CN103281750A - 保证服务质量和公平性的协作多址接入方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供保证服务质量和公平性的协作多址接入方法与系统。所述多址接入方法包括以下步骤：通过分别为每个候选发方节点的发送队列的业务优先级、发送队列的头部业务连续竞争信道失败的次数和发送队列的待发送业务数量赋予相应的权重并执行加权运算，得到每个候选发方节点的各发送队列的合成优先级并从这些发送队列的合成优先级得到该候选发方节点的合成优先级；以及将各候选发方节点的合成优先级转换为二进制码，并且候选发方节点根据该二进制码在多个微时隙中的相应的微时隙上发送忙音或者侦听，由此选出其合成优先级最高的一个或多个候选发方节点，其中，所述多个微时隙的数目由合成优先级的级数确定。

Description

保证服务质量和公平性的协作多址接入方法与系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术，尤其涉及提供服务质量（Quality ofService，QoS）保证及公平性的分布式协作多址接入方法和系统。

背景技术

随着无线通信的迅速发展，衰落和干扰两大技术瓶颈对无线通信的制约作用更加显著。而协作通信提供了解决这两个问题的方案。协作通信是相对直接传输而言的，在直接链路质量较差而发方-中继、中继-收方的平均链路质量较好时，协作通信就能利用无线通信所固有的广播特性，处于通信范围内的某个或某些节点可充当中继节点，帮助发方将信号转发给收方，从而有效减少衰落和干扰产生的影响，提高频谱效率和链路可靠性。因此，协作通信受到越来越多的关注和研究。然而，随着当前日益增长的海量用户高速信息传输的应用需求，多跳无线网络性能的进一步改善成为急需研究和解决的问题，即如何在保证QoS的基础上，在有限的无线信道资源上以更少的能量、最大限度地提高网络的传输容量。

由于协作通信技术带来诸多好处，目前已经有很多信道接入或媒质接入控制（Medium Access Control，简称：MAC）方法采取了协作通信的模式。协作媒质接入控制（Cooperative MAC，简称：CoopMAC）是基于IEEE802.11的请求发送（Request-to–Send，简称：RTS）/清除发送（Clear-to-Send，简称：CTS）方式的协作式MAC，每个节点维护一个协作表（CoopTable），记录候选中继节点的信息，每次数据传输中，源节点从协作表记录的历史信息中选择最优的节点作为中继节点，采取发方发送RTS分组、中继回复协作发送（Help-to-Send,简称：HTS）分组、收方回复CTS分组三方握手机制，进而发方以高速速率向该中继节点传输业务分组、该中继节点再以高速速率向收方转发业务分组。相似的协议还有自适应分布式协作媒质接入控制（AdaptiveDistributed Cooperative Relaying MAC，简称：ADC-MAC）和基于需求的收方指定中继最佳分集多址权衡协作媒质接入控制（On-demand Cooperation with a Selection of relays Initiatedby the Destination Equipment and DMT Optimal CooperativeProtocol，简称：OXIDE_DMT optimal CMAC）等。

但该类技术的缺陷在于：由于节点移动导致的拓扑结构变化、信道状态动态变化等因素造成协作表信息过时，无法反映当前信道质量状况下节点间的实际传输速率，过时的信息不利于提高网络的吞吐量和传输质量。而且，表的建立与更新开销较大。

与之相比，作为另一种协作通信技术，在基于协作中继的自动速率（Cooperative Relay-Based Auto Rate，简称：CRBAR）媒质接入控制技术中，并非像CoopMAC一样由发方预先指定中继节点，而是在邻节点收到RTS、CTS之后，根据自身是否满足协作的条件来竞争中继，所以中继节点是根据当前的信道状况决定的，有助于显著改善通信状况，获得较好的吞吐量。相似的协议还有鲁棒性分布式协作媒质接入控制（Cooperative Diversity-BasedRobust MAC,简称：CDR-MAC）等。

但该类协议的缺陷在于：在每个时隙开始时，满足条件的候选中继节点以不同的概率参与竞争，高质量的候选中继节点和低质量的候选中继节点会发生碰撞，这种碰撞带来了不必要的时延。低质量的候选中继节点有一定几率获得中继机会，相比之下会降低信道的传输吞吐量，增大时延，即使如双中继协作媒质接入控制（Two-Relay-Based Cooperative MAC，简称：2rc-MAC）部分地解决了这类协议的后备传输问题，但中继竞争开销大、碰撞概率高的缺点仍然存在。

随着用户不同形式需求的发展，无线网络不但要能支持业务分组传输，还要能支持语音、视频等多媒体业务，并且保证不同业务的用户服务质量（Quality of Service，简称：QoS）要求。而上述的CoopMAC和CRBAR这两种技术都没有对业务进行分类并设置优先级加以区分，没有提供必要的QoS保障。

相比之下，在保证QoS方面，IEEE802.11e标准中提供了一种增强分布式信道接入（Enhanced Distributed Channel Access，简称：EDCA）机制，该机制根据业务对实时性的要求将业务划分进不同的接入类别（Access Category，简称：AC），每种AC含有不同的优先级，以及一组接入参数：竞争窗（contention windows）和、仲裁帧间间隔（Arbitration Inter-Frame Space，简称：AIFS）、获得传输机会（Transmission Opportunity，简称：TXOP）后允许的最大传输时间（TXOP Limit）等。在竞争接入的期间，不同的AC使用不同的AIFS，优先级为i的AC，AIFS[i]=AIFSN[i]×aSlotTime+SIFS，其中SIFS表示短帧间间隔（ShortInter-Frame Space），AIFS[i]表示节点开始启动退避过程前需要等待的时隙数，节点在竞争窗口[0，CW[i]]随机选择一个时隙进行退避侦听。优先级越高，AIFSN[i]越小，越早启动退避过程，CW[i]越小，随机选择的退避时隙值比较小，这样增大了高优先级的AC获得TXOP的概率，获得TXOP的节点可以使用信道，从而保证高优先级业务的服务质量。

但这种机制的缺陷在于：在传输数据的过程中，并没有采用协作通信，由于信道衰落等因素，会造成发方到收方之间直接传输数据的速率低下，增大传输时间，降低网络的吞吐量。

另一种基于IEEE802.11e的区分协作（DifferentiatedCooperative MAC，简称：DC-MAC）技术对不同的业务进行优先级的划分，保证不同的QoS要求。DC-MAC中提出了一种新的传输队列模型，节点为自己的尽力而为（Best-Effort）业务和实时（Real-Time）业务设置两个队列，分别记作自己类（Own Class）1和自己类（Own Class）2队列，与之对应的还设置了伙伴类（Partner Class）1和伙伴类（Partner Class）2队列，用于存放协作转发的尽力而为（Best-Effort）业务和实时（Real-Time）业务分组，四个队列优先级由低到高依次是Own Class1，PartnerClass1，Own Class2，Partner Class2。在业务分组传输失败的情况下，中继节点侦听到数据信噪比超过一定的门限值，且收到收方发送的接收失败信息（NAK），中继节点将业务分组分配到与业务相对应的Partner Class中，按照优先级等待不同的AIFS之后开始启动退避过程，开始协作传输。

但该技术的缺陷在于：DC-MAC技术只有当直传失败之后，才触发合适的中继节点参与协作重传，且不是立即进行协作重传，而是由中继节点重新竞争TXOP，传输失败的业务可能要等待一个甚至几个业务传输完成之后才能重传，很显然，这与保证实时性业务的QoS的要求相悖。且实际无线网络应用场景多为远低于光速的移动甚至接近静止，信道两次改变的时间间隔相比一次传输时间较长，而且信道对称的条件经常能满足，如果能利用无线通信的这两种性质实现一对节点使用同一中继来回传输，那么所能实现的协作效率和信道利用率将是非常可观的。

发明内容

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的多址接入方法和系统。具体地，本发明提供能够保证服务质量的分布式快速协作多址接入方法和系统。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种多址接入方法，包括以下步骤：通过分别为每个候选发方节点的发送队列的业务优先级、发送队列的头部业务连续竞争信道失败的次数和发送队列的待发送业务数量赋予相应的权重并执行加权运算，得到每个候选发方节点的各发送队列的合成优先级并从这些发送队列的合成优先级得到该候选发方节点的合成优先级；以及将各候选发方节点的合成优先级转换为二进制码，并且候选发方节点根据该二进制码在多个微时隙中的相应的微时隙上发送忙音或者侦听，由此选出其合成优先级最高的一个或多个候选发方节点，其中，所述多个微时隙的数目由合成优先级的级数确定。

