CN113258992B - 一种应用于线性多跳水声传感器网络的时隙分配方法 - Google Patents

Abstract

一种应用于线性多跳水声传感器网络的时隙分配方法，涉及水声通信。1)初始化调度矩阵、链路矩阵和编码状态矩阵；2)计算当前调度矩阵的干扰矩阵；3)通过判断开始调度时隙是否满足“发送‑接收约束”条件，计算当前未完成调度的最长链路矩阵的开始调度时隙并输出；4)调整链路矩阵与调度矩阵同型，更新调度矩阵和编码状态矩阵；5)判断系统内是否有链路未完成调度，若有则返回步骤2)，若无则全部调度完成，输出最终调度矩阵和编码状态矩阵。方法以链路作为最小调度单元，通过引入物理层网络编码技术，允许中继节点同时接收两个邻居节点发送的数据包，根据链路的干扰关系最小化时帧周期，提高网络传输的空间复用率和吞吐量。

Description

一种应用于线性多跳水声传感器网络的时隙分配方法

技术领域

本发明涉及水声通信、水声网络、链路层协议(MAC)设计领域，尤其是涉及一种应用于线性多跳水声传感器网络的时隙分配方法。

背景技术

目前，水下声波通信是最为经济有效的水下信息传输方式，其具有光、电磁波无法比拟的通信距离与远低于电缆传输的海洋资源开发成本。然而，与陆地无线信道相比，水声信道仍具有信号衰减大、背景噪声强、可用频带窄、传播延时长等缺点，同时具有频变、时变和空变的特性。

MAC协议作为水声传感网络系统的底层协议，解决多个节点共享一条链路时信道资源的分配问题，对吞吐量、端到端时延、能量效率等性能具有深远的影响。与陆地无线网络相比，水声传感器网络MAC协议的设计要面临传播延时长、隐藏终端与暴露终端、空时不确定性、漏斗效应和能量受限等问题，同时受限于水声信道特性，水声传感器网络节点物理层的通信速率更低、可靠性也无法时刻保障数据包的准确传输，这些问题的存在为水声传感器网络的MAC协议设计带来空前的挑战。

基于竞争的MAC协议中节点通过相互竞争才能获得信道的使用权。节点一旦有数据包需要发送，会在发送数据包之前先检测信道是否空闲，若信道空闲则发送数据包，否则随机退避。基于竞争的MAC协议其优势在于不需要严格的时间同步算法，更能适应网络负载和网络拓扑结构的变化。但当业务较大时，由于数据的传输不需要信道预约而直接发送，会引起大量数据发生碰撞，极大地降低信道的利用率和吞吐量，同时由于数据包冲突而产生的能量浪费急剧增加，造成极低的能量效率。

无竞争的MAC协议将信道分成小段，节点按预先划分好的段和预先设定的分配方案来使用信道资源，保证给定的段内只有一个节点访问信道，且不与其它节点产生数据包冲突。根据段的划分不同，无竞争的MAC协议主要分为频分多址(FDMA)、码分多址(CDMA)和时分多址(TDMA)。由于水声信道带宽有限与优越的能量效率，基于TDMA思想的MAC协议具有极大优势。基于TDMA的MAC协议将时间轴划分为等长的时帧，每一时帧又被划分为多个时隙，协议的设计目标是为网内的每个节点分配时隙，其难点在于如何协调各个节点的发送时隙以实现较高的吞吐量。

发明内容

本发明的目的在于针对线性多跳水声传感器网络如何为各个节点分配发送时隙，将本节点产生的业务量和上游节点传递过来的业务量通过逐跳传递的方式传输到汇聚节点等问题，提供一种应用于线性多跳水声传感器网络的时隙分配方法。本发明以链路作为最小调度单元，通过引入物理层网络编码(PNC)技术，允许中继节点同时接收两个邻居节点发送的数据包，根据链路的干扰关系最小化时帧周期，提高网络传输的空间复用率和吞吐量。

