CN104053189B - 跨层协作接入方法、装置及接入系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种跨层协作接入方法、装置及接入系统。本发明跨层协作接入方法，包括：网络节点接收CRTS分组和CCTS分组；网络节点根据CRTS分组获取发方节点与网络节点之间的第一传输速率，根据CCTS分组获取网络节点与收方节点之间的第二传输速率和发方节点与收方节点之间的第三传输速率，通过竞争成为协作节点；若网络节点成功竞争成为协作节点，则根据CCTS分组获取发方节点与收方节点之间第一信噪比，以及网络节点与收方节点之间的第二信噪比，并确定数据传输模式；网络节点发送RTH分组，并根据数据传输模式向收方节点传输数据分组。本发明实施例可以及时地适应网络实际情况的变化以及选择数据传输模式，提高了网络的吞吐量和降低了信道接入时延。

Description

跨层协作接入方法、装置及接入系统

技术领域

本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种跨层协作接入方法、装置及接入系统。

背景技术

无线通信技术是近些年来通信领域内发展最快、应用最广的通信技术，其中，介质接入控制(Medium Access Control，简称：MAC)方法可以实现多个节点或用户快速、高效、公平、可靠地共享信道资源的问题，MAC方法的好坏直接影响到网络吞吐量、时延等性能指标的优劣。传统的无线通信通常采用分集技术来减小多径衰落的影响，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，从而采用一定的合并方式就能保证可靠通信。

在采用分集技术和节点协作的MAC方法中，节点协作的原理是，发方节点选择周围的邻居节点作为中继节点，协助自身转发数据副本到其目的节点，这样就可以有效提高通信质量和传输效率。其关键的问题是如何选择出最佳的协作节点。根据协作节点参与协作的方式，协作节点的选择一般包括三种方法：发方节点指定协作节点、收方节点指定协作节点以及协作节点竞争获得协作权。

但是，在上述MAC方法中，协作节点的选择不能及时地适应网络实际情况的变化，使得协作接入的效率低、开销大，还可能会导致协作接入失败。另外，由于没有考虑协作节点以何种方式协助传输数据分组，从而影响了网络的吞吐量和信道接入时延。

发明内容

本发明实施例提供一种跨层协作接入方法、装置及接入系统，以实现及时地适应网络实际情况的变化以及选择数据传输模式，提高了网络的总体性能。

本发明实施例提供一种跨层协作接入方法，包括：

网络节点接收发方节点发送的协作请求发送CRTS分组和收方节点发送的协作清除发送CCTS分组；

所述网络节点根据所述CRTS分组获取所述发方节点与所述网络节点之间的第一传输速率，根据所述CCTS分组获取所述网络节点与所述收方节点之间的第二传输速率和所述发方节点与所述收方节点之间的第三传输速率，通过竞争成为协作节点；

若所述网络节点成功竞争成为协作节点，则根据所述CCTS分组获取所述发方节点与所述收方节点之间第一信噪比，以及所述网络节点与所述收方节点之间的第二信噪比，并根据所述第一信噪比和所述第二信噪比确定数据传输模式；

所述网络节点向所述发方节点和所述收方节点发送准备帮助RTH分组，并根据所述数据传输模式协助所述发方节点向所述收方节点传输数据分组，所述RTH分组包括所述数据传输模式、所述第一传输速率以及所述第二传输速率，以使所述收方节点根据所述数据传输模式确定对所述数据分组的解码的方式和所述发方节点确定发送所述数据分组的速率。

进一步地，所述网络节点通过竞争成为协作节点，包括：

所述网络节点根据所述CRTS分组确定所述网络节点是否为所述发方节点指定的协作节点；

所述网络节点若确定所述网络节点为所述发方节点指定的协作节点，则根据所述第一传输速率与所述第二传输速率，判断所述网络节点是否满足预设协作效率条件，若满足则确定所述网络节点为所述协作节点。

进一步地，还包括：

所述网络节点若确定所述网络节点不是所述发方节点指定的协作节点，且在第一预设时间内没有侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组，则所述网络节点根据所述第一传输速率与所述第二传输速率，判断所述网络节点是否满足所述预设协作效率条件，若满足则确定与所述第一传输速率和所述第二传输速率对应的优先级；

所述网络节点根据所述优先级获取时隙处理标识，并根据所述时隙处理标识在相应的优先级竞争时隙发送忙音信号或侦听忙音信号，所述时隙处理标识以二进制方式表示；

所述网络节点在所述优先级竞争结束时，确定是否侦听到其他网络节点发送的所述忙音信号；

若所述网络节点没有侦听到其他网络节点发送的所述忙音信号，则进行预设轮数的同级竞争成为所述协作节点。

本发明实施例还提供一种网络节点，包括：

接收模块，用于接收发方节点发送的协作请求发送CRTS分组和收方节点发送的协作清除发送CCTS分组；

竞争模块，用于根据所述CRTS分组获取所述发方节点与所述网络节点之间的第一传输速率，根据所述CCTS分组获取所述网络节点与所述收方节点之间的第二传输速率和所述发方节点与所述收方节点之间的第三传输速率，通过竞争成为协作节点；