根据本发明的第二方面，本发明提供一种多址接入方法，其中,发方节点发送的多请求发送（Multiple-Request-to-Send,简称：MRTS）分组中所含的多个收方MAC地址对应的多个候选收方节点进行竞争以作为收方节点，包括以下步骤：在收到MRTS分组后的第一个微时隙中,如果所述多个候选收方节点中存在其发送队列中含有要发给所述发方节点的业务的候选收方节点，则其发送队列中含有发往所述发方节点的业务的候选收方节点发送忙音，而听到且不准备发送忙音的候选收方节点被淘汰；在收到MRTS分组后的第二个微时隙中，在未被淘汰的候选收方节点中，如果存在其要发给所述发方节点的业务的优先级高于预定优先级的候选收方节点，则该候选收方节点发送忙音，而听到且不准备发送忙音的候选收方节点被淘汰；以及仍未被淘汰的候选收方节点根据用于表示自身MAC地址在所述发方节点的发送队列的次序的多位二进制码，在与所述多位二进制码对应的多个微时隙中发送和侦听忙音，以无碰撞地选出未被淘汰的且MAC地址在所述发方节点的最高优先级发送队列中排序靠前的候选收方节点作为收方节点发送多清除发送（Multiple-Clear-to-Send，简称：MCTS）分组,其中,所述多位二进制码的位数和所述多个微时隙的数目均由所述多个候选收方节点的数目确定。

根据本发明的第三方面，本发明提供一种多址接入方法，其中，多个节点之间具有多级一跳速率，该方法包括以下步骤：在特定分组的第一微时隙，多个候选中继节点之中的满足如下条件的候选中继节点发送忙音：收方节点与发方节点之间的直传速率R_SD小于或等于该候选中继节点的预期平均速率，由此使得所述多个候选中继节点之中的听到且不准备发送忙音的候选中继节点被淘汰；对于各个未被淘汰的候选中继节点的预期平均速率所处于的预期平均速率等级进行转换而得到二进制码，并且所述未被淘汰的候选中继节点根据该二进制码在多个微时隙中的相应的微时隙上进行忙音发送或侦听，由此选出具有最高预期平均速率等级的一个或多个候选中继节点作为最终未被淘汰的候选中继节点；以及在所述多个微时隙之后的一个特定微时隙，如果存在满足以下条件的候选中继节点：发方节点与该候选中继节点之间的速率R_SR≥收方节点与该候选中继节点之间速率R_RD，则该候选中继节点发送忙音，其中，候选中继节点的所述预期平均速率是由所述速率R_SR与所述速率R_RD得到的，并且，所述多个微时隙的数目由所述预期平均速率的级数确定。

其中，在收方节点在接收来自发方节点的直传业务失败后的第一个微时隙上发送了忙音并且网络中存在候选紧急节点的情况下，如果所述最终未被淘汰的候选中继节点正确接收到来自发方节点的业务，则其将作为晋级中继节点来进行最佳中继竞争，包括以下步骤：对于各个晋级候选中继节点，其根据由自身与收方节点之间的速率所处于的一跳速率等级转换而成的二进制码，在多个微时隙中的相应的微时隙上进行忙音发送或侦听，由此选出自身与收方节点之间的速率最大的一组晋级候选中继节点，其中，所述多个微时隙的数目由所述一跳速率的级数而确定；通过随机窗口退避侦听，从所述自身与收方节点之间的速率最大的一组晋级候选中继节点中选出最佳中继节点，并且该最佳中继节点发送不需预约信道的用于声明获胜的分组。

另外，在收方节点在接收来自发方节点的直传业务失败后的第一个微时隙上发送了忙音并且网络中不存在候选紧急节点的情况下，如果所述最终未被淘汰的候选中继节点正确接收到来自发方节点的业务，则其将作为晋级中继节点来进行最佳中继竞争，包括以下步骤：对于各个晋级候选中继节点，其根据由自身与收方节点之间的速率所处于的一跳速率等级转换而成的二进制码，在其数目由所述一跳速率的级数而确定的多个微时隙中的相应的微时隙上进行忙音发送或侦听，由此选出自身与收方节点之间的速率最大的一组晋级候选中继节点；所述自身与收方节点之间的速率最大的一组晋级候选中继节点中的每一个将自身最高业务优先级转换为二进制码，并在其数目由业务优先级的级数确定的多个微时隙上选出业务优先级最高的一组晋级候选中继节点；通过随机窗口退避侦听，从所述业务优先级最高的一组晋级候选中继节点中选出最佳中继节点，并且该最佳中继节点发送用于声明获胜和预约信道的分组。

根据本发明的第四方面，本发明提供一种多址接入方法，其中，多个节点之间具有多级一跳速率，并且，发方节点以不同的速率向收方节点发送业务，该方法包括以下步骤：当发方节点在特定分组的第一微时隙侦听到忙音时，则记录随后的多个微时隙的忙音状况，并且由所述忙音状况而确定多个候选中继节点的最高等级的预期平均速率以及发方节点与候选中继节点之间的速率R_SR和收方节点与该候选中继节点之间的速率R_RD；然后，当发方节点侦听到所述多个微时隙之后的一个特定微时隙有忙音时，以所述速率R_SR和所述速率R_RD中的较大的一个向收方节点发送业务，否则，以所述速率R_SR和所述速率R_RD中的较小的一个向收方节点发送业务，其中，候选中继节点的预期平均速率是由所述速率R_SR与所述速率R_RD得到的，并且，所述多个微时隙的数目由所述预期平均速率的级数而确定。

根据本发明的第五方面，本发明提供一种多址接入方法，包括以下步骤：在从发方节点到收方节点的业务直传失败，且通过竞争所选出的最佳中继节点成功转发发方节点的业务（以下可称为业务1）给收方节点，且最佳中继节点根据在多个收方节点竞争过程中的特定微时隙上发送的忙音得知收方节点有要发往发方节点的业务（以下可称为业务2）的情况下，该最佳中继节点将直接作为最佳中继来转发收方节点的该业务给发方节点；并且，在作为收方节点到发方节点的业务传输的最佳中继的情况下，该最佳中继节点由信道对称性而直接得到收方节点向最佳中继节点发送收方节点的该业务的速率（等于最佳中继节点转发发方节点的业务到收方节点的速率R_RD）和最佳中继节点转发收方节点的该业务到发方节点的速率（等于发方节点向最佳中继节点发送发方节点的业务的速率R_SR）。

请注意，只有当发方节点S到收方节点D的直传失败，且最佳中继R中继成功，且D有业务发往S，这时才由R直接充当D到S的最佳中继，这时与S到D的传输用的是同一个最佳中继R，因此也是同一条链路。这样，在保证服务质量与传输可靠性的基础上，可以节省一次中继竞争和信道预约的开销。

根据本发明的第六方面，本发明提供一种多址接入方法，包括以下步骤：多个候选紧急节点中的每个候选紧急节点将自己的最高业务优先级转换为第一二进制码，在数量与该第一二进制码的位数相同的微时隙上进行相应的忙音发送或侦听，由此使得听到且不准备发送忙音的候选紧急节点被淘汰；和未被淘汰的候选紧急节点将其业务优先级最高的发送队列头部业务连续竞争信道失败的次数转换为第二二进制码，在数量与该第二二进制码的位数相同的微时隙上进行相应的忙音发送或侦听，由此使得继续淘汰候选紧急节点。

根据本发明的第七方面，本发明提供一种多址接入系统，其特征在于，在该多址接入系统中，每个候选发方节点被配置为能够进行如下操作：分别为该候选发方节点的发送队列的业务优先级、发送队列的头部业务连续竞争信道失败的次数和发送队列的待发送业务数量赋予相应的权重并执行加权运算，从而得到该候选发方节点的各发送队列的合成优先级并从这些发送队列的合成优先级得到该候选发方节点的合成优先级；和将该候选发方节点的合成优先级转换为二进制码，该候选发方节点根据该二进制码在多个微时隙中的相应的微时隙上发送忙音或者侦听，由此选出其合成优先级最高的一个或多个候选发方节点，其中，所述多个微时隙的数目由合成优先级的级数确定。

