的第三個元素72代表的數(shù)據(jù)包將在下個時隙得到發(fā)送，而隊列的第一個元素(*號表示的元素)則得不到發(fā)送。在下一次物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC匹配中，它依然可能無法得到匹配。由于在隊列前面的元素表示對應(yīng)的數(shù)據(jù)包是比較先生成(所以也先進入隊列)的，因此這是“先進后出”。如果用參數(shù)P控制執(zhí)行物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC匹配的概率，則就算此時(圖2中)有3對匹配節(jié)點，中繼節(jié)點R也不執(zhí)行匹配，這樣下個時隙X1隊列的第一個元素(*號表示的元素)能夠參與信道競爭，獲得發(fā)送的機會;
[0035]如圖2，假設(shè)兩個用戶組X和Y通過中繼節(jié)點R進行數(shù)據(jù)包交換，^為用戶組X節(jié)點，y1、y#用戶組Y節(jié)點，隊列的每一行都包含一個元素序號和元素內(nèi)容，該元素內(nèi)容為數(shù)據(jù)包的目的節(jié)點地址，隊列長度I = 5，圖中目的節(jié)點地址只標出與此圖相關(guān)的三個用戶節(jié)點地址，其它無關(guān)的地址用表示，匹配節(jié)點用雙向箭頭連接，圖2中共有3對匹配節(jié)點，為了保證公平性，基于先入先出的原則，中繼節(jié)點將匹配節(jié)點對所在緩存的序號相加得到一個和值，并取其中最小和值的節(jié)點對為下個時隙執(zhí)行物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC通信的節(jié)點；如果最小和值不止一對，則隨機取其中一對。圖2中三個和值分別為:l)y1-Xl，5 ;2)y1-Xl，8 Ay2-X1,4，所以最終選擇Y2-Xp
[0036]步驟3、用戶節(jié)點到中繼節(jié)點的通信過程；
[0037](I)用戶節(jié)點~想經(jīng)過中繼節(jié)點R發(fā)送一個數(shù)據(jù)包到目的節(jié)點n y，如圖3所示，在時隙開始時，用戶節(jié)點1^檢測上一時隙是否被中繼節(jié)點R指定為物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC通信的“匹配地址I ”節(jié)點，如果是，則將自身緩存狀態(tài)寫入RTS幀(該RTS幀包含目的節(jié)點的地址，同時也包含用戶節(jié)點緩存前面數(shù)據(jù)包的目的節(jié)點地址，即緩存狀態(tài))并發(fā)送，如果不是，則以指定的發(fā)送概率決定是否發(fā)送RTS幀競爭信道，如果不競爭信道，則本時隙結(jié)束；
[0038](2)如果此時信道中有多個節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)，則RTS幀發(fā)生沖突，本時隙結(jié)束，并等待進入下一個時隙周期，否則進入下一個步驟；
[0039](3)中繼節(jié)點R收到用戶節(jié)點nx發(fā)送的RTS幀后，依照步驟2尋找能夠執(zhí)行物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC通信的一對匹配節(jié)點，若節(jié)點匹配成功，對CTS幀，置位“匹配標識”，并將匹配的一對節(jié)點地址寫入“匹配地址I ”和“匹配地址2”，否則復(fù)位“匹配標識”，然后中繼節(jié)點R向用戶節(jié)點nJP n y廣播該CTS幀；
[0040](4)目的節(jié)點ny收到該CTS幀后，如果發(fā)送緩存中正好有數(shù)據(jù)包要發(fā)往用戶節(jié)點nx，則與用戶節(jié)點1同時向中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包，中繼節(jié)點R對收到的疊加數(shù)據(jù)包進行處理；
[0041](5)如果目的節(jié)點ny沒有數(shù)據(jù)包要發(fā)往用戶節(jié)點η χ，則目的節(jié)點ny不發(fā)送數(shù)據(jù)包；
[0042](6)中繼節(jié)點R收到的數(shù)據(jù)包既有網(wǎng)絡(luò)編碼NC包，也有無網(wǎng)絡(luò)編碼NNC包；在中繼節(jié)點R正確接收數(shù)據(jù)包后，回復(fù)Ack幀給發(fā)送數(shù)據(jù)包的用戶節(jié)點，刪除已發(fā)送數(shù)據(jù)包狀態(tài)；
