦听信道，未侦听到时作为协作节点使第三发送模块发送RTH分组；第三接收模块与判断模块连接，用于在协作节点选择前接收CRTS分组和CCTS分组，在协作节点选择后接收数据分组；第三发送模块与判断模块连接，用于在协作节点选择前发送RTH分组，在协作节点选择后发送数据分组。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种分布式协作多址接入方法，其特征在于，包括：

根据存储并维护的协作表，源节点选择两个用于协作的候选节点并设置优先级后发送CRTS分组，所述CRTS分组中包含两个候选节点的地址和优先级；

目的节点接收所述CRTS分组，计算源节点与目的节点间可支持的最高速率，将所述最高速率设置在CCTS分组中向源节点反馈；

所述两个候选节点侦听到所述CRTS分组和CCTS分组后判断是否满足协作条件，满足协作条件的候选节点按照预先设定的优先级策略作为协作节点发送RTH分组；

根据所述RTH分组源节点向目的节点发送数据分组。

2.根据权利要求1所述的分布式协作多址接入方法，其特征在于，所述源节点依据节省时间选择候选节点，所述节省时间为：

式中，T_save为所述节省时间，R_sd为源节点与目的节点之间可支持的最高速率，R_sr为源节点与候选节点之间可支持的最高速率，R_rd为候选节点与目的节点之间可支持的最高速率。

3.根据权利要求2所述的分布式协作多址接入方法，其特征在于，所述两个候选节点侦听到所述CRTS分组和CCTS分组后判断是否满足协作条件，满足协作条件的候选节点按照预先设定的优先级策略作为协作节点发送RTH分组包括：

步骤31、候选节点侦听所述CRTS分组和CCTS分组；

步骤32、从所述CCTS分组中提取源节点与目的节点间可支持的最高速率，并计算源节点与本节点间可支持的最高速率和本节点与目的节点间可支持的最高速率；

步骤33、根据所述节省时间判断是否满足协作条件，是则执行步骤34，否则继续侦听信道；

步骤34、判断自身优先级，是高优先级候选节点时执行步骤35，是低优先级候选节点时执行步骤36；

步骤35、作为协作节点在短帧间隔时间后发送RTH分组，等待接收数据分组；

步骤36、判断在SIFS+δ时间内是否侦听到高优先级候选节点发送的RTH分组，是则继续侦听信道，否则作为协作节点发送RTH分组后等待接收数据分组，其中SIFS为短帧间隔时间，δ为预先设定的可区分的等待时间，且δ≤SIFS。

4.根据权利要求1～3中任一权利要求所述的分布式协作多址接入方法，其特征在于，根据所述RTH分组源节点向目的节点发送数据分组包括：

步骤41、目的节点接收到所述RTH分组后发送CT分组；

步骤42、源节点以所述RTH分组中的速率向协作节点发送数据分组；

步骤43、所述协作节点接收数据分组后解码，能正确解码时执行步骤44，不能正确解码时发送FTR分组，继续侦听信道；

步骤44、协作节点发送RTR分组，转发所述数据分组；

步骤45、目的节点判断是否收到数据分组，是则发送ACK分组，继续侦听信道；否则发送NACK分组，继续侦听信道。

5.根据权利要求3所述的分布式协作多址接入方法，其特征在于，根据所述RTH分组源节点向目的节点发送数据分组包括：目的节点在发送CCTS分组后2SIFS+δ时间没有收到RTH分组时，目的节点发送DT分组，接收到所述DT分组后源节点以所述CCTS分组中的速率向目的节点发送数据分组，目的节点正确接收数据分组时回复ACK分组，未正确接收数据分组时回复NACK分组。

6.一种分布式协作多址接入系统，包括：

源节点，用于发送CRTS分组，所述CRTS分组中包含两个用于协作的候选节点的地址和优先级；

目的节点，用于接收所述CRTS分组，计算源节点与目的节点间可支持的最高速率，将所述最高速率设置在CCTS分组中向源节点反馈；

候选节点，用于根据侦听到的CRTS分组和CCTS分组判断是否满足协作条件，满足协作条件时按照预先设定的优先级策略作为协作节点发送RTH分组，使源节点通过协作节点向目的节点发送数据分组。

7.根据权利要求6所述的分布式协作多址接入系统，其特征在于，所述源节点包括第一发送模块、第一接收模块和存储并维护协作表的选择模块，所述选择模块用于在所述协作表中选择两个用于协作的候选节点并设置优先级，所述第一发送模块用于发送所述CRTS分组或数据分组，所述第一接收模块用于接收所述CCTS分组，所述第一发送模块和第一接收模块分别与所述选择模块连接。

8.根据权利要求6所述的分布式协作多址接入系统，其特征在于，所述目的节点包括第二发送模块和第二接收模块，所述第二接收模块用于接收所述CRTS分组、RTH分组或数据分组，所述第二发送模块用于发送所述CCTS分组，所述第二发送模块与第二接收模块连接。

9.根据权利要求6所述的分布式协作多址接入系统，其特征在于，所述候选节点包括第三发送模块、第三接收模块和判断模块，所述第三接收模块用于接收所述CRTS分组、CCTS分组或数据分组，所述第三发送模块用于发送RTH分组或数据分组，所述判断模块用于判断是否满足协作条件并判断优先级，所述第三发送模块和第三接收模块分别与所述判断模块连接。

10.根据权利要求9所述的分布式协作多址接入系统，其特征在于，所述判断模块还用于：在满足协作条件时，当判断是高优先级时，作为协作节点使所述第三发送模块在短帧间隔时间后发送RTH分组，当判断是低优先级时，判断在SIFS+δ时间内是否侦听到有RTH分组发送，是则继续侦听信道，否则作为协作节点使所述第三发送模块发送RTH分组后等待接收数据分组，其中SIFS为短帧间隔时间，δ为预先设定的可区分的等待时间，且δ≤SIFS。

Images