根据本发明的第八方面，本发明提供一种多址接入系统，在该多址接入系统中，发方节点发送的MRTS分组中所含的多个收方MAC地址对应的多个候选收方节点进行竞争以作为收方节点，其特征在于，所述候选收方节点被配置为能够进行如下操作：在收到MRTS分组后的第一个微时隙中,如果所述多个候选收方节点中存在其发送队列中含有要发给所述发方节点的业务的候选收方节点，则其发送队列中含有发往所述发方节点的业务的候选收方节点发送忙音，而听到且不准备发送忙音的候选收方节点被淘汰；在收到MRTS分组后的第二个微时隙中，在未被淘汰的候选收方节点中，如果存在其要发给所述发方节点的业务的优先级高于预定优先级的候选收方节点，则该候选收方节点发送忙音，而听到且不准备发送忙音的候选收方节点被淘汰；以及仍未被淘汰的候选收方节点根据用于表示自身MAC地址在所述发方节点的发送队列的次序的多位二进制码，在与所述多位二进制码对应的多个微时隙中发送和侦听忙音，以无碰撞地选出未被淘汰的且MAC地址在所述发方节点的最高优先级发送队列中排序靠前的候选收方节点作为收方节点发送MCTS分组,其中,所述多位二进制码的位数和所述多个微时隙的数目均由所述多个候选收方节点的数目确定。

根据本发明的第九方面，本发明提供一种多址接入系统，在该多址接入系统中，多个节点之间具有多级一跳速率，其特征在于，作为候选中继节点的节点被配置为能够执行以下操作：在特定分组的第一微时隙，多个候选中继节点之中的满足如下条件的候选中继节点发送忙音：收方节点与发方节点之间的直传速率R_SD小于或等于该候选中继节点的预期平均速率，由此使得所述多个候选中继节点之中的听到且不准备发送忙音的候选中继节点被淘汰；对于各个未被淘汰的候选中继节点的预期平均速率所处于的预期平均速率等级进行转换而得到二进制码，并且所述未被淘汰的候选中继节点根据该二进制码在多个微时隙中的相应的微时隙上进行忙音发送或侦听，由此选出具有最高预期平均速率等级的一个或多个候选中继节点作为最终未被淘汰的候选中继节点；和在所述多个微时隙之后的一个特定微时隙，如果存在满足以下条件的候选中继节点：发方节点与该候选中继节点之间的速率R_SR≥收方节点与该候选中继节点之间速率R_RD，则该候选中继节点发送忙音，其中，候选中继节点的预期平均速率是由所述速率R_SR与所述速率R_RD得到的，并且，所述多个微时隙的数目由所述预期平均速率的级数确定。

在根据本发明的多址接入系统中，在收方节点在接收来自发方节点的直传业务失败后的第一个微时隙上发送了忙音并且网络中存在候选紧急节点的情况下，如果所述最终未被淘汰的候选中继节点正确接收到来自发方节点的业务，则其将作为晋级中继节点来进行最佳中继竞争而进行如下操作：对于各个晋级候选中继节点，其根据由自身与收方节点之间的速率所处于的一跳速率的等级转换而成的二进制码，在多个微时隙中的相应的微时隙上进行忙音发送或侦听，由此选出自身与收方节点之间的速率最大的一组晋级候选中继节点，其中，所述多个微时隙的数目由所述一跳速率的级数而确定；以及通过随机窗口退避侦听，从所述自身与收方节点之间的速率最大的一组晋级候选中继节点中选出最佳中继节点，并且该最佳中继节点发送不需预约信道的用于声明获胜的分组。

此外,在根据本发明的多址接入系统中，在收方节点在接收来自发方节点的直传业务失败后的第一个微时隙上发送了忙音并且网络中不存在候选紧急节点的情况下，如果所述最终未被淘汰的候选中继节点正确接收到来自发方节点的业务，则其将作为晋级中继节点来进行最佳中继竞争而进行如下操作：对于各个晋级候选中继节点，其根据由自身与收方节点之间的速率所处于的一跳速率等级转换而成的二进制码，在其数目由所述一跳速率的级数而确定的多个微时隙中的相应的微时隙上进行忙音发送或侦听，由此选出自身与收方节点之间的速率最大的一组晋级候选中继节点；所述自身与收方节点之间的速率最大的一组晋级候选中继节点中的每一个将自身最高业务优先级转换为二进制码，并在其数目由业务优先级的级数确定的多个微时隙上选出业务优先级最高的一组晋级候选中继节点；以及通过随机窗口退避侦听，从所述业务优先级最高的一组晋级候选中继节点中选出最佳中继节点，并且该最佳中继节点发送用于声明获胜和预约信道的分组。

根据本发明的第十方面，本发明提供一种多址接入系统，在该多址接入系统中，多个节点之间具有多级一跳速率，并且，发方节点以不同的速率向收方节点发送业务，其特征在于：当发方节点在特定分组的第一微时隙侦听到忙音时，则记录随后的多个微时隙的忙音状况，并且由所述忙音状况而确定多个候选中继节点的最高等级的中继预期平均速率以及发方节点与候选中继节点之间的速率R_SR和收方节点与该候选中继节点之间的速率R_RD；然后，当发方节点侦听到所述多个微时隙之后的一个特定微时隙有忙音时，以所述速率R_SR和所述速率R_RD中的较大的一个向收方节点发送业务，否则，以所述速率R_SR和所述速率R_RD中的较小的一个向收方节点发送业务，其中，候选中继节点的预期平均速率是由所述速率R_SR与所述速率R_RD得到的，并且，所述多个微时隙的数目由所述一跳速率的级数而确定。

根据本发明的第十一方面，本发明提供一种多址接入系统，其特征在于，在该多址接入系统中，多个候选紧急节点被配置为能够进行如下操作：多个候选紧急节点中的每个候选紧急节点将自己的最高业务优先级转换为第一二进制码，在数量与该第一二进制码的位数相同的微时隙上进行相应的忙音发送或侦听，由此使得听到且不准备发送忙音的候选紧急节点被淘汰；和未被淘汰的候选紧急节点将其业务优先级最高的发送队列头部业务连续竞争信道失败的次数转换为第二二进制码，在数量与该第二二进制码的位数相同的微时隙上进行相应的忙音发送或侦听，由此使得继续淘汰候选紧急节点。

根据本发明的第十二方面，本发明提供一种多址接入系统，其特征在于：当从发方节点到收方节点的业务直传失败，且通过竞争所选出的最佳中继节点成功转发发方节点的业务给收方节点，且最佳中继节点根据在多个收方节点竞争过程中的特定微时隙上发送的忙音得知收方节点有要发往发方节点的业务时，该最佳中继节点直接作为最佳中继来转发收方节点的该业务给发方节点，并且，由于信道对称而可直接得到收方节点向最佳中继节点发送收方节点的该业务的速率和最佳中继节点转发收方节点的该业务到发方节点的速率。

由此，通过本发明，多个候选发方节点进行发方节点竞争接入信道。综合考虑业务优先级，业务竞争信道失败次数以及待发送业务数量，分别赋予三者不同的优先级权重，相加得到合成优先级，以忙音的发送与侦听表示合成优先级的二进制编码，从而可选出合成优先级最高的一个或几个候选发方节点。之后进行随机窗口竞争，获胜发方节点接入所述信道并发送例如MRTS分组。本方法在提供QoS保证的同时也兼顾了公平性及发方节点的紧急程度。

此外，例如MRTS分组上所含的N_D个收方MAC地址对应的N_D个收方节点进行三轮收方节点竞争，竞争做收方节点，使自身含发往获胜发方节点业务、发往获胜发方节点的业务优先级较高、自身MAC地址在MRTS分组中排列靠前（自身所接收业务优先级较高）的候选收方节点获胜，成为所述获胜收方节点并回复例如MCTS分组。