本发明包括以下步骤：

1)初始化调度矩阵Q、链路矩阵L_i和编码状态矩阵P；

2)计算当前调度矩阵的干扰矩阵I_Q；

3)通过判断当前开始调度时隙t_s是否满足“发送-接收约束”条件，计算当前未完成调度的最长链路矩阵L_i的开始调度时隙t_s并输出；

4)调整链路矩阵L_i为与调度矩阵Q同型，更新调度矩阵Q和编码状态矩阵P；

5)判断是否有链路未完成调度，若有则返回步骤2)，若无则全部调度完成，输出最终调度矩阵和编码状态矩阵。

在步骤1)中,所述调度矩阵Q为各个节点在各个时隙的状态，调度矩阵Q的行代表节点，调度矩阵Q的列代表时隙，Q(j,t)表示节点j在t时隙的状态，若Q(j,t)＝i＞0，则表示节点j在时隙t向节点i发送消息；若Q(j,t)＝-i＜0，则表示节点j在时隙t接收到来自节点i的信号；若Q(j,t)＝0，则表示节点j在时隙t为空闲状态；

所述链路矩阵L_i为节点i数据传输链路的时隙分配状况。链路矩阵L_i记录数据包从传感器节点i到汇聚节点的连续转发过程，其行列值及矩阵内的值与调度矩阵Q的物理意义相同；数据包从源节点i发送至汇聚节点成功接收这一过程，共需要2×(N-i)个时隙，链路矩阵L_i为N行2×(N-i)列的矩阵；

所述编码状态矩阵P为各个节点在各个时隙是否为编码收发状态，编码状态矩阵P为与调度矩阵Q同型的矩阵，P(j,t)记录节点j在时隙t所对应的编码收发状态，若P(j,t)＝R_P，则表示节点j在时隙t为编码接收状态；若P(j,t)＝T_P，则表示节点j在时隙t为编码发送状态，若P(j,t)＝0，则表示节点j在时隙t表示为普通状态。

初始化调度矩阵Q＝L₁，将链路矩阵L₁标记为已调度；链路矩阵由网络节点个数确定；初始化链路矩阵P＝0。

在步骤2)中，所述干扰矩阵I_Q根据“发送-接收约束”得到，由于PNC技术的引入，上游一跳节点和下游一跳节点通过对接收到数据包进行异或运算以避免碰撞；此时发送约束为发送节点会干扰到上游两跳与下游两跳节点的接收，接收约束为接收节点会受到来自上游两跳与下游两跳节点发送的干扰，具体如下所示：

在步骤3)中，所述计算当前未完成调度的最长链路矩阵L_i的开始调度时隙t_s通过以下步骤：

31)初始化当前需要调度链路的开始调度时隙t_s，由于基于链路调度的时隙分配方法以提高时隙利用率为目的，系统为链路矩阵L_i分配调度时隙尽可能与调度矩阵中已有的链路L_i-1所占用的时隙重合，因此以汇聚节点接收到链路L_i-1上的数据包的时隙T_k为边界，在此边界内为链路L_i分配时隙资源；即：

t_s+2×(N-i)-1＜T_k

由于时隙T_k与开始调度时隙t_s均为整数，上式可转化为下式：

t_s+2×(N-i)-1≤T_k-1

因此，开始调度时隙t_s的初始值可设定为：

t_s＝T_k-2×(N-i)

32)以开始调度时隙t_s为第一列从干扰矩阵I_Q中截取与链路矩阵L_i同型的矩阵S_i；

33)通过L_i·S_i来判断当前开始调度时隙t_s开始调度是否满足“发送-接收约束”条件，若L_i·S_i结果中无≤0的项，则表示满足约束条件，输出开始调度时隙t_s；若有≤0的项，则表示不满足约束条件，在当前时隙开始调度存在干扰，此时令开始调度时隙t_s＝t_s-1，即将链路移至前一个时隙进行调度；

34)重复上述步骤直至计算出满足约束条件的开始调度时隙t_s并输出。

在步骤4)中，所述调整链路矩阵L_i为与调度矩阵Q同型，更新调度矩阵Q的具体方法为根据开始调度时隙t_s将原链路矩阵L_i置于调度矩阵Q对应时隙所在位置，并将其余元素填充为0，更新调度矩阵Q＝Q+L_i。

所述更新编码状态矩阵P的具体方法为判断若Q(j,t)＜0且L_i(j+1,t-1)＞0，则使用PNC，此时更新编码状态矩阵P的对应位置为编码发送状态T_p与编码接收状态R_p，即令P_jt＝R_p，P_j,t+1＝T_p，P_j+1,t+2＝R_p；标记链路矩阵L_i为已调度。

