基于信道状态感知的频分调制型机会协作QoS保障方法技术

本发明专利技术公开了一种基于信道状态感知的频分调制型机会协作QoS保障方法，包括发送端节点根据Pct/Ptotal与阈值大小选择直接传输或者机会协作传输，并在由协作节点数M、信道状态hi、Pct/Ptotal和链路层ARQ的最大重传次数Nmax对吞吐率SARQ、丢包率PARQ、平均往返时延TARQ和能效ηARQ的变化规律建立的控制方案中择一进行，在信号数据起始位加入识别码后进行12频分型QPSK调制后发送；中继节点与发送端节点类似；接收端节点判断接收到的信号数据包的起始位，若为直接传输则对信号数据包直接解调解码，若为机会协作控制方案编码则进行12频分型QPSK解调解码。该方法充分考虑移动终端设备固有属性，机会式建立能够满足各类应用且可靠、高效和稳定的协作QoS保障方法。

【技术实现步骤摘要】
基于信道状态感知的频分调制型机会协作QoS保障方法
本专利技术涉及一种QoS保障方法，特别是涉及一种基于信道状态感知的频分调制型机会协作QoS保障方法，属于无线通信服务质量保障

技术介绍
机会协作通信技术使得通信系统机会式选择满足一定条件的移动终端设备通过协同合作的方式为发送端与接收端的数据传输提供QoS(英文全称为：QualityofServices，中文名称为：服务质量)保障，中继节点共享自身的时间和空间资源，从而获得时间、空间和频率等多维分集增益，保障无线通信系统性能。而在物联网、无线传感器网络或者无线自组织网络中，每个移动节点的工作效率或生命周期受到来自供电方式、内部噪声或未知移动性等方面约束，远距离或长时间通信时系统效率较低，数据质量得不到有效、可靠的保障。在协作通信过程中机会式建立传输方案，通过多个中继节点时间协同、空间和频率合作为端到端通信提供可靠性保障，降低异构移动节点的内部噪声和外界环境参量导致信号强度衰减、延迟失真，改善数据质量，提高系统资源利用率，为用户提供满意的QoS保障。物联网、无线传感器网络或无线自组织网络中的机会协作通信与直接传输方式和协作传输方式相比具有以下特点，主要表现为：其一，不同通信系统的移动终端内部噪声源及其对数据质量产生的影响程度不同，不同应用环境的外界参量对信号传输的干涉程度不同，在机会协作传输过程中必须感知移动终端自身物理属性和电气特性及工作环境状态的多样性特点；其二，对于不同的网络架构及系统应用，各类中继终端节点加入协作传输的时间控制，空间部署和频率分配，退出协作传输的控制和机会式协作传输控制方案等问题成为机会协作技术在实际应用中的关键问题；其三，研究多样性QoS保障系统及控制方法，满足用户的单一性能或多性能综合保障需求，改善物联网、无线传感器网络或无线自组织网络中移动终端设备的功耗、吞吐率、时延和丢包率，是机会协作通信领域面临的重要挑战。综上所述，由于不同网络架构和应用需求，异构移动终端设备固有物理和电气属性的限制以及无线通信网络的动态拓扑等特殊性，使用直接传输或静态协作传输方法已无法满足物联网、无线传感器网络或无线自组织网络的多样性移动应用业务的保障需求。鉴于此，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于信道状态感知的频分调制型机会协作QoS保障方法，通过实时感知物联网、无线传感器网络或无线自组织网络状态，发送端节点和中继移动设备节点构成机会协作QoS保障系统，实时感知信道状态构建具有单一性或综合式QoS保障的机会协作传输方案，为各类移动应用提供可靠性、实时性、可持续性和高效性等方面保障。