此外，同时正确接收例如MRTS分组和MCTS分组的邻节点作为候选中继节点进行三轮中继预选，使通过三轮中继预选的候选中继节点具有协作增益和服务质量保证，同时，所述获胜发方节点根据侦听的该过程的忙音情况调整业务1发送速率，提高数据发送速率并保证可靠性；如果所述获胜收方节点没有正确接收业务1，则在接收业务1后第1个δ微时隙中发送忙音，否则不发送（发忙音表示接收业务1失败，需要中继竞争并重传，否则就是接收业务1成功了，从而不需要中继了）；如果正确接收MRTS分组及MCTS分组的邻节点中存在连续多次竞争信道失败且自身待发送业务优先级较高的候选紧急节点，则所述候选紧急节点在接收业务1之后的第2个δ微时隙发送忙音，广播存在候选紧急节点这一信息，发送忙音后所述候选紧急节点进行三轮紧急节点竞争，竞争做紧急节点，最终获胜的紧急节点发送紧急请求发送（Emergency-Request-to-Send，简称：ERTS）分组，预约业务3信道使用权；如果不存在候选紧急节点，则不发送该忙音。

此外，通过三轮中继预选且成功接收业务1的候选中继节点成为晋级候选中继节点。如果晋级候选中继节点侦听到接收业务1之后的第1个δ内有忙音，知道业务1直传失败，则准备进行最佳中继竞争，如果未侦听到该忙音，知道业务1直传成功，则不竞争最佳中继。

此外，所述晋级候选中继节点如准备进行最佳中继竞争，且侦听到接收业务1后第2个δ内有忙音，则按紧急模式竞争，等待有一紧急节点获胜发送ERTS分组后，进行紧急模式最佳中继竞争，获胜的最佳中继发送紧急模式多协作发送（MHTS_E）分组表示自己获胜。此外，所述晋级候选中继节点如准备进行最佳中继竞争，且侦听到接收业务1后第2个δ内没有忙音，则立即进行正常模式最佳中继竞争，获胜的最佳中继发送正常模式多协作发送（MHTS_N）分组声明获胜，同时预约业务4的信道使用权。

此外，若所述获胜收方节点成功接收业务1，则等待选出紧急节点或立即以所述获胜发方节点发送所述业务1时的发送速率发送业务2及第一确认（ACK1）分组给所述获胜发方节点或不发送。此外，若所述获胜收方节点未正确解码所述获胜发方节点及所述最佳中继节点发送的业务1，则取消发送业务2，且发送一3δ微时隙长的忙音-静默-忙音的组合信号（或者发送一个普通的否定确认（NegativeAcknowledgement，简称：NACK）分组）。此外，所述紧急节点或所述最佳中继节点在所述收方节点发送业务2之后或侦听到忙音-静默-忙音组合信号后，即准备发送业务3或业务4。

本发明公开了能够提供服务质量保证的分布式快速协作多址接入方法及系统。多个发方节点（装置）根据例如与自身发送队列最高优先级业务的优先级、最高优先级发送队列头部业务竞争信道失败次数及待发送业务数量有关的合成优先级来竞争信道保证获胜发方节点（装置）具有业务优先级高、连续竞争信道失败次数较多且待发送业务较多的特点（用户可以按需调整权重），能提高信道利用率且保证服务质量及公平性。

N_D个候选收方节点进行三轮收方节点竞争，竞争做收方节点，如果获胜的收方节点具有发往所述发方节点的业务2，则能提高信道利用率，且能有效解决传统方案的RTS分组由于衰落等原因而握手不成功的问题。同时，运用所述三轮竞争和优先级二进制数忙音法筛选，碰撞概率低、平均吞吐量高。

多个候选中继节点在例如MRTS、MCTS分组交换之后进行中继预选，使不满足协作条件的候选中继节点提前被淘汰，减少不必要的竞争开销，且预选过程中的忙音信号代表满足协作条件的优劣，可通知所述获胜发方节点按相应最大速率发送业务1，减少时延的同时能够保证可靠性。

所述获胜收方节点如正确解码所述发方节点发送的业务1，则不发送忙音，通知候选中继不必进行最佳中继竞争，减少不必要的开销。如发送忙音，通知所述晋级候选中继节点进行竞争，保证竞争最佳中继的节点一定是具有最大协作增益且已正确解码业务1，保证服务质量与传输可靠性。

考虑到信道的对称性及慢衰落特点，同时为了减少预约与中继竞争开销的目的，所述获胜收方节点D免中继竞争直接利用所述最佳中继节点协作发送到发方节点S的业务，即业务2，在保证服务质量与传输可靠性的基础上，可以节省一次中继竞争和信道预约的开销。考虑公平性与服务质量保证，紧急节点取代最佳中继节点捎带预约业务3的信道使用权。考虑到提高信道利用率与减少预约开销，最佳中继节点捎带预约业务4的信道使用权。紧急节点捎带发送业务3或最佳中继节点捎带发送业务4均可采用含有所述中继预选及最佳中继竞争的协作传输模式。

因此，本发明充分利用了分布式协作网络的特点和优势，尽可能减少了开销，提高了增益，实现了可靠高效的协作传输，从而提供了QoS保证。

参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本发明的其他特性特征和优点将变得清晰。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示例性地示出了一个发方节点所有优先级的发送队列示意图。

图2示例性地示出了根据本发明的示例性实施例的多址接入方法的总体的流程图。

图3示例性地示出了本发明提供的提供服务质量保证的分布式快速协作多址接入方法的时序图。

图4示例性地示出了数个候选发方节点竞争信道的一范例的时序图。

图5示例性地示出了N_D个候选收方节点竞争作为收方节点的一范例的时序图。

图6示例性地示出了数个候选中继节点进行中继预选的一范例的时序图。

图7示例性地示出了收方节点接收发方节点发送的业务1失败且存在候选紧急节点时晋级候选中继节点以正常模式进行最佳中继竞争的时序图。

图8示例性地示出了收方节点接收发方节点发送的业务1失败且不存在候选紧急节点时晋级候选中继节点以紧急模式进行最佳中继竞争的时序图。

图9示例性地示出了收方节点接收发方节点发送的业务1成功且存在候选紧急节点时候选紧急节点竞争紧急节点的时序图。

图10示例性地示出了收方节点接收发方节点发送的业务1成功且不存在候选紧急节点时相关节点的时序图。

图11示例性地示出了整个传输过程中发方节点的流图。

图12示例性地示出了整个传输过程中收方节点的流图。

图13示例性地示出了整个传输过程中最佳中继节点的流图。

图14示例性地示出了整个传输过程中紧急节点的流图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

注意，在本发明中提及的具体分组都是示例性的，实际上本发明不应当被这样的分组限制，而是重在本发明的技术思想。

图1示例性地示出了一个发方节点所有优先级的发送队列示意图。如图所示，一个节点可以有S种优先级不同的业务，在本说明书中，假定其优先级0为最高优先级，其优先级S-1为最低优先级。每个优先级有一个队列用于存放待发送的业务。如图1所示，每个队列中的每个待发送业务都有对应的业务收方，例如，优先级0的队列中第一个待发送业务的业务收方是节点B（用“1-B”表示），优先级1的第2个待发送业务的业务收方是节点C（用“2-C”表示）,相应地，优先级S-1的队列中第4个待发送业务的业务收方是节E（用“4-E”表示），这里，所示出的队列中的“-”左侧的数字表示待发送业务在队列中的位置，“-”右侧的字母用于表示业务收方。低优先级队列的业务需等待高优先队列的业务发送完毕后才能发送。在待发送业务数等于最大待发送业务数（即，溢满）的情况下，节点将不能接收新分配的业务。

图2示例性地示出了根据本发明的示例性实施例的多址接入方法的总体的流程图。请注意，图2所示的总体的流程图仅是一个示例，本发明并不局限于图2中所示的各步骤的顺序，而是可以根据实际情况调整这些步骤的顺序。本发明的创新的技术思想不是仅体现在该总体的流程图上，而是分散于各个步骤中，在各个步骤中均体现了本发明的创新之处。此外，该总体的流程图和/或每个步骤所示出的内容不都是必需的。