与现有技术相比，本发明具有以下突出的优点和技术效果：

本发明针对的应用场景是线性多跳水声传感器网络，包含部署于观测海区的N个水声传感器节点，最后一个节点为汇聚节点，只接收数据，不发送数据；节点呈线性排列，每个节点只和相邻的节点通信，每个节点均具有稳定的业务量，运行TDMA协议。

本发明是一种应用于线性多跳水声传感器网络的基于TDMA的时隙分配方法。该方法以链路作为最小调度单元，通过分析链路之间的干扰关系，实现多个节点并行传输的情况下各个链路之间的无干扰调度；并把PNC技术引入到协议设计中，中继节点可以同时接收两个邻居节点发送的数据包，使得时隙利用率得到最大化，系统在吞吐量性能得到提升。

附图说明

图1是本发明实施例的流程示意图。

图2是单向多源线性多跳水声传感器网络的节点部署图。

图3是物理层网络编码技术示意图。

图4是编码中继示意图。

图5是发送-接收约束示意图。其中图a为发送约束，图b为接收约束。

图6是计算干扰矩阵运算流程图。

图7是计算开始调度时隙运算流程图。

图8是5节点单向多源线性多跳网络的调度示意图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1，本发明实施例包括以下步骤：

1)初始化调度矩阵、链路矩阵、编码状态矩阵。所述调度矩阵为各个节点在各个时隙的状态，以Q表示。Q的行代表节点，Q的列代表时隙。Q(j,t)表示节点j在t时隙的状态，若Q(j,t)＝i＞0，则表示节点j在时隙t向节点i发送消息；若Q(j,t)＝-i＜0，则表示节点j在时隙t接收到来自节点i的信号；若Q(j,t)＝0，则表示节点j在时隙t为空闲状态。以一个3节点的水下线性多跳网络为例，节点1在时隙1发送数据包给节点2，节点2在下一个时隙接收到来自节点1的数据包，并在时隙3转发该数据包给节点4。则其调度矩阵表示为：

其中，Q(1,1)＝2表示节点1在时隙1发送数据包给节点2，Q(2,2)＝-1表示节点2在时隙2收到来自节点1的消息；Q(3,2)＝3表示节点2在时隙3转发该数据包给节点3，Q(3,4)＝-2表示节点3在时隙4收到来自节点2的数据包。

所述链路矩阵为节点i数据传输链路的时隙分配状况，以L_i表示。链路矩阵L_i记录数据包从传感器节点i到汇聚节点的连续转发过程，其行列值及矩阵内的值与调度矩阵Q的物理意义相同。由于数据包从源节点i发送至汇聚节点成功接收这一过程，共需要2×(N-i)个时隙，(2的含义为1个发送时隙和1个接收时隙)，因此链路矩阵L_i为N行2×(N-i)列的矩阵。由于数据包在每条链路上的转发过程连续，链路矩阵L_i如公式(2)所示：

以3节点网络为例，链路矩阵L₁、L₂分别可描述为公式(3)、公式(4)所示的矩阵：

所述编码状态矩阵为各个节点在各个时隙是否为编码收发状态，以P表示。编码状态矩阵P为与调度矩阵Q同型的矩阵，P(j,t)记录节点j在时隙t所对应的编码收发状态，若P(j,t)＝R_P，则表示节点j在时隙t为编码接收状态；若P(j,t)＝T_P，则表示节点j在时隙t为编码发送状态，若P(j,t)＝0，则表示节点j在时隙t表示为普通状态。

初始化调度矩阵Q＝L₁，将链路矩阵L₁标记为已调度；链路矩阵由网络节点个数确定；初始化链路矩阵P＝0。

2)计算当前调度矩阵的干扰矩阵I_Q。所述干扰矩阵I_Q根据“发送-接收约束”得到，由于PNC技术的引入，上游一跳节点和下游一跳节点通过对接收到数据包进行异或运算来避免碰撞。此时发送约束为发送节点会干扰到上游两跳与下游两跳节点的接收，接收约束为接收节点会受到来自上游两跳与下游两跳节点发送的干扰，具体如公式(5)、公式(6)所示：

