论文部分内容阅读
摘 要：协作通信可以有效提高无线通信质量，这在物理层已取得不少成果。由于媒质接入控制（MAC）协议对于无线网络协作十分重要，因而协作MAC协议已成为研究热点。目前已提出不少协作MAC，但尚未有研究者对已有成果进行全面总结。文中对目前关于协作MAC的研究进行了较为全面的综述，并按照协作节点选择方法和数量对已有协作MAC 分类并作出简要介绍。
关键词：无线网络；协作通信；媒质接入控制；协作MAC
中图分类号：TP393.04 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）08-00-05
0 引 言
随着信息社会的发展，无线通信的应用越来越广泛。然而，无线信道的衰落严重影响了通信质量，如何抵抗衰落以提高传输可靠性是无线通信中的一个重要课题。实现分集的方法有时间分集、频率分集和空间分集。空间分集来源于MIMO系统[1]，通过在发射端/接收端安装多根天线来实现。多根天线在物理空间上要分开一定的距离，以保证信道的独立性。空间分集中，信号副本以空域冗余的形式到达接收端。然而由于多天线的局限性，A.Sendonaris等人提出了协作分集[2]，它的基本思想是系统中的每个移动终端都有一个或多个合作伙伴，合作伙伴之间有责任在传输自己信息的同时，帮助其伙伴传输信息。这样每个终端在传输信息的过程中既利用了自己又利用了合作伙伴的空间信道，从而获得空间分集增益。与非协作系统相比，采用协作方式能获得明显的性能增益。虽然协作分集在物理层可以提高性能，但如果上层协议设计不当，也无法利用物理层的优势来提高网络性能，所以如何设计高层协议显得十分关键[3]。物理层的分集增益能直接被MAC层利用，故协作MAC的设计尤为重要。文献[4]总结了设计协作MAC协议时需要考虑的一些重要问题，如是否协作，若协作，谁是协作节点，又如何选择，如何解决协作场景下的隐藏终端和暴露终端等问题。文献[5]也阐述了在网络中应用协作中继时需要考虑的问题，诸如协作伙伴选择、速率自适应、业务自适应和多跳协作等。这些问题还有待于更深入的研究，又因为协作MAC协议相比传统MAC协议可以大大改善性能，故关于协作MAC协议的研究目前已经引起很多研究者的极大兴趣。
1 协作MAC的基本思想
文献[4]中提出的协作MAC是一种主动协作方式，即试图通过协作节点（本文提到的协作伙伴和中继节点等与协作节点是同一概念）中继来完成两跳传输。而文献[6-8]则采用协作ARQ的思想，即只有在目的节点不能正确接收数据的情况下，才启用协作，让中继节点协作重传数据。这两种方式并不冲突，所以有时也会综合到一个协议中。文献[7]提出了一般性的协作ARQ思想，在这个思想基础上，文献[6]利用目的节点不同的回复区分接收失败是由碰撞还是衰落造成的，只有在衰落情况下才协作重传，文献[8]则将数据分成若干等长数据段，只重传发生错误的那部分，文献[9]的重传阶段提供多个时隙供正确收到分组的潜在协作节点竞争，目的节点反馈竞争结果，成功的节点则在下一帧数据段重传分组，而每帧的数据段都介于竞争时隙段与目的节点反馈段之间。潜在协作节点一直重复该过程，直到目的节点正确收到数据。
协作节点（Relay，Helper或Partner）的选择是协作MAC设计的重要问题，因为协作节点的质量（信道好坏、剩余能量多少、负载水平等）直接影响协作增益，选择不当很可能导致性能降低。文献[10]提出的协作节点选择方法是在网络确认过程中每个节点获取一个GI（Group Identifier），并向周围节点广播，确保任何两个邻节点的GI不同。节点发送分组时，先随机获取一个GI放入分组头，与该GI匹配的邻节点则成为中继节点。但是要成为中继节点，还必须经过链路状态评估。每个节点维护一个链路状态表，保存与所有邻节点之间的信道状态。中继节点通过接收信号强度衡量信道状态，只有协作传输信道状态好于直接传输时，才参与协作，转发数据分组。文献[11]则基于多径路由信息从邻节点中选择四个节点转发数据，并在MRTS中按照最短路径或最少分组数，抑或最少错误数设定四个节点的优先级。四个节点若成功收到MRTS，则按照优先级次序回复CTS，最早回复的则作为接收节点，其余节点退避。
当协作节点被选择后，如何接入信道参与协作也是设计协作MAC的关键。文献[12]中提出了一种协作节点坚持接入策略，多个候选协作节点执行退避接入，最先完成的成为最终协作节点。若失败，则重新退避后接入，直到成功。文献[13]介绍了一种基于简单的on/off衰落模型的等概中继方法，处于on状态的信道无衰落，而处于off状态的信道深度衰落，并且每个信道处于两种状态的概率是固定的。若直传信道处于off状态，则需要中继节点转发数据。每个侦听到数据分组的节点都以固定概率τ转发。使成功传输的概率最大化，可以求得中继节点最佳转发概率τ，并且能得到中继节点的最佳个数K。