如图2所示，该多址接入方法总体上包括步骤110、120、130、140、150、160、170、180以及190，以下将分别描述这些步骤。

步骤110，多个候选发方节点进行发方节点竞争，竞争接入信道。

具体地，设有0、1、…i、…、S-1共S种业务优先级，其中i≤S-1。分别为每个候选发方节点的发送队列的业务优先级、发送队列的头部业务连续竞争信道失败的次数和发送队列的待发送业务数量赋予相应的权重，然后针对每个候选发方节点的各发送队列的上述业务优先级、头部业务连续竞争信道失败的次数和待发送业务数量及它们的权重执行加权运算，以得到每个候选发方节点的合成优先级X_i，从而也能够得到这些合成优先级中的最高合成优先级X_M。这里，各权重例如可以是自然数，也可以是其他合适的数值，本发明对此不受任何限制。另外，所述加权运算例如可以采用将每个候选发方节点的各发送队列的业务优先级、头部业务连续竞争信道失败的次数和待发送业务数量分别乘以它们的相应的权重的方式，也可以是其他方式，本发明在这方面不受任何限制。另外，可以规定合成优先级数值越小表示优先级越高，也可以规定合成优先级数值越大表示优先级越高。下面的例子将采用合成优先级数值越小表示优先级越高的方式，但是，本领域普通技术人员将明白，合成优先级数值越大表示优先级越高的方式也同样适用于本发明，本发明在这方面不受任何限制。

各候选发方节点将自身合成优先级X_i换算为

位二进制码，并根据X_i对应的二进制码在

个δ微时隙中发送忙音。例如，可以规定从位二进制数的高位到低位对应从先到后的

个δ微时隙，候选发方节点在其合成优先级二进制码为0的位所对应的δ微时隙发送时间长度为δ的忙音，反之侦听（类似地，对于合成优先级数值越大表示优先级越高的方式，可以规定候选发方节点在其合成优先级二进制码为1的位所对应的δ微时隙发送时间长度为δ的忙音，反之侦听）。

如果候选发方节点处于侦听状态时听到有忙音，则判断出自己的业务最高优先级低于发送忙音的其他候选发方节点，因而退出竞争，如果某一δ微时隙中没有忙音，则不淘汰任何节点。由此,能够确定合成优先级最高的发方节点。

对于合成优先级最高的候选发方节点,可能存在一个或者多个。如果仅有一个合成优先级最高的候选发方节点，此时已经选出获胜发方节点。如果存在多个合成优先级最高的候选发方节点，可以继续竞争直至选出获胜发方节点。继续竞争的方式可以采用退避侦听，也可以采用本领域普通技术人员能够想到的其他的方式，对此本发明不进行任何限制。

下面将以采用退避侦听的方式举例说明合成优先级最高的候选发方节点继续竞争以选出获胜发方节点。具体地,发方节点发送忙音竞争后可以再进行BT₁的退避侦听（避免优先级相同的候选发方产生碰撞）从而选出获胜发方节点，然后获胜发方节点发送特定分组（例如，MRTS分组）。BT₁是可变的随机时间窗：BT₁new=rand（BT₁min，2*BT₁old）。其中BT₁new指当前时刻的退避时间值，BT₁old指上一次（失败时）退避时间值，BT₁old的初始值为BT₁min，rand()函数是随机函数，此处指在上述两时刻对应的时间段内随机获得一时刻。MRTS分组每碰撞（或τ时间后接收不到MCTS分组）一次，BT₁值重新计算一次，再次退避BT₁时间，直至成功。获胜发方节点设为S。MRTS分组中含最高优先级发送队列前N_D个业务的收方MAC地址，且该MAC地址的次序对应该最高优先级发送队列中相应业务的次序。如果获胜发方S最该优先级发送队列业务数量N_SM不足N_D，则其将次高优先级发送队列中前N_D-M_SM个业务收方MAC地址加入MRTS分组，以此类推，直至满足MRTS分组含N_D个业务收方MAC地址的条件。例如，N_D=4，而最高业务优先级为2且只有2个业务，则取优先级3的两个业务以便凑满4个。

如图4所示，合成优先级为X₁的候选发方节点最终成为获胜发方节点。

步骤120，如图5所示，接收MRTS分组后，N_D个候选收方节点进行三轮收方节点竞争，竞争做收方节点，获胜收方节点发送特定分组（例如，MCTS分组）。

具体地，在三轮收方竞争中，第一轮收方节点竞争为：在收到特定分组（例如MRTS分组）后的第一个δ微时隙的时间内，如果所述N_D个候选收方节点中，存在己方所有发送队列中含发往所述获胜发方节点的业务的候选收方节点，则该候选收方节点发送忙音，听到且不准备发送忙音的候选收方节点被淘汰。

第二轮收方节点竞争为：在收到MRTS分组后的第二个δ微时隙的时间内，在未被淘汰的候选收方节点中，如果自己发给所述发方节点的业务的优先级属于前S_D或等于第S_D优先级，则该候选收方节点发送忙音，其中0≤S_D≤S-1，听到且不准备发送忙音的候选收方节点被淘汰。

第三轮收方节点竞争为：未被淘汰的候选收方节点根据自身MAC地址在所述获胜发方节点的发送队列的次序的

位二进制码，在个δ微时隙发送和侦听忙音，无碰撞地选出未被淘汰的且MAC地址在所述发方节点的最高优先级发送队列中排序靠前的收方节点，该收方节点发送MCTS分组，成为获胜收方节点，将发送业务2给所述获胜发方节点。例如，设N_D=4，则第三轮收方竞争可设置两个δ微时隙。如第一个δ微时隙有忙音，表示有序号为0、1的候选收方节点，则2、3号候选收方节点被淘汰，如第二个δ微时隙没有忙音，表示0号候选收方节点不出现在本轮竞争（之前已被淘汰），则1号候选收方节点胜出。

在上述任一δ微时隙中，如果没有忙音，则不淘汰任何节点。

如果第一轮和第二轮收方竞争中没有忙音发送，说明N_D个候选收方都没有发往S的业务2。此时仍能选出获胜收方，只是在这种情况下，后面的步骤170将有所变化。获胜收方设为D，广播特定分组（例如，MCTS分组）。

所有相关节点可根据三轮收方竞争中的忙音情况判断D是否有业务发往S，如果三轮收方节点竞争的第一个δ微时隙没有忙音，说明D没有发往S的业务，否则说明有这样的业务。而且S可以根据三轮收方节点竞争中第三轮（最后两个δ微时隙）的忙音情况得知所述D是所述N_D个候选收方中的哪一个，比如第三轮收方节点竞争的忙音为01，则表示D为N_D个候选收方中的第2个，然后S将准备发送发往D的业务，称为业务1。如果D不含发往S的业务2，则之后D不进入步骤170。

步骤130，如图6所示，正确接收MRTS分组和MCTS分组的邻节点进行三轮中继预选，确保通过三轮中继预选的候选中继节点具有协作增益和服务质量保证。

首先，设有R₀、R₁、…、R_i、…、R_n-1共n级直接发送速率(也可称为一跳速率或直传速率)，规定R_i>R_i-1，其中1≤i≤n-1。每个所述候选中继节点根据接收到的所述MRTS分组和MCTS分组的信噪比得出所述获胜发方节点与自身之间的速率R_SR和自身与所述收方节点之间的速率R_RD，且能得知所述获胜发方节点经自身至所述获胜收方节点的预期平均速率

及其预期平均速率等级与所述获胜发方节点与所述获胜收方节点之间的直传速率R_SD及其直接发送速率等级(设为R_j)，所述获胜发方节点与所述获胜收方节点也能得知所述R_SD及其直接发送速率等级R_j。

请注意，在本文中，预期平均速率也可称为两跳平均速率，这里的“两跳”即所述获胜发方节点至自身和自身至所述收方节点，例如，如果有三种一跳（直传）速率：11Mbps、5.5Mbps、2Mbps，则可以组合成（11Mbps,11Mbps）、（11Mbps,5.5Mbps）、（11Mbps,2Mbps）、（5.5Mbps，5.5Mbps）、（5.5Mbps,2Mbps）、（2Mbps，2Mbps）六种两跳平均速率。另外，在本文中,直接发送(直传)速率等级也可称为一跳速率等级。

具体地，在三轮中继预选中，第一轮中继预选为：由直接发送速率等级Rj可得出所有预期平均速率大于直传速率的R_SR与R_RD直接发送速率等级组合只能在R_j+1、…、R_n-1中产生，如此得出共