本专利技术的技术方案是这样的：一种基于信道状态感知的频分调制型机会协作QoS保障方法，包括以下步骤：S01、发送端节点将Pct/Ptotal与阈值相比，若Pct/Ptotal大于阈值，则采用直接传输方式对信号数据起始位置零进入S04，若Pct/Ptotal小于等于阈值，进入S02；S02、由协作节点数M、信道状态hi、Pct/Ptotal和链路层ARQ的最大重传次数Nmax对吞吐率SARQ、丢包率PARQ、平均往返时延TARQ和能效ηARQ的变化规律建立六个机会协作控制方案，并对六个机会协作控制方案编码，每个协作控制方案确定一组协作节点数M和最大重传次数Nmax；S03、发送端节点选择一个机会协作控制方案并将对应方案编码加入信号数据起始位，然后对信号数据进行12频分型QPSK调制；S04、添加循环冗余校验码后发送信号数据，同时侦听信道，若收到来自中继节点的NAK包，则根据S03中选择的机会协作控制方案确定的最大重传次数Nmax进行信号数据重传，否则继续发送信号数据；S05、M个中继节点分别选择一个机会协作控制方案并将对应方案编码加入信号数据起始位，然后对信号数据进行12频分型QPSK调制；S06、添加循环冗余校验码后发送信号数据，同时侦听信道，若收到来自接收端节点的ACK包则继续发送信号数据，若收到来自接收端节点的NAK包，则根据S05中选择的机会协作控制方案确定的最大重传次数Nmax进行信号数据重传；S07、若中继节点在机会协作控制过程中进行信号数据重传次数大于S06中的最大重传次数Nmax则通过反馈信道向发送端节点发送NAK包，请求发送端节点重传；S08、接收端节点判断接收到的信号数据包的起始位，若为直接传输则对信号数据包直接解调解码，若为机会协作控制方案编码则进行12频分型QPSK解调解码，其余情况丢弃信号数据包并反馈NAK包；S09、执行CRC校验，确认信号数据包无误后传至上层同时通过反馈信道发送ACK包，否则主动丢弃信号数据包后反馈NAK包。进一步，所述阈值为协作节点数M对信噪比SNR的影响规律阈值、信道状态hi对信噪比SNR的影响规律阈值、信道状态hi对中断概率Pout的影响规律阈值和信道状态hi对误码率Pb的影响规律阈值中的最大值。进一步，所述协作节点数M对信噪比SNR的影响规律阈值和信道状态hi对信噪比SNR的影响规律阈值由公式获得，所述信道状态hi对中断概率Pout的影响规律阈值由公式和Pout＝P(SNR＜α)＝1-SNR/α获得，所述信道状态hi对误码率Pb的影响规律阈值由公式和获得。进一步，所述协作节点数M、信道状态hi、Pct/Ptotal和链路层ARQ的最大重传次数Nmax对吞吐率SARQ、丢包率PARQ、平均往返时延TARQ和能效ηARQ的变化规律由公式和确定。进一步，所述六个机会协作控制方案编码分别为001、010、011、100、101和110。本专利技术所提供的技术方案的有益效果是，本专利技术采用信道状态感知的通信系统性能分析，根据不同的网络状态和移动接收端节点状态实时判断分析信噪比SNR、中断概率Pout和误码率Pb的变化规律，结合吞吐率SARQ、丢包率PARQ、平均往返时延TARQ和能效ηARQ的变化规律构建多样性自适应QoS保障系统。发送端节点根据信道状态和感知移动设备状态选择最佳机会协作保障方案；中继节点和接收端节点根据用户需求、网络状态和自身特性与发送端节点协同构建机会式保障方案，并设计了12频分型QPSK调制方案及其电路。本专利技术与现有技术相比，具有的有益效果是：实时感知物联网、无线传感器网络或无线自组织网络的信道状态，充分考虑移动终端设备固有属性，机会式建立能够满足各类应用且可靠、高效和稳定的协作QoS保障方法。附图说明图1为机会协作QoS保障系统架构及工作流程示意图。图2为协作节点个数M对信噪比SNR的影响变化规律示意图。图3为信道状态hi对信噪比SNR的影响变化规律示意图。图4为信道状态hi对中断概率Pout影响变化规律示意图。图5为信道状态hi对误比特率Pb影响变化规律示意图。图6为最大重传次数Nmax为1时信道状态hi对丢包率PARQ影响规律示意图。图7为最大重传次数Nmax为2时信道状态hi对丢包率PARQ影响规律示意图。图8为最大重传次数Nmax为3时信道状态hi对丢包率PARQ影响规律示意图。图9为最大重传次数Nmax为4时信道状态hi对丢包率PARQ影响规律示意图。