[0043]與傳統(tǒng)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC相比，本發(fā)明能夠從RTS幀中提取用戶節(jié)點的緩存狀態(tài)，并根據(jù)該緩存狀態(tài)信息尋找能夠執(zhí)行物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC通信的匹配節(jié)點對，然后利用CTS幀來通知該匹配節(jié)點對在下個時隙執(zhí)行物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC通信；
[0044]步驟4、中繼節(jié)點R到用戶節(jié)點的通信過程；
[0045](I)如圖4所示，若中繼節(jié)點R緩存非空且嘗試發(fā)送數(shù)據(jù)包，則以指定的發(fā)送概率向目標節(jié)點I和目標節(jié)點2發(fā)送數(shù)據(jù)包，進入下一步驟，否則本時隙結(jié)束等待進入下一時隙；
[0046](2)中繼節(jié)點R向目標節(jié)點I和目標節(jié)點2廣播數(shù)據(jù)包，如果此時多于一個節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)，則發(fā)生沖突，本時隙結(jié)束，否則進入下一步驟；
[0047](3)如果中繼節(jié)點R發(fā)送的是網(wǎng)絡(luò)編碼NC數(shù)據(jù)包，則兩個目標節(jié)點分別發(fā)送Ack幀到中繼節(jié)點R。如果不是，則只有一個目標節(jié)點發(fā)送Ack幀，時隙結(jié)束。
[0048]以上所述，并非對本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制，故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種高復(fù)用率物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟1、修改傳統(tǒng)的RTS、CTS握手幀格式； 為了提高物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC復(fù)用率，在傳統(tǒng)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC的RTS幀的字段“目的地址”和字段“其他域”之間增加字段“新包的目的地址”，在傳統(tǒng)的CTS幀的字段“目的地址”和字段“其他域”之間增加字段“匹配標識”、字段“匹配地址I ”和“匹配地址2”，其它字段和傳統(tǒng)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC —樣； 步驟2、中繼節(jié)點R為每個用戶節(jié)點分配一個隊列用于存儲對應(yīng)節(jié)點的緩存狀態(tài)，并且通過收集到的用戶節(jié)點緩存狀態(tài)尋找能夠執(zhí)行物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC通信的一對節(jié)點； (1)用隊列編號來標識源節(jié)點，每個隊列元素包含兩個域:元素序號和數(shù)據(jù)包目的節(jié)點，如果位于不同隊列的兩個數(shù)據(jù)包擁有相反的“源節(jié)點-目的節(jié)點”，則它們?yōu)槠ヅ涔?jié)點，基于先入先出的原則，如果有多對匹配節(jié)點，則選擇元素序號相加最小的匹配節(jié)點對為下個時隙執(zhí)行物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC通信的節(jié)點對，如果還是有多對結(jié)點，則隨機選擇其中一對； (2)中繼節(jié)點R產(chǎn)生一個O?I的隨機數(shù)，如果隨機數(shù)小于預(yù)置值P，則執(zhí)行本步驟的步驟(I)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC匹配流程，如果匹配到一對物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC通信節(jié)點對，則設(shè)置CTS幀的“匹配標識”為1、“匹配地址I”和“匹配地址2”為相應(yīng)匹配節(jié)點的地址，如果隨機數(shù)大于等于預(yù)置值P，或者匹配不到物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC通信節(jié)點對，則設(shè)置CTS幀的“匹配標識”為O; 