级具有协作增益的预期平均速率，规定两跳中的直接发送速率组合不同，则预期平均速率等级不同，且可以规定预期平均速率等级越高，其序号越大（或者可以规定预期平均速率等级越高，其序号越小）。在收到MCTS分组后的第一个δ微时隙中，所述候选中继节点中如有候选中继节点的所述预期平均速率大于所述R_SD，则该候选中继发送忙音，听到且不准备发送忙音的所述候选中继被淘汰，如果没有忙音，则中继预选结束。

第二轮中继预选为：如果在第一轮中继预选中有忙音，则设置

个δ微时隙，未被淘汰的候选中继节点按预期平均速率等级转换的二进制码进行如第二轮发方节点竞争所述的忙音发送和侦听，，如此个δ微时隙之后，可选出具有最高预期平均速率等级的一组候选中继节点。

第三轮中继预选为：进行第二轮中继预选之后设置1δ微时隙，未被淘汰的候选中继节点中，如果存在一个候选中继节点，其R_SR≥R_RD，则该候选中继发送忙音，否则不发送。所述第三轮中继预选不淘汰任何节点。

步骤140，同时，所述获胜发方节点根据侦听的该过程的忙音情况以不同速率发送业务1，可提高数据发送速率并保证可靠性。具体包括：

如果S侦听到MCTS分组发送后的第一个δ微时隙（第一轮中继预选）没有忙音，则按R_SD发送业务1；

如果S侦听到MCTS分组发送后的第一个δ微时隙（第一轮中继预选）有忙音，则记录第二轮中继预选过程中的忙音情况，即记录第二个δ微时隙至倒数第二个δ微时隙的忙音情况。将有忙音视为1，无忙音视为0，于是S得到一个二进制数，将其转换成十进制数后，S可得知最高等级的中继预期平均速率及相应的两个直接发送速率，设为R_a和R_b，且R_a≤R_b。S准备以其中一个作为发送业务1的速率（例如，有4种一跳速率1Mbps、2Mbps、5.5Mbps、11Mbps，如果直传速率为第二级2，那么两跳速率要比直传速率大的话，两跳中的每一跳都只能在5.5Mbps和11Mbps中取，最高的两跳速率为11Mbps和11Mbps，其次为11Mbps和5.5Mbps，S根据这个阶段的忙音可以知道是哪一种组合，比如知道是11Mbps和5.5Mbps的组合，但是不知道其中哪个是R_SR，哪个是R_RD，这需要通过下一轮才能判断出）；以及

如果S侦听到最后一个δ微时隙有忙音，则以R_b发送业务1，否则以R_a发送业务1（对于上面所述的例子，有忙音，表示R_SR是11Mbps，R_RD是5.5Mbps，即准备以11Mps发送）。所有未被淘汰且正确接收业务1的候选中继节点作为晋级候选中继节点，准备进行最佳中继竞争。

S按三轮中继预选忙音情况调整发送速率的方法可以防止发送速率过高导致收方不能正确接收以及发送速率过低导致协作通信的增益没有充分利用的情况出现，而且该方法能以很小的开销淘汰协作增益差的候选中继，减小了后面竞争最佳中继发生碰撞的可能性。另外值得一提的是，如果S侦听到第一轮中继竞争没有忙音，则按传统方案，将不进行中继竞争及协作传输。而在本方案下，如直传失败仍可启动协作传输，例如R_SD=1Mbps，R_SR=1Mbps，R_RD=11Mbps时，本方法实现的协作传输时延远小于传统方案下重新直传时延。

步骤150，如图7所示，如果本次传输存在候选紧急节点，则所述候选紧急节点在接收业务1之后的第2个δ微时隙发送忙音后进行紧急节点竞争，获胜紧急节点发送例如ERTS分组。具体地，如果正确接收例如MRTS、MCTS分组的邻节点中存在节点满足：最高业务优先级序号小于或等于S_E，且待发业务数量大于或等于N_E，则这些节点成为候选紧急节点。候选紧急节点将在业务1发送完毕后的第2个δ微时隙发送忙音，广播自己存在这一信息，然后进行三轮紧急节点竞争。

具体地，在三轮紧急节点竞争中，第一轮紧急节点竞争为：候选紧急节点将最高业务优先级转换为[log₂S_E]位二进制码，以[log₂S_E]个δ时隙进行如第一轮发方节点竞争所述的忙音发送及侦听可筛选出晋级候选紧急节点。

第二轮紧急节点竞争为：未被淘汰的候选紧急节点将最高优先级发送队列头部业务连续竞争信道失败次数N_FE（0≤N_FE≤N_FM）转换为[log₂N_FM]位二进制码，以[log₂N_FM]个δ微时隙可筛选出一组紧急程度最高的候选紧急节点。

第三轮紧急节点竞争为：未被淘汰的候选紧急节点设一BT₂随机时间窗口退避侦听（如前所述，BT₂定义与BT₁相同），发送特定分组（例如，ERTS分组），发送ERTS分组成功的成为紧急节点，该分组含自己收方MAC地址，为自己预约了两次传输（R-D，D-S）后的业务3的信道使用权。

业务3收方接收特定分组（例如，ERTS分组）后，设置相应的计时器，准备在业务2及第二确认（ACK2）分组发送后发送第三清除发送（CTS3）分组。如果紧急节点E侦听到第一轮收方竞争没有忙音（表示没有业务2），则以ERTS分组预约下次传输后的业务3信道使用权。如果服务范围内没有候选紧急节点存在，则跳过步骤150。

步骤160，收方节点接收发方节点直接发送的业务1失败后，将发送1δ的忙音，晋级候选中继节点侦知后以紧急模式或正常模式进行最佳中继竞争，获胜的最佳中继节点发送MHTS_E分组或MHTS_N分组，并转发业务1。具体地，如果收方节点接收直传业务1失败后，将在接收业务1之后第1个δ微时隙发送忙音，通知晋级候选中继节点准备进行最佳中继竞争。同时考虑到可能存在候选紧急节点，所以不同的情况下，晋级候选中继节点将有不同的行为。同样仍将有忙音设为1，无忙音设为0。晋级候选中继节点在接收完毕业务1之后2δ内进行侦听，如果：

侦听到11，则进入步骤161；

侦听到10，则进入步骤162；

侦听到01，则进入步骤163；以及

侦听到00，则进入步骤164。

步骤161，如图7所示，此时2δ为11，表示直传失败且存在候选紧急节点，晋级候选中继节点进行紧急模式最佳中继竞争。具体地，例如，晋级候选中继节点可以等待紧急节点发送ERTS分组后进行竞争，但是本发明不限于此。紧急模式最佳中继竞争包含两轮。

在第一轮紧急模式最佳中继竞争中，已设共有n级直接发送速率，所有晋级候选中继节点根据由自身R_RD的直接发送速率等级转换而成的

以

个δ微时隙进行如第二轮中继预选所述的忙音发送及侦听，可选出R_RD最大的一组晋级候选中继节点；

在第二轮紧急模式最佳中继竞争中，再用随机窗口BT₃（BT₃定义如BT₁）侦听退避，发送特定分组（例如，MHTS_E分组），该分组与MHTS_N分组的共同之处在于声明获胜；不同之处在于MHTS_N分组需要含最佳中继待发业务的收方MAC地址以预约信道，而MHTS_E分组不需要。

步骤162，如图8所示，此时2δ为10，表示直传失败且不存在候选紧急节点，晋级候选中继节点进行正常模式最佳中继节点竞争，具体包括三轮正常模式最佳中继节点竞争。

在第一轮正常模式最佳中继节点竞争中，晋级候选中继节点在该2δ后立即进行最佳中继竞争，进行如第一轮紧急模式最佳中继竞争所述的步骤，可选出R_RD最大的一组晋级候选中继节点。

在第二轮正常模式最佳中继节点竞争中，未被淘汰的晋级候选中继节点将自身最高业务优先级转换为[log₂S]位二进制码，可用[log₂S]个δ微时隙选出业务优先级最高的一组晋级候选中继节点。

在第三轮正常模式最佳中继节点竞争中，未被淘汰的晋级候选中继节点设一随机时间窗口BT₄（BT₄定义如BT₁）退避侦听，发送特定分组（例如，MHTS_N分组），声明自己是最佳中继节点，此MHTS_N分组含有最佳中继自身业务收方的MAC地址，同时为自己预约了两次传输（R-D，D-S）之后业务4的信道使用权。如果最佳中继R侦听到第一轮收方竞争没有忙音（表示没有业务2），则以MHTS_N分组预约下次信道使用权。