图10为协作节点个数M和Pct与Ptota本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于信道状态感知的频分调制型机会协作QoS保障方法，其特征在于，包括以下步骤：S01、发送端节点将Pct/Ptotal与阈值相比，若Pct/Ptotal大于阈值，则采用直接传输方式对信号数据起始位置零进入S04，若Pct/Ptotal小于等于阈值，进入S02；S02、由协作节点数M、信道状态hi、Pct/Ptotal和链路层ARQ的最大重传次数Nmax对吞吐率SARQ、丢包率PARQ、平均往返时延TARQ和能效ηARQ的变化规律建立六个机会协作控制方案，并对六个机会协作控制方案编码，每个协作控制方案确定一组协作节点数M和最大重传次数Nmax；S03、发送端节点选择一个机会协作控制方案并将对应方案编码加入信号数据起始位，然后对信号数据进行12频分型QPSK调制；S04、添加循环冗余校验码后发送信号数据，同时侦听信道，若收到来自中继节点的NAK包，则根据S03中选择的机会协作控制方案确定的最大重传次数Nmax进行信号数据重传，否则继续发送信号数据；S05、M个中继节点分别选择一个机会协作控制方案并将对应方案编码加入信号数据起始位，然后对信号数据进行12频分型QPSK调制；S06、添加循环冗余校验码后发送信号数据，同时侦听信道，若收到来自接收端节点的ACK包则继续发送信号数据，若收到来自接收端节点的NAK包，则根据S05中选择的机会协作控制方案确定的最大重传次数Nmax进行信号数据重传；S07、中继节点进行信号数据重传次数大于S06中的最大重传次数Nmax时向发送端节点发送NAK包；S08、接收端节点判断接收到的信号数据包的起始位，若为直接传输则对信号数据包直接解调解码，若为机会协作控制方案编码则进行12频分型QPSK解调解码，其余情况丢弃信号数据包并反馈NAK包；S09、执行CRC校验，确认信号数据包无误后传至上层同时通过反馈信道发送ACK包，否则主动丢弃信号数据包后反馈NAK包。...

【技术特征摘要】
1.一种基于信道状态感知的频分调制型机会协作QoS保障方法，其特征在于，包括以下步骤：S01、发送端节点将Pct/Ptotal与阈值相比，若Pct/Ptotal大于阈值，则采用直接传输方式对信号数据起始位置零进入S04，若Pct/Ptotal小于等于阈值，进入S02，其中Pct为电路处理能耗，Ptotal为系统总功率；S02、由协作节点数M、信道状态hi、Pct/Ptotal和链路层ARQ的最大重传次数Nmax对吞吐率SARQ、丢包率PARQ、平均往返时延TARQ和能效ηARQ的变化规律建立六个机会协作控制方案，并对六个机会协作控制方案编码，每个协作控制方案确定一组协作节点数M和最大重传次数Nmax；S03、发送端节点选择一个机会协作控制方案并将对应方案编码加入信号数据起始位，然后对信号数据进行12频分型QPSK调制；S04、添加循环冗余校验码后发送信号数据，同时侦听信道，若收到来自中继节点的NAK包，则根据S03中选择的机会协作控制方案确定的最大重传次数Nmax进行信号数据重传，否则继续发送信号数据；S05、M个中继节点分别选择一个机会协作控制方案并将对应方案编码加入信号数据起始位，然后对信号数据进行12频分型QPSK调制；S06、添加循环冗余校验码后发送信号数据，同时侦听信道，若收到来自接收端节点的ACK包则继续发送信号数据，若收到来自接收端节点的NAK包，则根据S05中选择的机会协作控制方案确定的最大重传次数Nmax进行信号数据重传；S07、中继节点进行信号数据重传次数大于S06中的最大重传次数Nmax时向发送端节点发送NAK包；S08、接收端节点判断接收到的信号数据包的起始位，若为直接传输则对信号数据包直接解调解码，若为机会协作控制方案编码则进行12频分型QPSK解调解码，其余情况丢弃信号数据包并反馈NAK包；S09、执行CRC校验，确认信号数据包无误后传至上层同时通过反馈信道发送ACK包，否则主动丢弃信号数据包后反馈NAK包。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳勇，李瑞刚，李明杰，陈颂华，陶元骏，戴欢，闫海英，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32