3)通过判断当前开始调度时隙t_s是否满足“发送-接收约束”条件，计算当前未完成调度的最长链路矩阵L_i的开始调度时隙t_s并输出。具体步骤如下：

31)初始化当前需要调度链路的开始调度时隙t_s，由于基于链路调度的时隙分配方法以提高时隙利用率为目的，系统为链路矩阵L_i分配调度时隙尽可能与调度矩阵中已有的链路L_i-1所占用的时隙重合，因此以汇聚节点接收到链路L_i-1上的数据包的时隙T_k为边界，在此边界内为链路L_i分配时隙资源。即：

t_s+2×(N-i)-1＜T_k (7)

由于时隙T_k与开始调度时隙t_s均为整数，上式可转化为：

t_s+2×(N-i)-1≤T_k-1 (8)

因此，t_s的初始值可设定为：

t_s＝T_k-2×(N-i) (9)

32)以开始调度时隙t_s为第一列从干扰矩阵I_Q中截取与链路矩阵L_i同型的矩阵S_i；

33)通过L_i·S_i来判断当前开始调度时隙t_s是否满足“发送-接收约束”条件，若L_i·S_i结果中无≤0的项，则表示满足约束条件，输出开始调度时隙t_s；若有≤0的项，则表示不满足约束条件，在当前时隙开始调度存在干扰，此时令开始调度时隙t_s＝t_s-1，即将链路移至前一个时隙进行调度；

34)重复上述步骤直至计算出满足约束条件的开始调度时隙t_s并输出。

4)调整链路矩阵L_i为与调度矩阵Q同型，更新调度矩阵Q和编码状态矩阵P。根据开始调度时隙t_s将原链路矩阵L_i置于调度矩阵Q对应时隙所在位置，并将其余元素填充为0，更新调度矩阵Q＝Q+L_i；更新编码状态矩阵P，若Q(j,t)＜0且L_i(j+1,t-1)＞0，则使用PNC，此时更新编码状态矩阵P的对应位置为编码发送状态T_p与编码接收状态R_p，即令P_jt＝R_p，P_j,t+1＝T_p，P_j+1,t+2＝R_p；标记链路矩阵L_i为已调度。

5)判断系统内是否有链路未完成调度，若有则返回步骤2)，若无则全部调度完成，输出最终调度矩阵和编码状态矩阵。

以下对5节点线性多跳网络的时隙分配进一步详细描述：

线性多跳网络如图2所示，5个节点(节点1、节点2、节点3、节点4和汇聚节点)部署于水下，其中最右边一个节点为汇聚节点，每个节点均配置传感器和声学模块，各个节点采集海洋环境相关数据后，通过多跳转发的方式发送到汇聚节点。每个节点的通信范围仅限于相邻节点，干扰范围为两跳以内节点。

PNC技术为较成熟技术，为叙述方便，采用图3描述其基本原理和信号表达方式，在时隙1，节点1和节点2同时发送数据包S₁和数据包S₂到中继节点R。由于数据包S₁和数据包S₂在空间中发生叠加，中继节点R收到数据包S_R＝S₁+S₂。此时，中继节点R通过进一步的运算处理得到数据包

在时隙2，中继节点R广播数据包S_R到节点1和节点2，节点1在收到数据包S_R后，根据

得到节点2发送的数据包S₂，同样，节点2也通过同样的方式得到数据包S₁。上述过程共需两个时隙来完成，相比于传统无网络编码技术的系统中需要节点1先发送数据包S₁至节点3，节点3再发送数据包S₂至节点1的四个时隙，有极大提升。

对于线性多跳网络中的PNC技术，如图4(a)所示，系统内有数据包x₁已完成调度，其中白底点状部分代表普通数据包的发送，深灰色部分代表普通数据包的接收。此时链路上的节点仅作为普通中继节点对数据包x₁进行转发。图4(b)表示系统继续调度新的数据包x_i，其中浅灰斜纹部分代编码发送模式，浅灰竖纹部分代表编码接收模式。若节点j+1在时隙t-1发送数据包x_i，则在时隙t节点j将作为编码中继对同时接收到数据包x₁和x_i进行叠加处理得到

