多信道節(jié)點(diǎn)分布式協(xié)作MAC協(xié)議的研究

李 甲， 崔海霞

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院，廣州 510006)

多信道節(jié)點(diǎn)分布式協(xié)作MAC協(xié)議的研究

李 甲， 崔海霞*

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院，廣州 510006)

提出了一種基于協(xié)作增量值(CIV)的協(xié)作MAC協(xié)議(CIV-MAC). 在CIV-MAC中，備選協(xié)作節(jié)點(diǎn)通過(guò)偵聽(tīng)多路信道控制幀獲得信道狀態(tài)信息(CSI)，并計(jì)算自身CIV；根據(jù)節(jié)點(diǎn)的CIV，協(xié)議會(huì)實(shí)行協(xié)作節(jié)點(diǎn)分配和選擇機(jī)制并選出最優(yōu)的協(xié)作節(jié)點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)采用最小功率控制算法來(lái)降低系統(tǒng)能量消耗. 以網(wǎng)絡(luò)實(shí)際有效吞吐量和能量效率2個(gè)參數(shù)為網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，通過(guò)2個(gè)不同場(chǎng)景的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到，相對(duì)于RBAR協(xié)議和CRBAR協(xié)議，CIV-MAC可以極大地提升系統(tǒng)性能.

協(xié)作通信； 多信道傳輸； 協(xié)作分配與選擇

在通信系統(tǒng)中，自適應(yīng)速率選擇技術(shù)[1]和MIMO(多輸入多輸出)技術(shù)能夠有效提升系統(tǒng)性能成為研究熱點(diǎn). 在分布式網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)多個(gè)終端合作構(gòu)成虛擬天線陣列實(shí)現(xiàn)虛擬MIMO成為當(dāng)前硬件條件下一種切實(shí)可行的協(xié)作分集技術(shù)[2]. 協(xié)作分集技術(shù)在物理層已經(jīng)獲得廣泛研究[3-4]，但是在MAC層的協(xié)作性能還沒(méi)有被充分發(fā)掘. 現(xiàn)有協(xié)作MAC研究可分為：基于中繼[5-7]和基于虛擬天線陣列(VA)[8]. 盡管基于VA的協(xié)作能更好地實(shí)現(xiàn)分集增益，但此類(lèi)協(xié)作MAC協(xié)議往往需要更加復(fù)雜的協(xié)議過(guò)程和更為苛刻的硬件條件，使得協(xié)議的廣泛實(shí)施存在一些現(xiàn)實(shí)問(wèn)題. 近幾年協(xié)作MAC協(xié)議已獲得一定發(fā)展[8-9]，但針對(duì)大規(guī)模無(wú)線分布式網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)信源信宿對(duì)[10]在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)協(xié)作節(jié)點(diǎn)的分配和選擇問(wèn)題并沒(méi)有得到很好的研究. 針對(duì)此問(wèn)題，文獻(xiàn)[11]提出了一種最優(yōu)中繼節(jié)點(diǎn)的分配算法(ORA)，但是ORA算法假定所有節(jié)點(diǎn)無(wú)論距離遠(yuǎn)近都可以彼此通信，且工作在PCF(中心控制)方式下，對(duì)完全分布式網(wǎng)絡(luò)參考意義不大，且僅以信道容量為性能指標(biāo)，沒(méi)有考慮功率控制的問(wèn)題，也沒(méi)有具體的信道控制過(guò)程，因此，此協(xié)議無(wú)法應(yīng)用于無(wú)線分布式網(wǎng)絡(luò).

為此，本文基于多信道協(xié)作節(jié)點(diǎn)分配提出一種綜合考慮網(wǎng)絡(luò)實(shí)際有效吞吐量、能量效率和協(xié)作增益[12]的CIV-MAC協(xié)議. 仿真結(jié)果顯示，與直傳RBAR(基于接收端的速率自適應(yīng)協(xié)議)[13]和信道瞬時(shí)CSI(信道狀態(tài)信息)協(xié)作的CRBAR(基于協(xié)作中繼的速率自適應(yīng)協(xié)議)[14]相比，CIV-MAC能夠極大地提高系統(tǒng)性能，且廣泛適用各種復(fù)雜鏈路.