步驟3、用戶節(jié)點到中繼節(jié)點的通信過程； (1)用戶節(jié)點~想經(jīng)過中繼節(jié)點R發(fā)送一個數(shù)據(jù)包到目的節(jié)點ny，在時隙開始時，用戶節(jié)點1^檢測上一時隙是否被中繼節(jié)點R指定為物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC通信的“匹配地址I”節(jié)點，如果是，則將自身緩存狀態(tài)寫入RTS幀并發(fā)送，如果不是，則以指定的發(fā)送概率決定是否發(fā)送RTS幀競爭信道，如果不競爭信道，則本時隙結(jié)束； (2)如果此時信道中有多個節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)包，則發(fā)生沖突，本時隙結(jié)束，并等待進入下一個時隙周期，否則進入下一個步驟； (3)中繼節(jié)點R收到用戶節(jié)點nx發(fā)送的RTS幀后，依照步驟2尋找能夠執(zhí)行物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC通信的一對匹配節(jié)點，若節(jié)點匹配成功，對CTS幀，置位“匹配標識”，并將匹配的一對節(jié)點地址寫入“匹配地址I”和“匹配地址2”，否則復(fù)位“匹配標識”，然后中繼節(jié)點R向用戶節(jié)點1和n y廣播該CTS幀； (4)目的節(jié)點ny收到該CTS幀后，如果發(fā)送緩存中正好有數(shù)據(jù)包要發(fā)往用戶節(jié)點ηχ，則與用戶節(jié)點~同時向中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包，中繼節(jié)點R對收到的疊加數(shù)據(jù)包進行處理； (5)如果目的節(jié)點ny沒有數(shù)據(jù)包要發(fā)往用戶節(jié)點ηχ，則目的節(jié)點ny不發(fā)送數(shù)據(jù)包； (6)中繼節(jié)點R收到的數(shù)據(jù)包既有網(wǎng)絡(luò)編碼NC包，也有無網(wǎng)絡(luò)編碼NNC包，在中繼節(jié)點R正確接收數(shù)據(jù)包后，回復(fù)Ack幀給發(fā)送數(shù)據(jù)包的用戶節(jié)點，刪除已發(fā)送數(shù)據(jù)包狀態(tài)； 步驟4、中繼節(jié)點R到用戶節(jié)點的通信過程； (1)若中繼節(jié)點R緩存非空且嘗試發(fā)送數(shù)據(jù)包，則以指定的發(fā)送概率向目標節(jié)點I和目標節(jié)點2發(fā)送數(shù)據(jù)，進入下一步驟，否則本時隙結(jié)束等待進入下一時隙； (2)中繼節(jié)點R向目標節(jié)點I和目標節(jié)點2發(fā)送數(shù)據(jù)包，如果此時多于一個節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)，則發(fā)生沖突，本時隙結(jié)束，否則進入下一步驟； (3)如果中繼節(jié)點R發(fā)送的是網(wǎng)絡(luò)編碼NC數(shù)據(jù)包，則兩個目標節(jié)點分時發(fā)送Ack幀到中繼節(jié)點R。如果不是，則只有一個目標節(jié)點發(fā)送Ack幀，時隙結(jié)束。
【專利摘要】本發(fā)明一種高復(fù)用率物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的方法，修改傳統(tǒng)的RTS、CTS握手幀格式，增加的控制字以提高物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC復(fù)用率，中繼節(jié)點為每個用戶節(jié)點分配一個隊列用于存儲對應(yīng)節(jié)點的緩存狀態(tài)，并且通過收集到的用戶節(jié)點緩存狀態(tài)尋找能夠執(zhí)行物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC通信的一對匹配節(jié)點；通過提高物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC通信次數(shù)占總通信次數(shù)的比率，解決物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC復(fù)用率的提升問題，以進一步提高無線網(wǎng)絡(luò)吞吐量，同時為了兼容傳統(tǒng)的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC通信過程，對傳統(tǒng)方法做盡量少的改變。
【IPC分類】H04L1/00
【公開號】CN104980256
【申請?zhí)枴緾N201510323279
【發(fā)明人】林世俊, 謝劍敏, 石江宏
【申請人】廈門大學(xué)
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年6月12日