此时编码状态矩阵中P(j,t)＝R_P；在时隙t+1，节点j将数据包

转发给节点j+1，此时P(j,t+1)＝T_P；在时隙t+2,节点j+1接收到数据包

并解调出数据包x₁，此时P(j+1,t+2)＝R_P。因此通过采用PNC技术传输，原本的普通中继节点成为编码中继节点，时隙利用率得到提高。

方法具体步骤如下：

1)计算链路矩阵L₁、L₂、L₃、L₄，初始化调度矩阵Q＝L₁，编码状态矩阵P＝0，并标记链路L₁为已调度。

2)基于“发送-接收约束”计算当前调度矩阵的干扰矩阵I_Q。“发送-接收约束”如图5所示，基于PNC技术，原本发送节点会干扰的上游一跳节点、接收节点受到干扰的下游一条节点通过对接收到数据包进行异或运算来避免碰撞。此时发送约束为发送节点会干扰到上游两跳与下游两跳节点的接收，接收约束为接收节点会受到来自上游两跳与下游两跳节点发送的干扰，即公式(5)、公式(6)。

计算干扰矩阵I_Q的具体流程如图6所示：遍历当前的调度矩阵Q，根据的“发送-接收约束”条件计算当前调度矩阵Q中所有会受到已调度链路的干扰或会干扰到已调度链路的位置，并进行标记，最终输出干扰矩阵I_Q；得到在链路矩阵L₁已调度时5节点线性多跳网络的干扰矩阵I_Q为：

3)获取当前未被写入已调度链路集合中最长的链路矩阵L₂，计算该链路开始调度时隙t_s的流程如图7所示：根据公式(9)对开始调度时隙t_s进行初始化，并以时隙t_s为起始列从干扰矩阵I_Q中截取与链路矩阵L_i同型的矩阵S_i，通过L_i·S_i来判断以当前调度时隙t_s开始调度是否满足“发送-接收干扰”，若L_i·S_i结果中无≤0的项，则表示满足约束条件，输出开始调度时隙t_s；若有≤0的项，则表示不满足约束条件，在当前时隙开始调度存在干扰，此时令t_s＝t_s-1，即将链路移至前一个时隙调度，重复上述过程直至计算出满足约束条件的开始调度时隙t_s并输出。

对于5节点线性多跳网络中链路矩阵L₂的调度，其开始调度时隙初始化为t_s＝8-2×(5-2)＝2，因此，从当前的干扰矩阵I_Q中截取的第2列至第7列，得到与链路矩阵L₂同型的矩阵S₂：

通过计算S₂·L₂判断链路矩阵L₂在时隙t_s＝2开始调度是否满足干扰约束；

若结果中存在≤0的位置，则不满足干扰约束，此时判断开始调度时隙t_s＝1是否满足干扰约束，截取当前干扰矩阵的第1列至第6列，并与链路矩阵L₂点乘判断是否存在干扰：

若矩阵中所有元素均≥0，则满足干扰约束，输出链路矩阵L₂开始调度时隙t_s＝1。

4)将链路矩阵L₂写入调度矩阵Q，为保证两个矩阵同型，此时根据链路矩阵L₂的开始调度时隙t_s在调度矩阵Q中的对应位置将链路矩阵L₂调整如下：

将调整后的链路矩阵L₂写入调度矩阵Q＝Q+L₂可得：

根据链路矩阵L₂和调度矩阵Q得到编码调度矩阵P：若Q(j,t)＜0且L_i(j+1,t-1)＞0则使用PNC，此时更新编码状态矩阵P的对应位置为编码发送状态T_p与编码接收状态R_p，即令P_jt＝R_p，P_j,t+1＝T_p，P_j+1,t+2＝R_p。

此时，标记链路矩阵L₂为已调度。

5)重复上述步骤直到链路矩阵L₄完成调度，得到调度矩阵Q与编码状态矩阵P：

最终的无干扰时隙调度分配如图8所示，其中白底点状部分代表普通发送，深灰色部分代表普通接收，浅灰斜纹部分代表编码发送，浅灰竖纹部分代表编码接收。

Claims (5)

1.一种应用于线性多跳水声传感器网络的时隙分配方法，其特征在于包括以下步骤：

1)初始化调度矩阵Q、链路矩阵L_i和编码状态矩阵P；

2)计算当前调度矩阵的干扰矩阵I_Q；

3)通过判断当前开始调度时隙t_s是否满足发送-接收约束条件，计算当前未完成调度的最长链路矩阵L_i的开始调度时隙t_s并输出；

4)调整链路矩阵L_i为与调度矩阵Q同型，更新调度矩阵Q和编码状态矩阵P；

5)判断是否有链路未完成调度，若有则返回步骤2)，若无则全部调度完成，输出最终调度矩阵和编码状态矩阵。

2.如权利要求1所述一种应用于线性多跳水声传感器网络的时隙分配方法，其特征在于在步骤1)中,所述调度矩阵Q为各个节点在各个时隙的状态，调度矩阵Q的行代表节点，调度矩阵Q的列代表时隙，Q(j,t)表示节点j在t时隙的状态，若Q(j,t)＝i＞0，则表示节点j在时隙t向节点i发送消息；若Q(j,t)＝-i＜0，则表示节点j在时隙t接收到来自节点i的信号；若Q(j,t)＝0，则表示节点j在时隙t为空闲状态；

