無線Ad hoc網絡一種最小化鏈路干擾的載波監聽機制設計
當發送節點s向接收節點r發送數據時,位于發送節點s的感知范圍之外的另一個節點Ni也試圖發送數據,節點s沒有感知到節點Ni的存在,便產生了干擾。這樣,s和Ni兩個節點發送的信號在接收節點r處產生疊加。s的信號能否順利被r所接收,取決于捕獲效應(Capture Effect)。對于捕獲效應來說,如果在接收節點處s產生的信號比Ni產生的信號足夠強,那么r將會順利接收到s發來的數據,Ni產生的虛弱信號會被當作噪聲加以忽略。本文采用信噪比(SIR)模型描述捕獲效應:如果接收節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,接收節點可以成功接收信號:
內的節點接入信道,便會造成r接收數據失敗,產生丟包。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點r的干擾范圍,為接下來發送節點感知門限調整提供了重要依據。
2 最小鏈路干擾載波監聽機制
在計算出精確的接收節點干擾范圍之后,本節首先將計算在最小鏈路干擾條件下發送節點的感知范圍和感知門限值。并據此提出相應的載波監聽機制具體算法。
2.1 最小干擾的感知門限
為了確保發送節點s能夠感知到節點Ni的發送,發送節點感知半徑的取值范圍為:

其對應最大的感知門限值CSmax-th。如果感知門限值小于CSmax-th,則發送節點s可以感知到此條鏈路上所有的干擾節點,從而保證數據包在接收節點處的正確接收;如果感知門限值大于CSmax-th,節點s將無法完全感知到所有的干擾節點,這樣便導致鏈路中存在干擾,對接收節點來說影響數據的成功接收。
因此,最大的感知門限值CSmax-th根據感知門限與感知半徑的關系,可以由如下公式計算得到:

這樣,便得到發送節點s需要設置的感知門限大小。節點s在設置這一感知門限之后,能有效感知接收節點周圍的所有干擾節點,從而達到最小化鏈路干擾的目的。
2.2 載波監聽機制算法
本文利用RTS分組攜帶發送節點傳輸功率,利用CTS分組攜帶計算得到的感知門限,在數據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送和接收節點之間的信息傳遞,不進行信道的預置和占用,周圍節點在收到RTS-CTS分組后自動丟棄,發送節點是否發送數據,仍然通過感知門限和監聽到的周圍節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聽機制算法,由如下四步構成:
Step1:源節點攜帶發送功率Ps的RTS分組至目的節點;目的節點在接收到RTS分組后,取出發送功率Ps,并根據收到信號的功率Pr,計算得到發送節點到接收節點之間的距離d。
Step2:目的節點根據式(11)計算源節點的感知門限值CSmax-th,隨后將這一感知門限值放入CTS分組,發送至源節點。
Step3:源節點在接收到CTS分組后,取出CSmax-th,并設置為自身的感知門限值。
Step4:源節點根據感知門限值和周圍節點的信號強度決定是否進行傳輸。
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