1 系統(tǒng)模型

協(xié)議的系統(tǒng)模型如圖1所示，網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)均為平等關(guān)系，不存在超能節(jié)點(diǎn)，所有協(xié)作節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布，A向C發(fā)送信息，同時(shí)B向D發(fā)送信息，但是A-C、B-D采用不同的信道. 系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)均可以同時(shí)偵聽(tīng)多路信道，但是同一時(shí)刻只能服務(wù)于1個(gè)目的節(jié)點(diǎn)，這在當(dāng)前終端設(shè)備中容易實(shí)現(xiàn).

圖1 系統(tǒng)模型Figure 1 System model

A→C和B→D處在不同信道，當(dāng)A和B需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)候，周?chē)?jié)點(diǎn)同時(shí)偵聽(tīng)到A和B發(fā)出的RTS(請(qǐng)求發(fā)送控制幀)控制幀、以及C和D回復(fù)的CTS(同意發(fā)送控制幀)控制幀. 通過(guò)對(duì)不同信道控制幀的偵聽(tīng)，周?chē)?jié)點(diǎn)可以獲得包含在CTS控制幀中的直傳CSI；通過(guò)對(duì)RTS/CTS的偵聽(tīng)，周?chē)?jié)點(diǎn)分別獲得自身和信源信宿的CSI. 然后據(jù)此節(jié)點(diǎn)分別計(jì)算出在A→C信道和B→D信道的CIV(協(xié)作增量值)，并選擇協(xié)作CIV最高的信道，如H選擇協(xié)作B→D，放棄協(xié)作A→C. 協(xié)作節(jié)點(diǎn)分配過(guò)程完成后，經(jīng)過(guò)3次分組退避過(guò)程選出最優(yōu)協(xié)作節(jié)點(diǎn)并參與數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程，如H被選中參與B→D的傳輸(圖1)，則B→D傳輸過(guò)程為B→H→D，如果A→C沒(méi)有被分配到較好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)則仍然采用直傳.

此外，對(duì)系統(tǒng)做如下設(shè)定：

(1)在完全分布式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，為避免因協(xié)作節(jié)點(diǎn)的引入造成突發(fā)同信道干擾進(jìn)而影響相鄰鏈路數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)上層協(xié)議調(diào)度使得相鄰鏈路采用不同信道，而這在當(dāng)前條件下是切實(shí)可行的.

(2)所有終端工作方式均為半雙工，均只帶有1根全向天線，可同時(shí)偵聽(tīng)多路信道但是同一時(shí)刻只能服務(wù)于1個(gè)目的終端，所有節(jié)點(diǎn)有最大功率限制，控制幀均采用最大功率發(fā)送.

(3)兩節(jié)點(diǎn)之間的CSI在數(shù)據(jù)傳輸持續(xù)時(shí)間內(nèi)保持不變，且信道狀況為瑞利信道加高斯白噪聲，衰落因子保持不變[15].

2 CIV-MAC協(xié)議

在描述CIV-MAC協(xié)議之前，對(duì)本節(jié)要用到的符號(hào)做統(tǒng)一解釋?zhuān)篋表示控制幀和數(shù)據(jù)幀中的“持續(xù)時(shí)間”，t表示相應(yīng)控制幀的傳輸時(shí)間，L為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，R為數(shù)據(jù)傳輸速率，SH代表信源到協(xié)作節(jié)點(diǎn)，HD代表協(xié)作節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)，SD代表直傳情況信源到信宿，SIFS為短幀間隔.

2.1 協(xié)議過(guò)程

2.1.1 信源 需要發(fā)送數(shù)據(jù)的同信道節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)CSMA/CA成功搶占信道之后，經(jīng)過(guò)1個(gè)DIFS時(shí)間間隔向信宿發(fā)送RTS控制幀，RTS控制幀為原始802.11控制幀，其中包含對(duì)信道預(yù)約的時(shí)間：

DRTS=tCTS+tGI+tMI+tRE+tRTH+5 SIFS，

(1)

其中，tGI、tMI、tRE、tRTH分別是組間競(jìng)爭(zhēng)、組內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)、隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)、協(xié)作返回幀(RTH)的退避時(shí)延.