所述链路矩阵L_i为节点i数据传输链路的时隙分配状况；链路矩阵L_i记录数据包从传感器节点i到汇聚节点的连续转发过程，其行列值及矩阵内的值与调度矩阵Q的物理意义相同；数据包从源节点i发送至汇聚节点成功接收这一过程，共需要2×(N-i)个时隙，链路矩阵L_i为N行2×(N-i)列的矩阵；

所述编码状态矩阵P为各个节点在各个时隙是否为编码收发状态，编码状态矩阵P为与调度矩阵Q同型的矩阵，P(j,t)记录节点j在时隙t所对应的编码收发状态，若P(j,t)＝R_P，则表示节点j在时隙t为编码接收状态；若P(j,t)＝T_P，则表示节点j在时隙t为编码发送状态，若P(j,t)＝0，则表示节点j在时隙t表示为普通状态；

初始化调度矩阵Q＝L₁，将链路矩阵L₁标记为已调度；链路矩阵由网络节点个数确定；初始化链路矩阵P＝0。

3.如权利要求1所述一种应用于线性多跳水声传感器网络的时隙分配方法，其特征在于在步骤2)中，所述干扰矩阵I_Q根据发送-接收约束得到，由于PNC技术的引入，上游一跳节点和下游一跳节点通过对接收到数据包进行异或运算以避免碰撞；此时发送约束为发送节点会干扰到上游两跳与下游两跳节点的接收，接收约束为接收节点会受到来自上游两跳与下游两跳节点发送的干扰，具体如下所示：

4.如权利要求1所述一种应用于线性多跳水声传感器网络的时隙分配方法，其特征在于在步骤3)中，所述计算当前未完成调度的最长链路矩阵L_i的开始调度时隙t_s通过以下步骤：

31)初始化当前需要调度链路的开始调度时隙t_s，由于基于链路调度的时隙分配方法以提高时隙利用率为目的，系统为链路矩阵L_i分配调度时隙尽可能与调度矩阵中已有的链路L_i-1所占用的时隙重合，因此以汇聚节点接收到链路L_i-1上的数据包的时隙T_k为边界，在此边界内为链路L_i分配时隙资源；即：

t_s+2×(N-i)-1＜T_k

由于时隙T_k与开始调度时隙t_s均为整数，上式转化为下式：

t_s+2×(N-i)-1≤T_k-1

开始调度时隙t_s的初始值设定为：

t_s＝T_k-2×(N-i)

32)以开始调度时隙t_s为第一列从干扰矩阵I_Q中截取与链路矩阵L_i同型的矩阵S_i；

33)通过L_i·S_i来判断当前开始调度时隙t_s开始调度是否满足发送-接收约束条件，若L_i·S_i结果中无≤0的项，则表示满足约束条件，输出开始调度时隙t_s；若有≤0的项，则表示不满足约束条件，在当前时隙开始调度存在干扰，此时令开始调度时隙t_s＝t_s-1，即将链路移至前一个时隙进行调度；

34)重复上述步骤直至计算出满足约束条件的开始调度时隙t_s并输出。

5.如权利要求1所述一种应用于线性多跳水声传感器网络的时隙分配方法，其特征在于在步骤4)中，所述调整链路矩阵L_i为与调度矩阵Q同型，更新调度矩阵Q的具体方法为根据开始调度时隙t_s将原链路矩阵L_i置于调度矩阵Q对应时隙所在位置，并将其余元素填充为0，更新调度矩阵Q＝Q+L_i；

更新编码状态矩阵P的具体方法为判断若Q(j,t)＜0且L_i(j+1,t-1)＞0，则使用PNC，此时更新编码状态矩阵P的对应位置为编码发送状态T_p与编码接收状态R_p，即令P_jt＝R_p，P_j,t+1＝T_p，P_j+1,t+2＝R_p；标记链路矩阵L_i为已调度。

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