模式确定模块，用于根据所述CCTS分组获取所述发方节点与所述收方节点之间第一信噪比，以及所述网络节点与所述收方节点之间的第二信噪比，并根据所述第一信噪比和所述第二信噪比确定数据传输模式；

发送模块，用于向所述发方节点和所述收方节点发送准备帮助RTH分组，并根据所述数据传输模式协助所述发方节点向所述收方节点传输数据分组，所述RTH分组包括所述数据传输模式、所述第一传输速率以及所述第二传输速率，以使所述收方节点根据所述数据传输模式确定对所述数据分组的解码的方式和所述发方节点确定发送所述数据分组的速率。

本发明实施例还提供一种接入系统，包括：四个以上网络节点，其中，一个所述网络节点为发方节点，另一个所述网络节点为收方节点，其他至少两个所述网络节点采用上述网络节点；

所述发方节点，用于直接向所述收方节点发送数据分组，或者通过所述其他至少两个所述网络节点中竞争成为协作节点的网络节点向所述收方节点发送数据分组；

所述收方节点，用于接收所述发方节点直接发送的数据分组，或接收所述其他至少两个所述网络节点中竞争成为协作节点的网络节点发送的数据分组，并根据数据传输模式确定解码所述数据分组的方式。

本发明实施例跨层协作接入方法、装置及接入系统，网络节点通过收到的CRTS分组和CCTS分组获取信道的瞬时情况，并根据该瞬时情况竞争成为协作节点，并确定协作传输数据的模式，可以及时地适应网络实际情况的变化，不但实现合理有效的协作接入，还充分考虑物理层和MAC层的跨层协作，以及空间分集合并技术，可以自适应的选择数据传输模式，提高了网络的吞吐量和降低了信道接入时延。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明跨层协作接入方法实施例的流程图；

图2为CRTS分组的格式示意图；

图3为CCTS分组的格式示意图；

图4为RTH分组的格式示意图；

图5为网络节点优先级竞争示意图；

图6为预设轮数同级竞争分解示意图；

图7为本发明跨层协作接入方法的时序一示意图；

图8为本发明跨层协作接入方法的时序二示意图；

图9为本发明跨层协作接入方法的时序三示意图；

图10为本发明跨层协作接入方法的时序四示意图；

图11为本发明跨层协作接入方法的时序五示意图；

图12为本发明网络节点实施例的结构示意图；

图13为本发明接入系统实施例的结构示意图。

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。

图1为本发明跨层协作接入方法实施例的流程图，如图1所示，本实施例的方法可以包括：

步骤101、网络节点接收发方节点发送的CRTS分组和收方节点发送的CCTS分组；

本发明的网络节点可以在无线网络中承担独立的网络功能，任何需要传输数据分组的收发对均可作为本发明中的发方节点和收方节点，其他网络设备只要满足条件均可成为协作节点，对此不做具体限定。当发方节点有数据分组要发送时，首先侦听信道，如果信道空闲则再随机退避侦听一段时间，

之后若信道仍然空闲，则以基本速率发送协作请求发送(Cooperative Request-to-Send，简称：CRTS)分组，该CRTS分组中携带了发方节点根据协作效率表指定的协作节点的MAC地址，表1为协作效率表的一个示例。

表1

其中，每一行表示发方节点记录的可以作为协作节点的网络节点的信息，包括网络节点的MAC地址，发方节点与网络节点之间的传输速率R_sr，网络节点与收方节点之间的传输速率R_rd，网络节点的协作效率η。协作效率η可以通过公式计算获得，其中，L表示数据分组的长度，R_sd表示发方节点与收方节点之间的传输速率，T_HEAD表示网络节点作为协作节点传输数据分组时引入的物理层包头需要的传输时长，T_RTH表示协作节点传输RTH分组需要的传输时长，短帧间隔(Short Interframe Space，简称：SIFS)表示网络节点的侦听时长。发方节点可以根据历史数据获取到上述信息，并根据这些信息维护本地保存的协作效率表。当协作效率η大于零时，即可认为其对应的网络节点可参与协作，而且协作效率η值越大，代表参与协作的能力越强。因此发方节点在指定协作节点时，可以选择协作效率表中的协作效率η值最大的网络节点。优选的，为了节省维护和更新协作效率表的开销，发方节点可以只在协作效率表中维护协作效率最高的几个网络节点的信息，如果有新的网络节点的协作效率高于表中维护的网络节点的协作效率，则将新的网络节点更新如表中，同时删除效率最低的网络节点。

收方节点在信道上侦听到发方节点发送的CRTS分组后回复协作清除发送(Cooperative Clear-to-Send，简称：CCTS)分组，收方节点通过CRTS分组的信噪比即可估算出R_sd，并且将该速率R_sd包含在其回复的CCTS分组中。

图2为CRTS分组的格式示意图，图3为CCTS分组的格式示意图，如图2和图3所示，CRTS分组携带了发方节点指定的指定网络节点地址，收方节点发出的CCTS分组携带了根据CRTS分组的信噪比估算出的R_sd。网络节点可以通过信道接收到上述CRTS分组和CCTS分组。

步骤102、网络节点根据CRTS分组获取发方节点与网络节点之间的第一传输速率，根据CCTS分组获取网络节点与收方节点之间的第二传输速率和发方节点与收方节点之间的第三传输速率，通过竞争成为协作节点；