能量问题也是需要在协作MAC设计时仔细考虑的重点，因为协作节点不但发送自己的数据，同时还转发伙伴的数据，这就增加了自己的功耗，特别是对于以电池作为能源的移动终端来说，节能考虑十分必要。文献[14]提出了关于功率分配的OPA（Optimal Power Allocation）和EPA（Equal Power Allocation）策略。根据OPA或EPA，可以得到最大单位能量、节省单位能量与中继节点的位置关系，根据这些关系可以最佳地分配功率。文献[15]也介绍了两种功率分配的方法，分别为最小分组平均耗能和最大网络生存时间方法。前者使每个分组传输消耗的能量最小，后者则使得剩余能量最小的节点能量最大化。潜在中继节点根据目标函数和约束条件求出自己以及相应源节点的发送功率，并求得竞争退避时间。在数据传输阶段，一般的协作模式总是把数据发给协作节点，然后由协作节点来转发。但也可以把数据直接发给目的节点，协作节点转发的数据是通过侦听得到的。目的节点接收数据时，有些协议考虑采用合并技术[16]，从而提高信噪比，达到更好的性能。此外，针对不同网络或不同应用的不同特点和性能要求，需要考虑的问题也不一样。例如，无线工业网络不同于一般的无线网络，其要求同时满足实时性和可靠性，并且分组基本较短，因此无控制分组的协作MAC更合理[17]。 2 典型协作MAC
以上介绍了协作MAC的基本思想，以及需要考虑的一些问题，目前已有不少研究提出了一些协作MAC，下面将对现有的一些协作MAC进行归纳分类，并作出简要介绍。
2.1 协作节点选择机制类协议
发方预选协作节点在这类协作节点选择机制的协议中，节点需维护一个记录作为自己协作节点的信息表，在需要发送数据分组时，从表中选择最好的（可以有多种依据，如最小距离、最小干扰、最大速率等）协作节点，然后发出邀请。选择的协作节点可以是一个，也可以是多个。
Rsh是源节点与协作节点之间的速率，Rhd是协作节点与目的节点之间的速率，Rsd是源节点与目的节点之间的速率。节点若有分组发送，则在CoopTable中搜索传输时间最短的协作节点，并发送CoopRTS，其中含有协作节点ID、Rsh、Rhd信息。如果找不到合适的helper，则使用常规的802.11模式。协作节点在Rsh、Rhd仍有效时，在收到CoopRTS后发送HTS。目的节点收到自己MAC地址的CoopRTS，等待相应的HTS，然后回复CTS，源节点成功收到CTS后以速率Rsh发送给协作节点，之后由协作节点以速率Rhd发送给目的节点。
CARD（Cooperative Access with Relay’s Data，CARD）协议[19]类似CoopMAC，也是通过侦听RTS/CTS/DATA估计或获取速率信息，用以维护一个类似CoopTable的relay-weights，记录中继节点的MAC地址以及权重值，即计算得到的可节省时间。与CoopMAC不同的是，CARD中RTS指定的中继节点是在RTS/CTS成功交互后才发送RCTS参与协作。CARD中的RTS只有源节点与目的节点之间的速率，而没有中继节点的两跳速率，并且只用2个比特表示四种速率。ACK用2比特表示成功收到源节点和（或）目的节点数据或者都没有收到。其不同之处在于中继节点发送完源节点的数据后，可以接着发送自己的数据（必须与源节点数据分组的目的地址相同），而不用重复RTS/CTS交互。
类似CoopMAC，文献[20]提出的BTAC协议只是把RTH换成一个时隙的忙音（busy tone），并且RTS/CTS预约的NAV不再是到ACK结束，而是到CTS结束。节点需维护CoopTable和look-up 表，look-up表记录同一BSS或邻节点地址。BTAC有非协作、协作两种模式，控制分组分别为RTS/CTS、MRTS/MCTS，BTAC利用type、subtype 值来区分MRTS与RTS。MRTS将接收地址和发送地址异或，侦听到的节点将该字段与自己的地址异或，再查询look-up表，若存在则说明自己等待接收MCTS。
