结合均分与编码域非正交的分布式资源分配方法

1.本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种结合均分与编码域非正交的分布式资源分配方法。


背景技术：

2.分布式无线自组网由一组带有无线收发装置的可移动节点所组成的一个临时性多跳自治系统，它不依赖于预设的基础设施，具有可临时组网、快速展开、无控制中心、抗毁性强等特点。在分布式无线自组网中，每个节点之间的地位完全平等，节点需要与周围邻居节点进行协商来分配资源，每个节点根据约定好的调度方案进行数据传输，从而避免冲突。
3.现有资源分配方法大多基于正交机制，在保证各节点间消息发送不产生碰撞的基础上，实现按需分配或者均匀分配。但当网络拓扑频繁变化，链路时断时续时，正交资源分配方法导致节点需要不断地等待发送时隙到来，进行消息反复重传，使得有效资源利用率大幅降低。编码域非正交技术通过在相同的时频资源叠加多个用户发送的信息，使用过载方式提升系统的频谱利用率，利用协作编码提升系统可靠性(如图1所示)。但目前研究大多集中于节点随机接入网络方面，未能充分利用编码域非正交思想提升系统资源效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种在保证消息传输可靠性前提下提升了网络资源效率的结合均分与编码域非正交的分布式资源分配方法，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。
5.为解决目前正交资源分配方法在链路状态动态波动的分布式无线自组网中有效资源利用率低的问题，本发明提供了一种结合均分与编码域非正交的分布式资源分配方法。本方法通过控制消息维护网络信息(包括邻居和拓扑)，此后各节点根据维护的邻居和拓扑信息，确定自己的消息重复发送次数n，通过随机数生成算法产生n个随机数，作为在编码域非正交时隙区间内的占用时隙号，完成资源分配。节点在接收消息时，采用串行干扰消除技术和迭代解析方法解析接收到的消息。该方法使得消息能够通过多个时隙成功解析，一定程度上能抵抗链路时断时续稳带来的影响，提高系统有效资源利用率。
6.为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
7.一方面，本发明提供一种结合均分与编码域非正交的分布式资源分配方法，该方法适用于分布式无线自组网集群，系统内个体以自组网为载体进行信息交互，该方法包括如下步骤：
8.步骤s1：节点完成入网过程，采用着色算法确定控制时隙均分结果。
9.步骤s2：节点依据控制时隙均分结果，进行网络维护。
10.步骤s3：当节点有业务传输需求时，根据网络当前调度周期邻居节点数确定编码图样，并按照编码图样占用数据时隙发送数据消息。
11.步骤s4：数据消息目的节点采用串行干扰消除技术和迭代解析方法解析接收到的
消息并反馈接收情况，若数据消息接收成功，则结束；若数据消息接收失败，则重复执行步骤二直至数据接收成功。
12.优选的，步骤3中编码图样设计原则为：首先根据网络维护消息确定当前调度周期邻居节点数量n；其次，以最大化系统资源效率作为目标，将数据时隙个数d、节点数量n分别作为编码图样设计中的时隙节点与消息节点参数代入，采用差分进化优化方法，确定数据消息重复发送次数s；最后，采用随机数生成算法，生成s个随机数，作为在编码域非正交时隙区间内的占用时隙号。
13.第二方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如权上所述的结合均分与编码域非正交的分布式资源分配方法。
14.第三方面，本发明提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行时，用于实现如上所述的结合均分与编码域非正交的分布式资源分配方法。
15.第四方面，本发明提供一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如上所述的结合均分与编码域非正交的分布式资源分配方法的指令。
16.本发明有益效果：通过基于均分的网络维护，结合编码域非正交思想，在保证消息传输可靠性前提下，提升了网络资源效率。
17.本发明附加方面的优点，将在下述的描述部分中更加明显的给出，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为编码域非正交与反复重传机制可靠性对比示意图。
20.图2为本发明实施例所述的帧结构示意图。
21.图3为本发明实施例所述的结合均分与编码域非正交的分布式资源分配方法流程示意图。
22.图4为本发明实施例所述的编码图样设计流程示意图。
具体实施方式
23.下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
24.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
25.还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
26.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。
27.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
28.为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。
29.本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。
30.实施例1
31.如图1至图4所示，本实施例1提供一种结合编码域非正交的集中式多址调度方法，该方法适用于分布式无线自组网集群，系统内个体以自组网为载体进行信息交互，具体过程为：
32.步骤s1：节点完成入网过程，采用着色算法确定控制时隙均分结果；
33.步骤s2：节点依据控制时隙均分结果，进行网络维护；
34.步骤s3：当节点有业务传输需求时，根据网络当前调度周期邻居节点数确定编码图样，并按照编码图样占用数据时隙发送数据消息；
35.其中，编码图样设计原则为：
36.根据网络维护消息确定当前调度周期邻居节点数量n；
37.以最大化系统资源效率作为目标，将数据时隙个数d、节点数量n分别作为编码图样设计中的时隙节点与消息节点参数代入，采用差分进化优化方法，确定数据消息重复发送次数s；
38.采用随机数生成算法，生成s个随机数，作为在编码域非正交时隙区间内的占用时隙号。
39.步骤s4：数据消息目的节点采用串行干扰消除(sic)技术和迭代解析方法解析接收到的消息并反馈接收情况，若数据消息接收成功，则结束；若数据消息接收失败，则重复执行步骤s2直至数据接收成功。
40.实施例2
41.本发明实施例2提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如上所述的结合均分与编码域非正交的分布式资源分配方法，该方法包括：
42.步骤s1：节点完成入网过程，采用着色算法确定控制时隙均分结果；
43.步骤s2：节点依据控制时隙均分结果，进行网络维护；
44.步骤s3：当节点有业务传输需求时，根据网络当前调度周期邻居节点数确定编码图样，并按照编码图样占用数据时隙发送数据消息；
45.步骤s4：数据消息目的节点采用串行干扰消除(sic)技术和迭代解析方法解析接收到的消息并反馈接收情况，若数据消息接收成功，则结束；若数据消息接收失败，则重复执行步骤s2直至数据接收成功。
46.实施例3
47.本发明实施例3提供一种计算机程序(产品)，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行时，用于实现如上所述的结合均分与编码域非正交的分布式资源分配方法，该方法包括：
48.步骤s1：节点完成入网过程，采用着色算法确定控制时隙均分结果；
49.步骤s2：节点依据控制时隙均分结果，进行网络维护；
50.步骤s3：当节点有业务传输需求时，根据网络当前调度周期邻居节点数确定编码图样，并按照编码图样占用数据时隙发送数据消息；
51.步骤s4：数据消息目的节点采用串行干扰消除(sic)技术和迭代解析方法解析接收到的消息并反馈接收情况，若数据消息接收成功，则结束；若数据消息接收失败，则重复执行步骤s2直至数据接收成功。
52.实施例4
53.本发明实施例4提供一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如上所述的结合均分与编码域非正交的分布式资源分配方法的指令，该方法包括：
54.步骤s1：节点完成入网过程，采用着色算法确定控制时隙均分结果；
55.步骤s2：节点依据控制时隙均分结果，进行网络维护；
56.步骤s3：当节点有业务传输需求时，根据网络当前调度周期邻居节点数确定编码图样，并按照编码图样占用数据时隙发送数据消息；
57.步骤s4：数据消息目的节点采用串行干扰消除(sic)技术和迭代解析方法解析接收到的消息并反馈接收情况，若数据消息接收成功，则结束；若数据消息接收失败，则重复执行步骤s2直至数据接收成功。
58.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
59.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产
生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
60.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
61.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
62.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本发明的保护范围之内。