网络节点收到CRTS分组和CCTS分组后，可以获取到两个分组中的信息，根据CRTS分组的瞬时接收信噪比获取发方节点与网络节点之间的第一传输速率，根据CCTS分组的瞬时接收信噪比获取网络节点与收方节点之间的第二传输速率和根据CCTS分组中获取携带的发方节点与收方节点之间的第三传输速率，并根据三个传输速率竞争成为协作节点。这里的竞争可以是由发方节点指定，或者网络节点自己争取协作权，从而协助发方节点传输数据分组。在竞争过程中，网络节点获取第一传输速率、第二传输速率以及第三传输速率是根据的信道瞬时情况，因此可以快速的适应信道变化，充分考虑了根据CRTS分组和CCTS分组获取到的信道瞬时情况，以及多个网络节点同时竞争时发生碰撞的情况。

步骤103、若网络节点成功竞争成为协作节点，则根据CCTS分组获取发方节点与收方节点之间第一信噪比，以及网络节点与收方节点之间的第二信噪比，并根据第一信噪比和第二信噪比确定数据传输模式；

网络节点在成功竞争成为协作节点后，则根据CCTS获取发方节点与收方节点之间以上述速率R_sr传输数据分组时估计的第一信噪比，以及网络节点与收方节点之间以高于上述速率R_rd的上一级速率传输数据分组时估计的第二信噪比，并根据第一信噪比和第二信噪比确定数据传输模式。

网络节点在确定自己竞争成功后，可以根据CCTS分组中的R_sd获知发方节点与收方节点之间第一信噪比，还可以根据CCTS分组获知网络节点与收方节点之间的第二信噪比，第一信噪比和第二信噪比都是瞬时接收信噪比，因此可以适应信道瞬时状况，然后网络节点再根据第一信噪比和第二信噪比确定数据传输模式，这里竞争成为协作节点的网络节点会根据信道的实际情况，以及当前的传输速率确定出一种最适合的数据传输模式，该数据传输模式包括最大比合并协作模式和协作传输模式，这两种传输模式充分考虑到了物理层和MAC层的跨层协作，以及空间分集合并技术，可以自适应的选择数据传输模式。

步骤104、网络节点发送RTH分组，并根据数据传输模式协助发方节点向收方节点传输数据分组。

网络节点发送的准备帮助(Ready To Help，简称：RTH)中包括了上述确定的数据传输模式、第一传输速率以及第二传输速率，图4为RTH分组的格式示意图，RTH分组中包括了R_sr、R_rd以及数据传输模式，用R_sr表示第一传输速率，R_rd表示第二传输速率。网络节点在收到发方节点的数据分组后根据该数据传输模式向收方节点传输数据分组，而收方节点在收到该RTH分组后即可获知该网络节点协助传输数据的模式，并在收到数据分组后适应性地调整数据分组的解码方式。

本实施例，网络节点通过收到的分组获取信道的瞬时情况，并根据该瞬时情况竞争成为协作节点，并确定协作传输数据的模式，可以及时地适应网络实际情况的变化，不但实现合理有效的协作接入，还充分考虑物理层和MAC层的跨层协作，以及空间分集合并技术，可以自适应的选择数据传输模式，提高了网络的总体性能。

进一步的，上述步骤102网络节点通过竞争成为协作节点，具体的实现方法可以是：网络节点根据CRTS分组确定网络节点是否为发方节点指定的协作节点；网络节点若确定网络节点为发方节点指定的协作节点，则根据第一传输速率与第二传输速率，判断网络节点是否满足预设协作效率条件，若满足则确定网络节点为协作节点。

具体来讲，所有侦听到CRTS分组和CCTS分组的网络节点，首先根据CRTS携带的由发方节点指定的协作节点的MAC地址进行网络节点匹配，若确定网络节点正是发方节点指定的协作节点，再分别根据CRTS分组的信噪比和CCTS分组的信噪比估算网络节点与发方节点之间的第一传输速率R_sr和网络节点与收方节点之间的第二传输速率R_rd，然后根据第一传输速率与第二传输速率(R_sr，R_rd)判断网络节点是否满足预设协作效率条件，该预设协作效率条件即为协作效率η>0，协作效率η可通过上述公式计算获取。当传输速率组合(R_sr，R_rd)满足预设协作效率条件时，网络节点即可确定网络节点为协作节点，继而执行后续的步骤103和104。而其他协作节点后续如果侦听到RTH分组，则选择退避。传输速率组合(R_sr，R_rd)是根据CRTS分组和CCTS分组的瞬时接收信噪比得来的，R_sd是有CCTS分组携带的，它是收方节点根据CRTS分组估计得来的，这样三者速率均是瞬时速率，适应了信道瞬时状况，同时利用发方节点的协作效率表，即可极大的减少控制开销。

进一步的，上述步骤102网络节点通过竞争成为协作节点，具体的实现方法可以是：若网络节点确定网络节点不是发方节点指定的协作节点，且在第一预设时间内没有侦听到其他网络节点发送的RTH分组，则通过优先级竞争(Priority Competition，简称：PC)和同级竞争分解(Contention Resolution，简称：CR)阶段成为协作节点。