周?chē)诺拦?jié)點(diǎn)偵聽(tīng)到RTS后，會(huì)根據(jù)控制幀中的持續(xù)時(shí)間調(diào)整其設(shè)置. 如此設(shè)定DRTS是為了有效對(duì)抗數(shù)據(jù)傳輸時(shí)暴露終端搶占信道導(dǎo)致的同信道競(jìng)爭(zhēng)沖突，進(jìn)而造成數(shù)據(jù)傳輸失敗；同時(shí)也是為了給協(xié)作存在預(yù)留足夠的信道控制時(shí)間，確保協(xié)作傳輸成功. 此外信源需要設(shè)定1個(gè)計(jì)時(shí)器，如果超出計(jì)時(shí)器未收到CTS，則信源放棄此次傳輸，所有信源節(jié)點(diǎn)重新進(jìn)入退避. 收到信宿發(fā)來(lái)的CTS之后，信源等待1個(gè)SIFS時(shí)間間隔，如果收到協(xié)作節(jié)點(diǎn)發(fā)出的RTH控制幀，則信源根據(jù)RTH中的協(xié)作節(jié)點(diǎn)地址和信源到協(xié)作節(jié)點(diǎn)之間的瞬時(shí)CSI選擇相應(yīng)的調(diào)制方式、數(shù)據(jù)發(fā)送速率和發(fā)送功率向協(xié)作節(jié)點(diǎn)地址發(fā)送數(shù)據(jù). 如果信源未收到RTH，則按照CTS中包含的CSI調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸速率和發(fā)送功率直接向信宿發(fā)送數(shù)據(jù). 如果信源成功收到ACK(確認(rèn)接收控制幀)，則本次傳輸成功，否則系統(tǒng)進(jìn)入重傳機(jī)制或放棄此次傳輸. 2.1.2 協(xié)作節(jié)點(diǎn) 同時(shí)偵聽(tīng)到多路信道控制幀的備選協(xié)作節(jié)點(diǎn)，如圖1中的H，它可以同時(shí)偵聽(tīng)到A-C和B-D這2個(gè)不同信道中的控制幀信息. 偵聽(tīng)RTS控制幀和CTS控制幀分別對(duì)協(xié)作節(jié)點(diǎn)到信源和信宿的CSI做預(yù)測(cè)，并通過(guò)接收CTS控制幀獲取直傳CSI. 由此所有備選協(xié)作節(jié)點(diǎn)計(jì)算不同信道下的CIV值. 找出最大的CIV值后，將節(jié)點(diǎn)分配到相應(yīng)的信道中參與協(xié)作. 協(xié)作節(jié)點(diǎn)分配完成后，通過(guò)3組退避過(guò)程[8]選出同信道下的最優(yōu)協(xié)作節(jié)點(diǎn).

2.1.3 信宿 信宿接收到信源發(fā)送的RTS后，通過(guò)偵聽(tīng)RTS信號(hào)強(qiáng)度對(duì)直傳CSI做出預(yù)測(cè)，并將直傳CSI放置在CTS控制幀中，信宿發(fā)送CTS控制幀通知信源可在當(dāng)前CSI狀態(tài)下直傳，并針對(duì)信源不同數(shù)據(jù)發(fā)送速率調(diào)整相應(yīng)的接收方式. 此外周?chē)鷿撛趨f(xié)作節(jié)點(diǎn)通過(guò)偵聽(tīng)CTS獲得直傳CSI，并進(jìn)一步做出協(xié)作判斷.

