無線Ad hoc網(wǎng)絡(luò)一種最小化鏈路干擾的載波監(jiān)聽機制設(shè)計
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當(dāng)發(fā)送節(jié)點s向接收節(jié)點r發(fā)送數(shù)據(jù)時，位于發(fā)送節(jié)點s的感知范圍之外的另一個節(jié)點Ni也試圖發(fā)送數(shù)據(jù)，節(jié)點s沒有感知到節(jié)點Ni的存在，便產(chǎn)生了干擾。這樣，s和Ni兩個節(jié)點發(fā)送的信號在接收節(jié)點r處產(chǎn)生疊加。s的信號能否順利被r所接收，取決于捕獲效應(yīng)(Capture Effect)。對于捕獲效應(yīng)來說，如果在接收節(jié)點處s產(chǎn)生的信號比Ni產(chǎn)生的信號足夠強，那么r將會順利接收到s發(fā)來的數(shù)據(jù)，Ni產(chǎn)生的虛弱信號會被當(dāng)作噪聲加以忽略。本文采用信噪比(SIR)模型描述捕獲效應(yīng)：如果接收節(jié)點收到的信號強度與干擾信號之比大于一定的門限值β時，接收節(jié)點可以成功接收信號：
內(nèi)的節(jié)點接入信道，便會造成r接收數(shù)據(jù)失敗，產(chǎn)生丟包。從式(8)可以得到：干擾范圍不是固定的，而是隨傳輸距離的改變而改變。這一修正值，更為精確地描述了接收節(jié)點r的干擾范圍，為接下來發(fā)送節(jié)點感知門限調(diào)整提供了重要依據(jù)。
2 最小鏈路干擾載波監(jiān)聽機制
在計算出精確的接收節(jié)點干擾范圍之后，本節(jié)首先將計算在最小鏈路干擾條件下發(fā)送節(jié)點的感知范圍和感知門限值。并據(jù)此提出相應(yīng)的載波監(jiān)聽機制具體算法。
2．1 最小干擾的感知門限
為了確保發(fā)送節(jié)點s能夠感知到節(jié)點Ni的發(fā)送，發(fā)送節(jié)點感知半徑的取值范圍為：
其對應(yīng)最大的感知門限值CSmax-th。如果感知門限值小于CSmax-th，則發(fā)送節(jié)點s可以感知到此條鏈路上所有的干擾節(jié)點，從而保證數(shù)據(jù)包在接收節(jié)點處的正確接收；如果感知門限值大于CSmax-th，節(jié)點s將無法完全感知到所有的干擾節(jié)點，這樣便導(dǎo)致鏈路中存在干擾，對接收節(jié)點來說影響數(shù)據(jù)的成功接收。
因此，最大的感知門限值CSmax-th根據(jù)感知門限與感知半徑的關(guān)系，可以由如下公式計算得到：
這樣，便得到發(fā)送節(jié)點s需要設(shè)置的感知門限大小。節(jié)點s在設(shè)置這一感知門限之后，能有效感知接收節(jié)點周圍的所有干擾節(jié)點，從而達(dá)到最小化鏈路干擾的目的。
2．2 載波監(jiān)聽機制算法
本文利用RTS分組攜帶發(fā)送節(jié)點傳輸功率，利用CTS分組攜帶計算得到的感知門限，在數(shù)據(jù)傳輸之前進行鏈路信息交換；同時RTS-CTS機制取消NAV向量，其分組的交換只作為發(fā)送和接收節(jié)點之間的信息傳遞，不進行信道的預(yù)置和占用，周圍節(jié)點在收到RTS-CTS分組后自動丟棄，發(fā)送節(jié)點是否發(fā)送數(shù)據(jù)，仍然通過感知門限和監(jiān)聽到的周圍節(jié)點信號強度進行判斷。
本文提出的最小化鏈路干擾的載波監(jiān)聽機制算法，由如下四步構(gòu)成：
Step1：源節(jié)點攜帶發(fā)送功率Ps的RTS分組至目的節(jié)點；目的節(jié)點在接收到RTS分組后，取出發(fā)送功率Ps，并根據(jù)收到信號的功率Pr，計算得到發(fā)送節(jié)點到接收節(jié)點之間的距離d。
Step2：目的節(jié)點根據(jù)式(11)計算源節(jié)點的感知門限值CSmax-th，隨后將這一感知門限值放入CTS分組，發(fā)送至源節(jié)點。
Step3：源節(jié)點在接收到CTS分組后，取出CSmax-th，并設(shè)置為自身的感知門限值。
Step4：源節(jié)點根據(jù)感知門限值和周圍節(jié)點的信號強度決定是否進行傳輸。
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