具体来讲，在上述过程中，如果发方节点指定的网络节点不满足预设协作效率条件，则网络中的其他网络节点可以在第一预设时间，即SIFS时间间隔并退避侦听一段时间，如果在这期间还没有侦听到其他网络设备发送的RTH分组，之后就可以进入到优先级竞争和同级竞争分解阶段。下面详细介绍这两个竞争阶段：

优先级竞争(PC)包括：网络节点根据第一传输速率与第二传输速率，判断网络节点是否满足预设协作效率条件，若满足则确定与第一传输速率和第二传输速率对应的优先级；网络节点根据优先级获取时隙处理标识，并根据时隙处理标识在相应的优先级竞争时隙发送忙音信号或侦听忙音信号，时隙处理标识以二进制方式表示；网络节点在优先级竞争结束时，确定是否侦听到其他网络节点发送的忙音信号；若网络节点没有侦听到其他网络节点发送的忙音信号，则进行预设轮数的同级竞争成为协作节点。

在优先级竞争(PC)阶段中，所有侦听到CRTS分组和CCTS分组的网络节点判断第一传输速率与第二传输速率(R_sr，R_rd)是否满足预设协作效率条件。假设该优先级总数为N_p，从高到低为G₁、G₂、…、G_Np，表2为传输速率组合与优先级映射表，其中时隙处理标识用n_B位二进制数表示，且表示大于内数据的最小整数。优先级从高到低所对应的时隙处理标识依次为：111…111，111…110，111…101，直至000…000或对应最低速率等级的时隙处理标识。

表2

传输速率	优先级等级	时隙处理标识
			(R1，R1)	G1	111…111
(R2，R1)	G2	111…110
			(R1，R2)	G3	111…101
……	……	……
			(Rn，Rn-1)	GNp-2	000…010
(Rn-1，Rn)	GNp-1	000…001
			(Rn，Rn)	GNp	000…000

时隙处理标识中的每一个二进制位对应一个优先级竞争阶段的时隙，即时隙处理标识的位数n_B有多少比特位，则优先级竞争阶段就有多少个时隙，当一个比特位的值为1时，网络节点在与该比特位对应的时隙内发送忙音信号，当一个比特位的值为0时，网络节点在与该比特位对应的时隙内侦听忙音信号。若网络节点侦听到忙音信号，则退出竞争，在后续的优先级竞争阶段的时隙内也不再发送忙音信号或侦听忙音信号。发送完网络节点的忙音信号而且没有侦听到其他网络节点发送的忙音信号，则表示网络设备在优先级竞争阶段胜出，可以进入到同级竞争分解阶段。优先级竞争阶段首先保证到收发双方节点均为最高传输速率的网络节点获胜。

举例说明，当R_sd为1Mbps时，发方节点和收方节点之间最大传输速率为11Mbps，那么实际可参与协作的网络节点的传输速率组合可以是(11，11)、(5.5，11)、(11，5.5)、…、(5.5，2)，则NP的值为8，n_B的值为3，其中，传输速率组合(1，11)、(11，1)、(1，5.5)、(5.5，1)、(1，2)、(2，2)、(2，1)、(1，1)的速率组合不满足预设协作效率条件，可以设置其时隙处理标识为000。图5为网络节点优先级竞争示意图，如图5所示，当速率组合为(5.5，11)的网络节点，其中时隙处理标识为110，则其在优先级竞争阶段成功竞争成为协作节点，然后进入同级竞争阶段。表3为传输速率组合与优先级映射示例表，

表3

其中，网络节点的传输速率组合(11，11)的优先级最高，对应的时隙处理标识为111，表示该网络节点可以在优先级竞争阶段的3个时隙内均可发送忙音信号；网络节点的传输速率组合(5.5，5.5)的优先级为G₄，对应的时隙处理标识为100，表示该网络节点只可以再优先级竞争阶段的第一个时隙内可以发送忙音信号，第二和第三个时隙内侦听忙音信号。

同级竞争分解(CR)阶段包括：在每一轮同级竞争的M个时隙内，若网络节点没有侦听到其他网络节点发送的RTH分组，则从第m个时隙开始发送n个时隙的忙音信号，其中，1≤m≤M，m+n-1≤M；若m+n-1<M，则网络节点在发送完n个时隙的忙音信号后直到本轮同级竞争结束，确定是否侦听其他网络节点发送的忙音信号；若同级竞争不是预设轮数的最后一轮，则在本轮同级竞争结束时且没有侦听其他网络节点发送的忙音信号，该网络节点进入下一轮同级竞争；若同级竞争是预设轮数的最后一轮，则在本轮同级竞争结束时且没有侦听其他网络节点发送的忙音信号，该网络节点发送RTH分组。