盡管直傳情況和協(xié)作情況CTS中duration所設(shè)定的時(shí)間本應(yīng)是不同的，但為了給協(xié)作存在預(yù)留足夠的時(shí)間，防止協(xié)作出現(xiàn)時(shí)候隱藏終端的出現(xiàn)使得信宿無(wú)法正確接收RTH，所以需要設(shè)定DCTS. 如果信宿正確接收到RTH，則信宿根據(jù)RTH中協(xié)作節(jié)點(diǎn)到信宿的CSI調(diào)整自身接收方式，否則信宿一直以直傳CSI為根據(jù)的接收方式等待接收數(shù)據(jù)信息. 信宿正確接收到數(shù)據(jù)信息后，廣播ACK通知信源，并告知周?chē)?jié)點(diǎn)此次傳輸過(guò)程結(jié)束. 為了清楚地理解前面表述，CTS和RTH控制幀的結(jié)構(gòu)如圖2所示，協(xié)議過(guò)程見(jiàn)圖3.

圖2 改進(jìn)的控制幀結(jié)構(gòu)

Figure 2 Improved control frame structure

圖3 協(xié)議過(guò)程Figure 3 Protocol process

2.2 CIV計(jì)算

本節(jié)介紹CIV的計(jì)算過(guò)程. CIV可通過(guò)如下公式計(jì)算：

CIV=UH/WH-UZ/WZ，

(2)

(3)

(4)

tHT=L/RSH+L/RHD，

(5)

tZT=L/RZ，

(6)

W=PX×tCON+PF×tT，

(7)

其中，PF=PX/10(SNR-θ)/10，SNR為信道瞬時(shí)信干噪比,θ為不同調(diào)制方式下數(shù)據(jù)可正確接收的閥值，UH和UZ分別為當(dāng)前信道下節(jié)點(diǎn)參與協(xié)作的實(shí)際吞吐量和直傳實(shí)際吞吐量，WH和WZ分別為當(dāng)前信道下節(jié)點(diǎn)參與協(xié)作情況下能量消耗和直傳情況下能量消耗，PX為所有終端最大發(fā)送功率，PF為終端經(jīng)過(guò)調(diào)整后實(shí)際發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的發(fā)送功率，tCON為控制幀傳輸時(shí)間，tT為數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間. 由于在分布式網(wǎng)絡(luò)中，所有節(jié)點(diǎn)能量均是有限的，所以在考慮系統(tǒng)實(shí)際有效吞吐量的同時(shí)需要盡可能提高能量利用效率、降低能量消耗、延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)使用壽命. 在節(jié)點(diǎn)功率控制機(jī)制中，通過(guò)對(duì)信道信息的反饋，使得在滿足接收端剛好正確接收數(shù)據(jù)信息時(shí)，發(fā)送終端的發(fā)送功率PF達(dá)到最小.

2.3 協(xié)作節(jié)點(diǎn)分配

無(wú)線分布式網(wǎng)絡(luò)多信道數(shù)據(jù)傳輸條件下，半雙工的終端設(shè)備可以同時(shí)偵聽(tīng)到多路信道控制幀，但是同一時(shí)刻只能服務(wù)1個(gè)目的終端，從而會(huì)存在協(xié)作節(jié)點(diǎn)如何分配使得系統(tǒng)整體性能最優(yōu)的問(wèn)題. 在無(wú)線分布式網(wǎng)絡(luò)中，所有備選協(xié)作節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)各個(gè)信道RTS/CTS，獲取協(xié)作節(jié)點(diǎn)分別到信源和信宿的CSI，并提取CTS中的直傳CSI，由此計(jì)算節(jié)點(diǎn)在不同信道下的CIV. 然后協(xié)作節(jié)點(diǎn)被分配到獲得最大CIV值的信道提供協(xié)作服務(wù). 此機(jī)制采用一種局部最優(yōu)的方法確保所有備選協(xié)作節(jié)點(diǎn)為整個(gè)系統(tǒng)提供最大可能的協(xié)作增益，從而提升了系統(tǒng)性能.