CO-MAC协议[21]也需要维护一个协作节点表，不同于CoopTable，该表只有协作节点地址、与协作节点间信道增益和该信息记录时间三项信息。节点通过测量侦听到的RTS/CTS分组信号强度，计算即时无线信道信息h。节点S有数据发送给节点D时，首先检查中继节点表，选择节点S与中继节点R之间信道状态最好的中继节点。中继节点R收到RTS后，检查自己是否可以为节点S转发信息，如果可以，则在SIFS时间后发送RC（Relay Confirmation）给节点S、D；若不可以，节点R保持空闲。目的节点D收到RC后，利用信道信息hs，d、hr，d计算Pf、Pr，最终计算吞吐量Tr，只有Tr>T时，目的节点D才决定使用中继节点R。完成决策后，节点D利用CTS告知节点S是否采用节点R作为中继。
Pf为节点S发送成功的概率，t为一次完整传输所需时间，包括RTS、CTS等控制帧的时间。Pr为中继节点转发成功概率，ts为直接传输成功的传输时间，tr为需要中继节点转发数据时的传输时间。如果中继节点R正确接收数据帧，则侦听是否有ACK。如果两个SIFS 时间后没有侦听到ACK，则说明目的节点D接收失败，所以节点R转发数据给节点D。若侦听到ACK则说明目的节点D已正确收到数据帧，中继节点R无需转发数据，删除收到的数据帧。
2.2 潜在协作节点竞争
这类协作MAC协议不像上述MAC协议那样通过协作节点在发起数据传输时指定选择的一个或多个协作节点，而是潜在协作节点通过侦听节点对的传输，通过一定的判断算法判断自己是否能够为这对通信节点提供协作，如果可以则按照相应方式竞争成为协作节点。
文献[22]以802.11协议为基础，提出了CMAC-ARS（Automatic Relay Selection）协议。潜在协作节点通过侦听RTS、CTS帧获取源节点、目的节点之间的目标速率Rd以及与源节点、目的节点之间的链路质量SNRsr、SNRrd，根据下式判断是否可以作为中继节点：
满足以上条件的节点在收到RTS和CTS后发送RRTS，源节点收到RRTS后启动三方握手，RRTS通过NAV来预约周边信道。若Ci≥γRd，则在两个忙音时隙各发送一个忙音；若Ci<γRd，则只在第一时隙没有忙音时才在第二个忙音时隙发送忙音。协作节点等概率地在忙音时隙后的N个时隙中的一个时隙发送RRTS。忙音可起到3个作用：
（1）源节点若没有收到忙音则启动非协作传输，不必等到SIFS加N个时隙时间，减小了时延；
（2）协作节点分成两部分，可以减小碰撞概率；
（3）忙音可以被更广范围的节点检测到，减小潜在中继的隐终端问题的影响。
CRABR协议[23]通过侦听RTS/CTS可以估计与收发节点的信道状态，并且可以从CTS中提取收发节点之间的发送速率。节点根据信道状态信息可以得出各链路支持的速率，从而计算直接传输、简单中继或协作中继所需时间，简单中继即接收处不合并信号，而协作中继则需要合并信号，所以协作节点转发速率必须与发送节点速率一致。如果通过采用简单中继或协作中继可以节省时间，节点就将自己视为候选协作节点。候选协作节点在N个时隙内采用p坚持退避策略发送RTR（Ready to Relay），能够达到更高传输速率的候选节点坚持接入的概率p越大。发送节点若在收到CTS后M个退避时隙内没有协作节点发送RTR，则采用直接传输。CRBAR协议采用信道预约取消机制。数据传输完成后，接收节点采用ACK取消不必要的信道预约，并通知邻节点信道空闲。 文献[24]基于DBTMA提出了CTBTMA，发送忙音BTt和接收忙音BTr，并增加协作节点忙音BTh以避免在协作节点处的碰撞。源节点S发送RTS，并同时发送BTt忙音，目的节点D回复CTS，并发送BTr忙音，潜在协作节点则根据侦听到的信道状态发送相应长度的BTh忙音，持续时间最长的则成为最终协作节点，然后发送RTH分组，并发送BTh忙音直到收到ACK。节点S收到RTH后停止发送忙音，开始发送数据，而目的节点D则转而发送BTh忙音直到收到ACK，以保证数据接收。
Synergy MAC协议与前面几个协议不太一样[25]，每个节点也需要维护一个synergy Table，每栏有五个域，分别为源节点ID、最新侦听到该源节点的时刻Time、该节点与源节点的可用速率Rsr、目的节点ID以及源节点与目的节点间的数据速率Rsd。协作节点通过查表可以获取三个信道速率，从而根据是否能节省时间来决策是否参与协作，所有满足条件的潜在协作节点在RTS后一段时间内随机选择一个时隙发送标记自己地址的CTSr，选择最小时隙的则成为最终协作节点。目的节点根据是否收到CTSr判断是否采用协作，并设置CTSd中预留的More Fragments以区分协作、非协作模式。
2.3 单协作节点的协作MAC
使用单协作节点的协议比较简单，能快速选择协作节点，并且不会出现多个协作节点间的冲突问题，但单个协作节点有时可能质量不好，或不能参加协作，这样就会降低整个网络的协作性能。