在同级竞争分解(CR)阶段中，采用预设轮数竞争方案，从优先级竞争阶段竞争成功的网络节点中选择出唯一的获胜协作节点。图6为预设轮数同级竞争示意图，如图6所示，假设预设轮数为k。每轮同级竞争分解阶段最多包含M个时隙，假设每个时隙长度为(m-1)T_MS，则k轮同级竞争最多有kMT_MS个时隙。在优先级竞争中胜出的网络节点在第一轮的M个时隙中选择第m个时隙开始发送n个时隙的忙音信号，m和n可以随机选择，其中，1≤m≤M，m+n-1≤M。没有发送忙音信号的网络节点侦听信道，若在发送网络节点忙音信号之前侦听到其他网络节点发送的忙音信号，则退出竞争(如第1轮中的网络节点5)。发送忙音信号的网络节点发送完忙音信号后，若该轮同级竞争无时隙剩余，即m+n-1＝M，则该网络节点进入下一轮同级竞争(如第1轮中的网络节点1、2、3)；若该轮同级竞争有时隙剩余，即m+n-1<M，则该网络节点发送完忙音信号后再侦听剩余时隙，若侦听到忙音信号，则退出竞争(如第1轮中的协作节点4)，若未侦听到忙音信号则进入下一轮同级竞争(如第2轮中的协作节点1、2)。同级竞争分解阶段可以保证每轮同级竞争过程中最先发送忙音且发送忙音时间最长的网络节点获胜。

在k轮同级竞争结束后，若获胜的网络节点唯一，则该网络节点发送的RTH分组可被发方节点收到，继而发方节点发送数据分组；反之，若获胜网络节点不唯一，发送的RTH分组发生碰撞，导致发方节点收不到RTH分组，也就不发送数据分组，此时，需要在发生碰撞的网络节点中再次进行k轮同级竞争，由于此时参与竞争的网络节点数目较少，因此竞争的轮数k可以减少，以选出唯一的协作节点。

进一步的，上述步骤103中若网络节点成功竞争成为协作节点，则根据第一信噪比和第二信噪比确定数据传输模式，具体的实现方法可以是：网络节点根据第一信噪比和第二信噪比获取联合信噪比，其中第一信噪比是根据上述速率R_sr传输数据分组估计的信噪比，第二信噪比是根据上述高于速率R_rd的上一级速率传输数据分组估计的信噪比；网络节点判断联合信噪比是否大于预设合并阈值；若联合信噪比大于预设合并阈值，则网络节点确定数据传输模式为最大比合并协作模式；若联合信噪比小于等于预设合并阈值，则网络节点确定数据传输模式为协作传输模式。

具体来讲，竞争成功的网络节点作为协作节点，根据发方节点与收方节点之间的瞬时接收信噪比(Signal-to-Noise Ratio，简称SNR)SNR_sd、网络节点与收方节点之间的瞬时接收信噪比SNR_rd获取联合信噪比SNR_mrc，联合信噪比SNR_mrc可以通过公式其中，h_k表示第k条支路的信道向量，它跟信道的状况、编码方式等信道特性相关，δ_s ²为信号发送功率，N₀为噪声信号功率。联合信噪比SNR_mrc如果满足SNR_mrc>Г，Г表示预设合并阈值，它是收方节点在满足一定误码率条件下达到预定数据传输速率所对应的最小接收信噪比，则协作节点采用数据传输速率R_rd’进行数据传输，并在RTH分组中表明数据传输模型为最大比合并协作模式；否则在RTH分组中表明数据传输模型为协作传输模式，协作节点采用的数据速率为R_rd。R_rd’为高于R_rd的上个等级速率，在协作节点确定采用最大比合并协作模式传输数据分组时，协作节点则会以速率R_rd’传输。

进一步的，上述步骤104网络节点发送准备帮助RTH分组，并根据数据传输模式协助发方节点向收方节点传输数据分组，具体的实现方法可以是：若数据传输模式为最大比合并协作模式，则网络节点发送RTH分组以使收方节点进行联合解码，并以比第二传输速率高一级的传输速率协助发方节点向收方节点传输数据分组；若数据传输模式为协作传输模式，则网络节点发送RTH分组以使收方节点不进行联合解码，并以第二传输速率协助发方节点向收方节点传输数据分组。

协作节点如果确定数据传输模式为协作传输模式，则协作节点以速率R_rd来转发数据分组到收方节点；如果确定数据传输模式为最大比合并协作模式，则协作节点将以高于R_rd的上一级传输速率来转发数据分组到收方节点。收方节点根据收到的RTH分组确定解码方式，如果数据传输模式为协作传输模式，则收方节点只需正常解码来自协作节点数据分组；如果数据传输模式为最大比合并协作模式，则收方节点将根据从发方节点和协作节点发送的数据分组进行联合解码。

下面结合具体的时序示意图详细描述网络节点竞争成为协作节点可能出现的各种情况。

图7为本发明跨层协作接入方法的时序一示意图，如图7所示，如果发方节点在发送了CRTS分组后，在等待(1+n_B)δ时间内，其中，δ为预设等待时间，没有侦听到忙音或分组信号，即发方节点指定的协作节点以及其他网络节点都不满足预设协作效率条件，则采取直传的方式传输数据分组，发方节点直接将数据(DATA)发送给收方节点，数据传输速率可以从收方节点发送的CCTS分组中获得，若收方节点正确接收到该数据则回复确认(Acknowledgement，简称：ACK)分组。