采用協(xié)作節(jié)點(diǎn)分配算法可有效提高系統(tǒng)整體性能，因?yàn)?，同時(shí)偵聽(tīng)多路信道的協(xié)作節(jié)點(diǎn)對(duì)不同信道的協(xié)作增益不同，協(xié)作節(jié)點(diǎn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的增益會(huì)隨著節(jié)點(diǎn)選擇的協(xié)作對(duì)象而變化，從分布式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體來(lái)考慮，必然希望所有可能的協(xié)作節(jié)點(diǎn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)所產(chǎn)生的協(xié)作增益最大化. 然而完全分布式網(wǎng)絡(luò)中，所有節(jié)點(diǎn)平等，不存在可以中心調(diào)度系統(tǒng)整體的超能節(jié)點(diǎn)，也就不存在協(xié)作節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)商選擇. 所以采用本文的方法，通過(guò)協(xié)作節(jié)點(diǎn)對(duì)不同信道CIV的計(jì)算，定量表示出協(xié)作節(jié)點(diǎn)對(duì)不同信道的協(xié)作增益，進(jìn)而選擇造成協(xié)作增益最大的信道參與下一步同信道競(jìng)爭(zhēng)，雖然對(duì)相對(duì)優(yōu)質(zhì)直傳鏈路存在一定的不公平，但對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體而言卻會(huì)收到很大的正增益，系統(tǒng)性能也會(huì)獲得提升.

2.4 協(xié)作節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)

經(jīng)過(guò)協(xié)作節(jié)點(diǎn)分配過(guò)程之后，根據(jù)文獻(xiàn)[16]方法做出適應(yīng)本文協(xié)議的改進(jìn)，即處于同一信道的所有備選協(xié)作節(jié)點(diǎn)根據(jù)各個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)的CIV，退避競(jìng)爭(zhēng)找出最優(yōu)協(xié)作節(jié)點(diǎn)，這里退避窗口反比于CIV的值. 被選中的協(xié)作節(jié)點(diǎn)將會(huì)發(fā)送RTH搶占信道并表明協(xié)助本次傳輸. 如果不存在良好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)或者協(xié)作節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)信道沖突，則信源直接向信宿發(fā)送信息.

3 仿真

通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)CIV-MAC、RBAR、CRBAR三種協(xié)議進(jìn)行了對(duì)比分析，目標(biāo)參數(shù)分別是系統(tǒng)有效吞吐量和能量效率.

3.1 參數(shù)設(shè)定

所有備選協(xié)作節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布在120 m×120 m的空間范圍內(nèi)，信源一直有數(shù)據(jù)發(fā)送，所有節(jié)點(diǎn)根據(jù)CSI做出發(fā)送和接收調(diào)整，具體參數(shù)見(jiàn)表1. 節(jié)點(diǎn)最大發(fā)送功率PX，控制幀等參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表2. 設(shè)定A～C之間距離為60 m、B～D之間距離為90 m，L默認(rèn)為1 024 b，拓?fù)鋱D分別是圖1和圖4兩種場(chǎng)景.

表1 接收閥值參數(shù)Table 1 The receiving threshold

表2 協(xié)議參數(shù)Table 2 Protocol parameters

圖4 實(shí)驗(yàn)拓?fù)鋱DFigure 4 Experimental topology

3.2 仿真結(jié)果和分析

3種協(xié)議下的能量消耗(圖5)結(jié)果表明，RBAR作為直傳協(xié)議，其功耗最大，這是因?yàn)楣?jié)點(diǎn)在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，信道條件越差，則所需要的發(fā)送功率越高. 采用協(xié)作方式的CRBAR和CIV-MAC由于引入了信道狀況更好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)，使在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中所需平均發(fā)送功率較小. 而CIV-MAC之所以在功率消耗上比CRBAR性能更優(yōu)，因?yàn)樵诠?jié)點(diǎn)選擇時(shí)CIV的設(shè)定綜合考慮了吞吐量和能量消耗，而且由于CIV-MAC中采用了節(jié)點(diǎn)分配算法，參與協(xié)作傳輸?shù)膮f(xié)作節(jié)點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)增益總是最大，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在具有較好吞吐量的同時(shí)能量消耗相對(duì)較低.