如果获胜的最佳中继没有业务发送，则不在MHTS_N分组上加入所述MAC地址。发送MHTS_N分组后等待δ，然后以R_RD发送业务1。如果收方节点D在最大时限内没有正确接收最佳中继节点转发的业务1，发送101忙音组合信号，然后进入步骤190。

步骤163，如图9所示，此时2δ为01，表示直传成功且存在候选紧急节点，晋级候选中继节点放弃竞争最佳中继，放弃发送业务4。

步骤164，如图10所示，此时2δ为00，表示直传成功且不存在候选紧急节点，晋级候选中继节点放弃竞争最佳中继，放弃发送业务4。

进入步骤160后，根据不同情况进入步骤161、162、163、164中的1个，然后进入步骤170。

步骤170，收方节点成功接收业务1后，发送ACK1分组及业务2给发方节点。具体地，根据接收业务1之后2δ忙音的不同，分别进入步骤171、172、173、174。

步骤171，2δ为11，,则表示直传失败且存在候选紧急节点，最佳中继将转发发方要发给收方的业务1给收方节点，如转发成功，收方节点D按照最佳中继转发业务1的速率R_RD发送ACK1分组及要发往收方节点S的业务2，最佳中继R以发方S发送业务1的速率R_SR转发ACK1分组及业务2，发方节点等待接收之，如正确接收，等待τ后发送ACK2分组。收方节点发送ACK1分组及业务2后，等待接收ACK2分组（等待到最大时限，无论是否接收到ACK2分组），然后进入步骤180。如最佳中继转发业务1仍失败，收方节点放弃发送业务2且发送3δ的101组合忙音信号，直接进入步骤180。

需要说明的是，在步骤171中，最佳中继R是之前为了发方节点S的要发往收方节点D的业务1而选出的，因为信道的对称性，所以如果D给S发送业务（即业务2），该最佳中继R对于D到R的传输来说仍是最佳中继。

步骤172，2δ为10，表示直传失败且不存在候选紧急节点，最佳中继将转发发方要发给收方的业务1给收方节点，如转发成功，收方节点D按照最佳中继转发业务1的速率R_RD发送ACK1分组及要发往收方节点S的业务2，最佳中继R以发方S发送业务1的速率R_SR转发ACK1分组及业务2，发方节点等待接收之，如正确接收，等待τ后发送ACK2分组。收方节点发送ACK1分组及业务2后，等待接收ACK2分组（等待到最大时限，无论是否接收到ACK2分组），然后进入步骤190。如中继转发仍失败，则收方节点放弃发送业务2且发送3δ的101组合忙音信号，进入步骤190。

与在步骤171中类似，最佳中继R是之前为了发方节点S的要发往收方节点D的业务1而选出的，因为信道的对称性，所以如果D给S发送业务（即业务2），该最佳中继R对于D到R的传输来说仍是最佳中继，如上面说明的那样。

步骤173，2δ为01，表示直传成功且存在候选紧急节点，则收方节点从业务1接收完毕后2δ开始，等待NAVD1=3δ+BT_2max+T_E-ERTS+τ后发送ACK1分组及业务2，同时业务2也不利用中继转发，发方节点如上所述等待接收之。然后进入步骤180。

步骤174,2δ为00，表示直传成功且不存在候选紧急节点，则收方节点从业务1接收完毕后2δ立即(NAVD0=0)发送ACK1分组及业务2并接收ACK2分组，发方节点正确接收后，发送ACK2分组。然后本次传输结束，回到步骤110。

步骤170、171、172、173、174中如果收方没有发往发方的业务2，则只发送ACK1分组，然后进入步骤180或步骤190。

步骤180，如果之前进行了步骤150，则紧急节点准备发送业务3给相应收方节点。在τ内，紧急节点如果收到CTS3，则继续等待自己的中继预选及最佳中继节点竞争（该中继是紧急节点的中继，与S无关）后，根据自己的中继预选忙音情况得出合适的发送速率发送业务3，否则取消业务3发送。

步骤190，最佳中继转发2后，等待发方节点接收业务2完毕，如果之前没有进行步骤150，则准备发送业务4给相应的收方节点。τ内，最佳中继如果收到第四清除发送（CTS4）分组，则继续等待自己的中继预选及最佳中继节点竞争（该中继是最佳中继的中继，与S无关）后根据自己的中继预选忙音情况得出合适的发送速率发送业务4，否则取消业务4的发送。如果选出的最佳中继节点没有待发送业务，则其已在MHTS_N分组上声明了这一点，步骤190被跳过然后本次传输结束。

步骤170、171、172、173、174、180、190中，收方节点发送业务2，紧急节点发送业务3之后，最佳中继发送业务4，均等待τ，如时限内收到相应的回复ACK2、第三确认（ACK3）分组、第四确认（ACK4）分组，则在发送队列删除该业务；如时限内未收到相应回复，则不启动重传，也不删除该业务，等待下一轮传输的重新竞争。

以上所述的MRTS、MCTS、ERTS、MHTS_E、MHTS_N、ACK1、ACK2、ACK3、ACK4、CTS3、CTS4等分组的发送速率均为最低速率R₀。

虽然在上面的示例性实施例中假定了优先级0为最高优先级，但是本发明不限于此。例如，可以反过来，即假定上述的优先级S-1为最高优先级，而优先级0为最低优先级，在该情况下，本领域普通技术人员会明白，本发明将可以进行相应的修改，而这种修改也在本发明的保护范围之内。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

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：只读内存（Read-OnlyMemory，简称：ROM）、随机存储器（Random Access Memory，简称：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，而非对其限制；实施例中业务优先级个数设定，发送队列超限及溢满设定均可由用户结合实际场景做相应设置或调整。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种多址接入方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过分别为每个候选发方节点的发送队列的业务优先级、发送队列的头部业务连续竞争信道失败的次数和发送队列的待发送业务数量赋予相应的权重并执行加权运算，得到每个候选发方节点的各发送队列的合成优先级并从这些发送队列的合成优先级得到该候选发方节点的合成优先级；和

将各候选发方节点的合成优先级转换为二进制码，并且候选发方节点根据该二进制码在多个微时隙中的相应的微时隙上发送忙音或者侦听，由此选出其合成优先级最高的一个或多个候选发方节点，

其中，所述多个微时隙的数目由合成优先级的级数确定。

2.一种多址接入方法，其中,发方节点发送的多请求发送MRTS分组中所含的多个收方媒质接入控制MAC地址对应的多个候选收方节点进行竞争以作为收方节点，其特征在于，包括以下步骤：

在收到MRTS分组后的第一个微时隙中,如果所述多个候选收方节点中存在其发送队列中含有要发给所述发方节点的业务的候选收方节点，则其发送队列中含有发往所述发方节点的业务的候选收方节点发送忙音，而听到且不准备发送忙音的候选收方节点被淘汰；

在收到MRTS分组后的第二个微时隙中，在未被淘汰的候选收方节点中，如果存在其要发给所述发方节点的业务的优先级高于预定优先级的候选收方节点，则该候选收方节点发送忙音，而听到且不准备发送忙音的候选收方节点被淘汰；以及

仍未被淘汰的候选收方节点根据用于表示自身MAC地址在所述发方节点的发送队列的次序的多位二进制码，在与所述多位二进制码对应的多个微时隙中发送和侦听忙音，以无碰撞地选出未被淘汰的且MAC地址在所述发方节点的最高优先级发送队列中排序靠前的候选收方节点作为收方节点发送多清除发送MCTS分组,其中,所述多位二进制码的位数和所述多个微时隙的数目均由所述多个候选收方节点的数目确定。

3.一种多址接入方法，多个节点之间具有多级一跳速率，其特征在于，该方法包括以下步骤：

在特定的第一微时隙，多个候选中继节点之中的满足如下条件的候选中继节点发送忙音：收方节点与发方节点之间的直传速率R_SD小于或等于该候选中继节点的预期平均速率，由此使得所述多个候选中继节点之中的听到且不准备发送忙音的候选中继节点被淘汰；

对于各个未被淘汰的候选中继节点的预期平均速率所处于的预期平均速率等级进行转换而得到二进制码，并且所述未被淘汰的候选中继节点根据该二进制码在多个微时隙中的相应的微时隙上进行忙音发送或侦听，由此选出具有最高预期平均速率等级的一个或多个候选中继节点作为最终未被淘汰的候选中继节点；和