图8为本发明跨层协作接入方法的时序二示意图，如图8所示，如果发方节点在发送了CRTS分组后，在等待(1+n_B)δ时间内，没有侦听到忙音和分组信号，即发方节点指定的协作节点以及其他网络节点都不满足预设协作效率条件，则采取直传的方式传输数据分组，发方节点直接将数据分组(DATA)发送给收方节点，数据传输速率可以从收方节点发送的CCTS分组中获得，若收方节点接收数据失败，则收方节点回复否定确认(NegativeAcknowledgement，简称：NACK)分组，此时发方节点收到NACK分组后重新发送数据分组，直到收方节点成功接收并解码该数据分组，并回复ACK分组。

上述两个示意图是发方节点直传数据分组的时序，其他网络节点不需要参与协作。

图9为本发明跨层协作接入方法的时序三示意图，如图9所示，根据发方节点的指示，一个网络节点确定自己是指定的协作节点，并确定自己的速率组合满足预设协作效率条件，则发方节点将数据分组按照指定的数据传输模式和速率发送给协作节点，协作节点转发数据分组到收方节点。若收方节点正确接收到该数据分组则回复ACK分组。可选的，若收方节点接收数据分组失败，则收方节点回复NACK分组，此时协作节点收到NACK分组后重新发送数据分组，直到收方节点成功接收并解码该数据分组，并回复ACK分组。

图10为本发明跨层协作接入方法的时序四示意图，如图10所示，发方节点指定的协作节点不满足预设协作效率条件，则其他网络节点进入优先级竞争(PC)和同级竞争分解(CR)阶段。最终竞争胜出的网络节点作为协作节点协助发方节点传输数据分组，发放节点根据协作节点发送的RTH分组获取数据传输模式和速率。若收方节点正确接收到该数据分组则回复ACK分组。可选的，若收方节点接收数据分组失败，则收方节点回复NACK分组，此时协作节点收到NACK分组后重新发送数据分组，直到收方节点成功接收并解码该数据分组，并回复ACK分组。

图11为本发明跨层协作接入方法的时序五示意图，如图11所示，经过PC、CR阶段后选出的网络节点发送的RTH分组假如发生碰撞，此时再进行k轮同级竞争，最终竞争胜出的网络节点作为协作节点协助发方节点传输数据分组，发放节点根据协作节点发送的RTH分组获取数据传输模式和速率。若收方节点正确接收到该数据分组则回复ACK分组。可选的，若收方节点接收数据分组失败，则收方节点回复NACK分组，此时协作节点收到NACK分组后重新发送数据分组，直到收方节点成功接收并解码该数据分组，并回复ACK分组。

图12为本发明网络节点实施例的结构示意图，如图12所示，本实施例的装置可以包括：接收模块11、竞争模块12、模式确定模块13以及发送模块14，其中，接收模块11，用于接收发方节点发送的协作请求发送CRTS分组和收方节点发送的协作清除发送CCTS分组；竞争模块12，用于根据所述CRTS分组获取所述发方节点与所述网络节点之间的第一传输速率，根据所述CCTS分组获取所述网络节点与所述收方节点之间的第二传输速率和所述发方节点与所述收方节点之间的第三传输速率，通过竞争成为协作节点；模式确定模块13，用于根据CCTS分组获取发方节点与收方节点之间第一信噪比，以及网络节点与收方节点之间的第二信噪比，并根据第一信噪比和第二信噪比确定数据传输模式；发送模块14，用于发送准备帮助RTH分组，并根据数据传输模式协助发方节点向收方节点传输数据分组，RTH分组包括数据传输模式、所述第一传输速率以及所述第二传输速率，以使所述收方节点根据所述数据传输模式确定对数据分组的解码的方式和所述发方节点确定发送所述数据分组的速率。

本实施例的装置，可以用于执行图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

进一步的，竞争模块12，具体用于根据所述CRTS分组确定所述网络节点是否为所述发方节点指定的协作节点；若确定所述网络节点为所述发方节点指定的协作节点，则根据所述第一传输速率与所述第二传输速率，判断所述网络节点是否满足预设协作效率条件，若满足则确定所述网络节点为所述协作节点。

进一步的，竞争模块12，具体用于若确定所述网络节点不是所述发方节点指定的协作节点，且在第一预设时间内没有侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组，则根据所述第一传输速率与所述第二传输速率，判断所述网络节点是否满足所述预设协作效率条件，若满足则确定与所述第一传输速率和所述第二传输速率对应的优先级；根据所述优先级获取时隙处理标识，并根据所述时隙处理标识在相应的优先级竞争时隙发送忙音信号或侦听忙音信号，所述时隙处理标识以二进制方式表示；在所述优先级竞争结束时，确定是否侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组；若没有侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组，则进行预设轮数的同级竞争成为所述协作节点。

进一步的，竞争模块12，具体用于在每一轮同级竞争的M个时隙内，若没有侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组，则从第m个时隙开始发送n个时隙的忙音信号，其中，1≤m≤M，m+n-1≤M；若m+n-1<M，则在发送完所述n个时隙的忙音信号后直到本轮所述同级竞争结束，确定是否侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组；若所述同级竞争不是所述预设轮数的最后一轮，则在本轮所述同级竞争结束时且没有侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组，进入下一轮所述同级竞争；若所述同级竞争是所述预设轮数的最后一轮，则在本轮所述同级竞争结束时且没有侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组，发送所述RTH分组；若在第二预设时间内没有侦听到所述发方节点发送的数据分组，则再次进行所述预设轮数的同级竞争成为所述协作节点。