圖5 不同節(jié)點(diǎn)數(shù)的能量消耗Figure 5 Energy consumption at different node numbers

隨著節(jié)點(diǎn)密度增大，采用CIV-MAC和CRBAR的系統(tǒng)吞吐量均會(huì)逐漸提升(圖6)，CIV-MAC吞吐量比CRBAR高. 這是因?yàn)閰f(xié)作通信的引入使得信道狀況良好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)幫助直傳信道情況較差的鏈路傳輸數(shù)據(jù)，從而提高了數(shù)據(jù)傳輸速率，系統(tǒng)吞吐量也因此會(huì)獲得提升，而且CIV-MAC采用了協(xié)作通信技術(shù)，在協(xié)作節(jié)點(diǎn)選擇時(shí)考慮了節(jié)點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)協(xié)作增益最優(yōu)的問(wèn)題，促使節(jié)點(diǎn)進(jìn)入?yún)f(xié)作增益更大的信道參與協(xié)作，從而使系統(tǒng)性能進(jìn)一步提升，采用CIV-MAC協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)實(shí)際有效吞吐量明顯優(yōu)于CRBAR協(xié)議.

圖6 不同節(jié)點(diǎn)數(shù)的吞吐量Figure 6 Throughput at different node numbers

圖7和圖8是在圖4拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的仿真結(jié)果，在圖5兩條鏈路平行的情況下，系統(tǒng)吞吐量和能量效率仍然是CIV-MAC優(yōu)于CRBAR，而CRBAR又優(yōu)于RBAR. 由此證明無(wú)論無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中相鄰鏈路之間的位置關(guān)系如何，CIV-MAC協(xié)議均適用且表現(xiàn)優(yōu)良. 由于控制幀在整個(gè)傳輸過(guò)程中占用的時(shí)間百分比會(huì)隨著數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的增加而增小，所以正如圖7和圖8所示，吞吐量會(huì)隨著L的增加而變大，能量效率會(huì)隨著L的增大而降低.

圖7 不同數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度下節(jié)點(diǎn)數(shù)的能量消耗

Figure 7 Energy consumption of nodes under different packet lengths

圖8 不同數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度下節(jié)點(diǎn)數(shù)的吞吐量Figure 8 Throughput of nodes under different packet lengths

4 結(jié)論

提出針對(duì)分布式多信道協(xié)作節(jié)點(diǎn)分配與選擇的CIV-MAC協(xié)議，通過(guò)在協(xié)作節(jié)點(diǎn)分配和選擇時(shí)考慮到協(xié)作節(jié)點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)整體的增益，采用局部最優(yōu)的方案以及CIV值的設(shè)定有效地提升了系統(tǒng)性能，極大地提高了無(wú)線DCF多信道網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際有效吞吐量和能量效率. 通過(guò)信道控制過(guò)程的具體可實(shí)施性闡述，在當(dāng)前終端設(shè)備條件下無(wú)線DCF網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，CIV-MAC協(xié)議可以獲得廣泛的應(yīng)用.

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【中文責(zé)編：譚春林 英文審校：肖菁】

Study on Distributed Cooperative MAC Protocol for Multi-Channel Transmission

LI Jia， CUI Haixia*

(School of Physics and Telecommunication Engineering, South China Normal University, Guangzhou 510006, China)

A cooperative MAC protocol based on cooperative increment value (CIV) for multi-channel (CIV-MAC) is proposed. In CIV-MAC, alternative cooperative nodes are able to sense multiple channel control frames to obtain the channel state information (CSI) and calculate its CIV. According to the nodes’ CIV, the protocol would implement cooperative node assignment and selection. And then, it chooses the optimal cooperative node. At the same time, the system energy consumption will be reduced by use of the minimum power control. Finally, the simulation results with two different scenarios show that CIV-MAC can greatly improve the system performance compared with RBAR and CRBAR protocol in terms of energy efficiency and throughput performance.

cooperative communication; multi-channel transmission; collaborative allocation and selection

2016-04-23 《華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》網(wǎng)址：http://journal.scnu.edu.cn/n

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61201255);廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(201707010490)

TN929.5

A

1000-5463(2017)03-0011-06

*通訊作者:崔海霞，副教授，Email:cuihaixia@m.scnu.edu.cn.