在所述多个微时隙之后的一个特定微时隙，如果存在满足以下条件的候选中继节点：发方节点与该候选中继节点之间的速率R_SR≥收方节点与该候选中继节点之间速率R_RD，则该候选中继节点发送忙音，

其中，候选中继节点的预期平均速率是由所述速率R_SR与所述速率R_RD得到的，并且，所述多个微时隙的数目由所述预期平均速率的级数确定。

4.一种多址接入方法，多个节点之间具有多级一跳速率，并且，发方节点以不同的速率向收方节点发送业务，其特征在于，该方法包括以下步骤：

当发方节点在特定分组的第一微时隙侦听到忙音时，则记录随后的多个微时隙的忙音状况，并且由所述忙音状况而确定多个候选中继节点的最高等级的预期平均速率以及发方节点与候选中继节点之间的速率R_SR和收方节点与该候选中继节点之间的速率R_RD；

然后，当发方节点侦听到所述多个微时隙之后的一个特定微时隙有忙音时，以所述速率R_SR和所述速率R_RD中的较大的一个向收方节点发送业务，否则，以所述速率R_SR和所述速率R_RD中的较小的一个向收方节点发送业务，

其中，候选中继节点的预期平均速率是由所述速率R_SR与所述速率R_RD得到的，并且，所述多个微时隙的数目由所述预期平均速率的级数而确定。

5.一种多址接入方法，其特征在于，包括以下步骤：

在从发方节点到收方节点的业务直传失败，且通过竞争所选出的最佳中继节点成功转发发方节点的业务给收方节点，且最佳中继节点根据在多个收方节点竞争过程中的特定微时隙上发送的忙音得知收方节点有要发往发方节点的业务的情况下，该最佳中继节点将直接作为最佳中继来转发收方节点的该业务给发方节点；并且，

在作为收方节点到发方节点的业务传输的最佳中继的情况下，该最佳中继节点由信道对称性而直接得到收方节点向最佳中继节点发送收方节点的该业务的速率和最佳中继节点转发收方节点的该业务到发方节点的速率。

6.一种多址接入方法，其特征在于，包括以下步骤：

多个候选紧急节点中的每个候选紧急节点将自己的最高业务优先级转换为第一二进制码，在数量与该第一二进制码的位数相同的微时隙上进行相应的忙音发送或侦听，由此使得听到且不准备发送忙音的候选紧急节点被淘汰；以及

未被淘汰的候选紧急节点将其业务优先级最高的发送队列头部业务连续竞争信道失败的次数转换为第二二进制码，在数量与该第二二进制码的位数相同的微时隙上进行相应的忙音发送或侦听，由此使得继续淘汰候选紧急节点。

7.一种多址接入系统，其特征在于，在该多址接入系统中，每个候选发方节点被配置为能够进行如下操作：

分别为该候选发方节点的发送队列的业务优先级、发送队列的头部业务连续竞争信道失败的次数和发送队列的待发送业务数量赋予相应的权重并执行加权运算，从而得到该候选发方节点的各发送队列的合成优先级并从这些发送队列的合成优先级得到该候选发方节点的合成优先级；以及

将该候选发方节点的合成优先级转换为二进制码，该候选发方节点根据该二进制码在多个微时隙中的相应的微时隙上发送忙音或者侦听，由此选出其合成优先级最高的一个或多个候选发方节点，

其中，所述多个微时隙的数目由合成优先级的级数确定。

8.一种多址接入系统，在该多址接入系统中，发方节点发送的MRTS分组中所含的多个收方MAC地址对应的多个候选收方节点进行竞争以作为收方节点，其特征在于，所述候选收方节点被配置为能够进行如下操作：

在收到MRTS分组后的第一个微时隙中,如果所述多个候选收方节点中存在其发送队列中含有要发给所述发方节点的业务的候选收方节点，则其发送队列中含有发往所述发方节点的业务的候选收方节点发送忙音，而听到且不准备发送忙音的候选收方节点被淘汰；

在收到MRTS分组后的第二个微时隙中，在未被淘汰的候选收方节点中，如果存在其要发给所述发方节点的业务的优先级高于预定优先级的候选收方节点，则该候选收方节点发送忙音，而听到且不准备发送忙音的候选收方节点被淘汰；以及

仍未被淘汰的候选收方节点根据用于表示自身MAC地址在所述发方节点的发送队列的次序的多位二进制码，在与所述多位二进制码对应的多个微时隙中发送和侦听忙音，以无碰撞地选出未被淘汰的且MAC地址在所述发方节点的最高优先级发送队列中排序靠前的候选收方节点作为收方节点发送MCTS分组,其中,所述多位二进制码的位数和所述多个微时隙的数目均由所述多个候选收方节点的数目确定。

9.一种多址接入系统，在该多址接入系统中，多个节点之间具有多级一跳速率，其特征在于，作为候选中继节点的节点被配置为能够执行以下操作：

在特定分组的第一微时隙，多个候选中继节点之中的满足如下条件的候选中继节点发送忙音：收方节点与发方节点之间的直传速率R_SD小于或等于该候选中继节点的预期平均速率，由此使得所述多个候选中继节点之中的听到且不准备发送忙音的候选中继节点被淘汰；

对于各个未被淘汰的候选中继节点的预期平均速率所处于的预期平均速率等级进行转换而得到二进制码，并且所述未被淘汰的候选中继节点根据该二进制码在多个微时隙中的相应的微时隙上进行忙音发送或侦听，由此选出具有最高预期平均速率等级的一个或多个候选中继节点；以及

在所述多个微时隙之后的一个特定微时隙，如果存在满足以下条件的候选中继节点：发方节点与该候选中继节点之间的速率R_SR≥收方节点与该候选中继节点之间速率R_RD，则该候选中继节点作为最终未被淘汰的候选中继节点发送忙音，

其中，候选中继节点的预期平均速率是由所述速率R_SR与所述速率R_RD得到的，并且，所述多个微时隙的数目由所述预期平均速率的级数确定。

10.一种多址接入系统，在该多址接入系统中，多个节点之间具有多级一跳速率，并且，发方节点以不同的速率向收方节点发送业务，

其特征在于：

当发方节点在特定分组的第一微时隙侦听到忙音时，则记录随后的多个微时隙的忙音状况，并且由所述忙音状况而确定多个候选中继节点的最高等级的中继预期平均速率以及发方节点与候选中继节点之间的速率R_SR和收方节点与该候选中继节点之间的速率R_RD；

然后，当发方节点侦听到所述多个微时隙之后的一个特定微时隙有忙音时，以所述速率R_SR和所述速率R_RD中的较大的一个向收方节点发送业务，否则，以所述速率R_SR和所述速率R_RD中的较小的一个向收方节点发送业务，

其中，候选中继节点的预期平均速率是由所述速率R_SR与所述速率R_RD得到的，并且，所述多个微时隙的数目由所述一跳速率的级数而确定。

11.一种多址接入系统，其特征在于：

当从发方节点到收方节点的业务直传失败，且通过竞争所选出的最佳中继节点成功转发发方节点的业务给收方节点，且最佳中继节点根据在多个收方节点竞争过程中的特定微时隙上发送的忙音得知收方节点有要发往发方节点的业务时，该最佳中继节点直接作为最佳中继来转发收方节点的该业务给发方节点，并且，由于信道对称而可直接得到收方节点向最佳中继节点发送收方节点的该业务的速率和最佳中继节点转发收方节点的该业务到发方节点的速率。

12.一种多址接入系统，其特征在于，在该多址接入系统中，多个候选紧急节点被配置为能够进行如下操作：

多个候选紧急节点中的每个候选紧急节点将自己的最高业务优先级转换为第一二进制码，在数量与该第一二进制码的位数相同的微时隙上进行相应的忙音发送或侦听，由此使得听到且不准备发送忙音的候选紧急节点被淘汰；以及

未被淘汰的候选紧急节点将其业务优先级最高的发送队列头部业务连续竞争信道失败的次数转换为第二二进制码，在数量与该第二二进制码的位数相同的微时隙上进行相应的忙音发送或侦听，由此使得继续淘汰候选紧急节点。

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