进一步的，模式确定模块13，具体用于根据所述第一信噪比和所述第二信噪比获取联合信噪比；判断所述联合信噪比是否大于预设合并阈值；若所述联合信噪比大于所述预设合并阈值，则确定所述数据传输模式为最大比合并协作模式；若所述联合信噪比小于等于所述预设合并阈值，则确定所述数据传输模式为协作传输模式；发送模块14，具体用于若所述数据传输模式为所述最大比合并协作模式，则发送所述RTH分组以使所述收方节点进行联合解码，并以比所述第二传输速率高一级的传输速率协助所述发方节点向所述收方节点传输数据分组；若所述数据传输模式为所述协作传输模式，则发送所述RTH分组以使所述收方节点不进行联合解码，并以所述第二传输速率协助所述发方节点向所述收方节点传输数据分组。

图13为本发明接入系统实施例的结构示意图，如图13所示，本实施例的接入系统10包括：四个以上网络节点，其中，一个网络节点为发方节点11，另一个网络节点为收方节点12，其他至少两个网络节点(13、14)采用图12或图13任一所示网络节点；发方节点11，用于直接向收方节点12发送数据分组，或者通过其他至少两个网络节点中竞争成为协作节点(例如13)的网络节点向收方节点发送数据分组；

收方节点12，用于接收发方节点11直接发送的数据分组，或接收其他至少两个网络节点中竞争成为协作节点(例如13)的网络节点发送的数据分组，并根据数据传输模式确定解码数据分组的方式。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各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，执行包括上述各方法实施例的步骤；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：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (11)

1.一种跨层协作接入方法，其特征在于，包括：

网络节点接收发方节点发送的协作请求发送CRTS分组和收方节点发送的协作清除发送CCTS分组；

所述网络节点根据所述CRTS分组获取所述发方节点与所述网络节点之间的第一传输速率，根据所述CCTS分组获取所述网络节点与所述收方节点之间的第二传输速率和所述发方节点与所述收方节点之间的第三传输速率，通过竞争成为协作节点；

若所述网络节点成功竞争成为协作节点，则根据所述CCTS分组获取所述发方节点与所述收方节点之间第一信噪比，以及所述网络节点与所述收方节点之间的第二信噪比，并根据所述第一信噪比和所述第二信噪比确定数据传输模式；

所述网络节点向所述发方节点和所述收方节点发送准备帮助RTH分组，并根据所述数据传输模式协助所述发方节点向所述收方节点传输数据分组，所述RTH分组包括所述数据传输模式、所述第一传输速率以及所述第二传输速率，以使所述收方节点根据所述数据传输模式确定对所述数据分组的解码的方式和所述发方节点确定发送所述数据分组的速率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络节点通过竞争成为协作节点，包括：

所述网络节点根据所述CRTS分组确定所述网络节点是否为所述发方节点指定的协作节点；

所述网络节点若确定所述网络节点为所述发方节点指定的协作节点，则根据所述第一传输速率与所述第二传输速率，判断所述网络节点是否满足预设协作效率条件，若满足则确定所述网络节点为所述协作节点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

所述网络节点若确定所述网络节点不是所述发方节点指定的协作节点，且在第一预设时间内没有侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组，则所述网络节点根据所述第一传输速率与所述第二传输速率，判断所述网络节点是否满足所述预设协作效率条件，若满足则确定与所述第一传输速率和所述第二传输速率对应的优先级；

所述网络节点根据所述优先级获取时隙处理标识，并根据所述时隙处理标识在相应的优先级竞争时隙发送忙音信号或侦听忙音信号，所述时隙处理标识以二进制方式表示；

所述网络节点在所述优先级竞争结束时，确定是否侦听到其他网络节点发送的所述忙音信号；

若所述网络节点没有侦听到其他网络节点发送的所述忙音信号，则进行预设轮数的同级竞争成为所述协作节点。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述网络节点进行预设轮数的同级竞争成为所述协作节点，包括：

在每一轮同级竞争的M个时隙内，若所述网络节点没有侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组，则从第m个时隙开始发送n个时隙的忙音信号，其中，1≤m≤M，m+n-1≤M；

若m+n-1<M，则所述网络节点在发送完所述n个时隙的忙音信号后直到本轮所述同级竞争结束，确定是否侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组；

若所述同级竞争不是所述预设轮数的最后一轮，则在本轮所述同级竞争结束时且没有侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组，所述网络节点进入下一轮所述同级竞争；

若所述同级竞争是所述预设轮数的最后一轮，则在本轮所述同级竞争结束时且没有侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组，所述网络节点发送所述RTH分组；

若所述网络节点在第二预设时间内没有侦听到所述发方节点发送的数据，则再次进行所述预设轮数的同级竞争成为所述协作节点。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，所述若所述网络节点成功竞争成为协作节点，则根据所述第一信噪比和所述第二信噪比确定数据传输模式，包括：

