CN102892204A

CN102892204A - 单信道多跳工业无线通信链路重传时隙分配优化方法

Info

Publication number: CN102892204A
Application number: CN201110201994XA
Authority: CN
Inventors: 许洪华
Original assignee: Suzhou University of Science and Technology
Current assignee: Suzhou University of Science and Technology
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2031-07-19
Also published as: CN102892204B

Abstract

本发明公开了一种单信道多跳工业无线通信链路重传时隙分配优化方法，包括以下步骤：1)初始化信道参数，为每跳分配一个时隙；2)增加一个时隙；3)计算边际增益函数；4)计数器加一；5)i大于N，至步骤6，否则，至步骤3，N表示网络跳数；6)求取边际增益最大值，存储所在跳数n*，

式中

表示第n*跳时延；7)t大于D-N，输出时隙分配系列d，否则，至步骤2，式中D表征系统最大允许数据传输时延。本发明有效提高了整个链路通信可靠性。

Description

单信道多跳工业无线通信链路重传时隙分配优化方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域的链路重传时隙分配优化方法，具体涉及一种单信道多跳工业无线通信链路重传时隙分配优化方法。

背景技术

继现场总线和工业以太网之后，工业无线技术已经成为新的研究热点。工业无线技术已经成为信息化推动工业化发展的代表性技术，在工业领域的广泛应用是必然趋势。另一方面，工业数据通信具有确定性、实时性等严格要求。“用无线链路代替电缆”，在成本、灵活性等方面部有无可比拟的优势，而无线链路通信链路的可靠性、实时性则成为基本而具有挑战性问题，在多跳无线链路中尤其如此。

在工业数据通信中，普遍采用重传的方法，即节点间通信失败即重新发送数据报，以提高通信链路的可靠性。一般地，工业数据通信采用时分多址调度机制。单跳通信时，将通信允许最大时间除以数据报时间(称时隙，slot)，即得两节点间最大传输次数(记为D)，此时，可以分配D-1个时隙为重传时隙，D表征系统最大允许数据传输时延。多跳通信时，一般采用类似方法。附图1为由N+1个节点组成的N跳网络，其中n₀和n_N为源节点和目的节点。为保证系统实时性，一般

d_i为第i跳时延。

显然，d_i的分配影响着整个链路可靠性，而目前普遍采用平均分配方法。多跳链路中，各节点空间位置等差异，一次传输成功概率有所差异，平均分配不能最大化系统时隙资源利用率。本发明提出一种单信道多跳工业无线通信链路重传时隙分配优化方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种单信道多跳工业无线通信链路重传时隙分配优化方法，方法中把时隙作为整个链路资源，根据每一跳中信道质量情况分配重传时隙，并转化为优化资源调度优化问题，进而转化为多项式时间的问题并求解，有效提高了整个链路通信可靠性。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种单信道多跳工业无线通信链路重传时隙分配优化方法，包括以下步骤：初始化信道参数，为每跳分配一个时隙，t＝1，i＝1，式中t表示时隙，i表示计数器；增加一个时隙，即t＝t+1；计算边际增益函数Δlogp_i(d_i)，式中，p_i表示第i跳一次传输成功概率，d_i表示第i跳时延；计数器加一，即i＝i+1；i大于N，至步骤6，否则，至步骤3，N表示网络跳数；求取边际增益最大值，存储所在跳数n*，式中

表示第n*跳时延；t大于D-N，输出时隙分配系列d，否则，至步骤2，式中D表征系统最大允许数据传输时延。

本发明的有益效果是：给出一种单信道多跳工业无线通信链路重传时隙分配优化方法，能够根据多跳链路中每一跳信道质量情况，优化分配时隙资源，从而最大化链路通信可靠性。

附图说明

图1是单信道多跳工业无线通信链路；

图2本发明的算法流程图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

在图1中，若P_i表示第i跳一次传输成功概率，第i跳的传输可靠性记为R_i，则：

R_{i} (d_{i}) = 1 - Σ_{j = 1}^{d_{i}} (1 - p_{i})

则整条链路的可靠性为，

R = Σ_{i = 1}^{N} R_{i} (d_{i})

于是时隙信道联合分配问题转化为如下一个优化问题：给定链路最大允许时延和链路上各跳的一次成功传输概率，去寻求最佳的时隙分配d＝[d₁，d₂，…，d_N]，使得链路的可靠性最大。用数学表达如下：

\{\begin{matrix} \max imize R \\ d \\ subject to Σ_{i = 1}^{n} d_{i} = D \end{matrix}

为了方便求解该问题，上述问题可以转化为：

\{\begin{matrix} \max imize Σ_{i = 1}^{N} \log R_{i} \\ d \\ subject to Σ_{i = 1}^{n} d_{i} = D \end{matrix}

该优化问题转换成一个传统的资源分配问题，可以通过定义如下一个边际效应函数Δlog p_i(d_i)＝log p_i(d_i+1)-log p_i(d_i)来求解，其含义表示当子链路l_i上分配的时隙为d_i，若再多分配一个时隙，整条链路的可靠性可获得的边际增益。这时，原来的优化问题可以转化为求解D-N个最大Δlog p_i(d_i)。

如附图2所示，给出了如下一种基于贪婪算法的单信道多跳工业无线通信链路重传时隙分配优化方法，包括以下步骤：

步骤1)初始化信道参数，为每跳分配一个时隙，t＝1，i＝1，式中t表示时隙，i表示计数器；

步骤2)增加一个时隙，即t＝t+1；

步骤3)计算边际增益函数Δlogp_i(d_i)，式中，p_i表示第i跳一次传输成功概率，d_i表示第i跳时延；

步骤4)计数器加一，即i＝i+1；

步骤5)i大于N，至步骤6，否则，至步骤3，N表示网络跳数；

步骤6)求取边际增益最大值，存储所在跳数n*，

式中

表示第n*跳时延；

步骤7)t大于D-N，输出时隙分配系列d，否则，至步骤2，式中D表征系统最大允许数据传输时延。