所述网络节点根据所述第一信噪比和所述第二信噪比获取联合信噪比；

所述网络节点判断所述联合信噪比是否大于预设合并阈值；

若所述联合信噪比大于所述预设合并阈值，则所述网络节点确定所述数据传输模式为最大比合并协作模式；

若所述联合信噪比小于等于所述预设合并阈值，则所述网络节点确定所述数据传输模式为协作传输模式；

所述网络节点向所述发方节点和所述收方节点发送准备帮助RTH分组，并根据所述数据传输模式协助所述发方节点向所述收方节点传输数据分组，包括：

若所述数据传输模式为所述最大比合并协作模式，则所述网络节点发送所述RTH分组以使所述收方节点进行联合解码，并以比所述第二传输速率高一级的传输速率协助所述发方节点向所述收方节点传输数据分组；

若所述数据传输模式为所述协作传输模式，则所述网络节点发送所述RTH分组以使所述收方节点不进行联合解码，并以所述第二传输速率协助所述发方节点向所述收方节点传输数据分组。

6.一种网络节点，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收发方节点发送的协作请求发送CRTS分组和收方节点发送的协作清除发送CCTS分组；

竞争模块，用于根据所述CRTS分组获取所述发方节点与所述网络节点之间的第一传输速率，根据所述CCTS分组获取所述网络节点与所述收方节点之间的第二传输速率和所述发方节点与所述收方节点之间的第三传输速率，通过竞争成为协作节点；

模式确定模块，用于根据所述CCTS分组获取所述发方节点与所述收方节点之间第一信噪比，以及所述网络节点与所述收方节点之间的第二信噪比，并根据所述第一信噪比和所述第二信噪比确定数据传输模式；

发送模块，用于向所述发方节点和所述收方节点发送准备帮助RTH分组，并根据所述数据传输模式协助所述发方节点向所述收方节点传输数据分组，所述RTH分组包括所述数据传输模式、所述第一传输速率以及所述第二传输速率，以使所述收方节点根据所述数据传输模式确定对所述数据分组的解码的方式和所述发方节点确定发送所述数据分组的速率。

7.根据权利要求6所述的网络节点，其特征在于，所述竞争模块，具体用于根据所述CRTS分组确定所述网络节点是否为所述发方节点指定的协作节点；若确定所述网络节点为所述发方节点指定的协作节点，则根据所述第一传输速率与所述第二传输速率，判断所述网络节点是否满足预设协作效率条件，若满足则确定所述网络节点为所述协作节点。

8.根据权利要求7所述的网络节点，其特征在于，所述竞争模块，具体用于若确定所述网络节点不是所述发方节点指定的协作节点，且在第一预设时间内没有侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组，则根据所述第一传输速率与所述第二传输速率，判断所述网络节点是否满足所述预设协作效率条件，若满足则确定与所述第一传输速率和所述第二传输速率对应的优先级；根据所述优先级获取时隙处理标识，并根据所述时隙处理标识在相应的优先级竞争时隙发送忙音信号或侦听忙音信号，所述时隙处理标识以二进制方式表示；在所述优先级竞争结束时，确定是否侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组；若没有侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组，则进行预设轮数的同级竞争成为所述协作节点。

9.根据权利要求8所述的网络节点，其特征在于，所述竞争模块，具体用于在每一轮同级竞争的M个时隙内，若没有侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组，则从第m个时隙开始发送n个时隙的忙音信号，其中，1≤m≤M，m+n-1≤M；若m+n-1<M，则在发送完所述n个时隙的忙音信号后直到本轮所述同级竞争结束，确定是否侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组；若所述同级竞争不是所述预设轮数的最后一轮，则在本轮所述同级竞争结束时且没有侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组，进入下一轮所述同级竞争；若所述同级竞争是所述预设轮数的最后一轮，则在本轮所述同级竞争结束时且没有侦听到其他网络节点发送的所述RTH分组，发送所述RTH分组；若在第二预设时间内没有侦听到所述发方节点发送的数据分组，则再次进行所述预设轮数的同级竞争成为所述协作节点。

10.根据权利要求6～9中任一项所述的网络节点，其特征在于，所述模式确定模块，具体用于根据所述第一信噪比和所述第二信噪比获取联合信噪比；判断所述联合信噪比是否大于预设合并阈值；若所述联合信噪比大于所述预设合并阈值，则确定所述数据传输模式为最大比合并协作模式；若所述联合信噪比小于等于所述预设合并阈值，则确定所述数据传输模式为协作传输模式；

所述发送模块，具体用于若所述数据传输模式为所述最大比合并协作模式，则发送所述RTH分组以使所述收方节点进行联合解码，并以比所述第二传输速率高一级的传输速率协助所述发方节点向所述收方节点传输数据分组；若所述数据传输模式为所述协作传输模式，则发送所述RTH分组以使所述收方节点不进行联合解码，并以所述第二传输速率协助所述发方节点向所述收方节点传输数据分组。

11.一种接入系统，其特征在于，包括：四个以上网络节点，其中，一个所述网络节点为发方节点，另一个所述网络节点为收方节点，其他至少两个所述网络节点采用权利要求6～10中任一项所述的网络节点；

所述发方节点，用于直接向所述收方节点发送数据分组，或者通过所述其他至少两个所述网络节点中竞争成为协作节点的网络节点向所述收方节点发送数据分组；

所述收方节点，用于接收所述发方节点直接发送的数据分组，或接收所述其他至少两个所述网络节点中竞争成为协作节点的网络节点发送的数据分组，并根据数据传输模式确定解码所述数据分组的方式。