基于CMAC协议和NCSW，文献[26]提出了CR（Cooperative Retransmission）-MAC协议。该协议有三点改进：
（1）区分协作帧和非协作帧，以避免模糊ACK/NAK问题；
（2）引入业务类别，协作帧先发送；
（3）根据即时信道状况选择最佳节点帮助发送节点重传。协作节点收到ACK则销毁相应帧的副本，若收到NAK则与发送节点协作重传。目的节点回复的NAK可以用来估计协作节点与目的节点之间的信道信噪比，候选协作节点计算退避时间，退避最短的成为最终协作节点。
在rDCF协议[27]中，每个节点侦听网络中的willing list来记录某个节点对的协作节点，发送数据时首先给协作节点发送控制分组，协作节点则将估计的与源节点间的信道速率通过控制分组发给目的节点，目的节点再根据自己的侦听结果获取相关三个信道的信息，通过CTS通知发方传输速率。节点提取CTS中的速率信息，可以知道收发方之间的信道状态，同时，节点通过侦听RTS、CTS的信号强度可以判断其与收发方之间的信道状态。所有节点在侦听过程若发现可以作为协作节点，则发送willing list，通知节点对更新协作节点表，供其在发送时选择。由于传输速率是可变的，发送节点无法预知将要发送的分组的传输速率，所以发送节点在发送RTS时并非预约整个过程时间，只控制分组交互的时间，后续数据发送的NAV可以根据通过控制分组获得的速率信息设置。这样可提高信道利用率，因为按非协作方式设置NAV时间更长。
在文献[28]提出的协作MAC协议中，源节点在发送消息前需要跟目的节点进行RTS/CTS握手以达到同步，编码采用速率{R1， … ， Rm}的速率匹配删余卷积码（RCPC），R1> R2> … > Rm。节点开始只发送编码序列的一个码率为R1的子序列x1，目的节点若能正确解码收到的序列y1，则无需协作，否则信道瑞利衰减系数高于门限节点成为潜在的协作节点，所有中继在K个微时隙中的每个微时隙以等概率pi发送HELLO消息给源节点，如果一个微时隙中只有一个中继节点发送消息，则竞争成功，否则失败。源节点从竞争成功的中继节点中随机选择一个中继节点发送子序列x2，x1∪x2形成码率为R2的序列。目的节点结合收到的y1、y2序列进行解码。如果解码错误，则回复NACK，重复中继竞争过程来选择一个中继节点在t3时隙发送，直到成功解码或码率为Rm。
2.4 多协作节点的协作MAC
选择多个协作节点可以提高接收节点处的信噪比，确保传输的成功率。如果只有一个协作节点，由于节点移动或者信道衰落等原因造成该单一协作节点无法提供协作，将会影响网络性能。使用多个协作节点就可以增加有节点参与协作的机率。
在文献[29]中，提出了一种利用虚拟多入单出协作思想的协议。源节点和目的节点都和多个协作节点组成协作群，源节点等待CTS超时后，则启动协作。节点都先给群内节点发送，然后一起发送，控制分组和数据分组都如此。为了能同时发送，协议采用了空时编码。
文献[30]以rDCF为基本框架提出了CODE协议，首先考虑使用两个可用协作节点，如果不存在两个协作节点，则退化为rDCF。当节点对互相有数据发送时，引入网络编码，协作节点将二者数据异或后一次发送，而不需要各发送一次，这样便节省了时间。源节点S发送数据时选择两个最好的节点R1、R2，发送CRTS1（Cooperative RTS），R1、R2收到CRTS1后各自产生新的CRTS，根据协作表的优先级，假设R1质量更好，则R1产生CRTS2，R2产生CRTS3，CRTS2先于CRTS3发送。D回复CCTS（Cooperative CTS），决定使用哪个协作节点、是否采用网络编码以及告诉S发送速率。根据不同的信道质量，比较各链路可支持的速率，D可能有以下四种选择：
（1）使用两个协作节点的速率比一个协作节点或直接传输都高；
（2）使用一个协作节点速率最高；
（3）直接传输速率最好；
（4）当节点D也有分组要发送给节点S，D需要判断是否要利用协作节点（1或2个）及网络编码来传输。
文献[31]所提出的CD-MAC与文献[29]的多入单出思想类似，只是CD-MAC的源节点和目的节点都只选用一个最好的协作节点。如果某个节点A在一段预设的时间内一直没有发送过数据，那么节点A发送一个HELLO消息，目的地址（address1）与源地址（address2）都为节点A，这样就能及时更新其邻节点中保存的关于节点A的信息。 3 结 语
无线系统的协作通信已经引起了很多研究者的兴趣，因为它可以提供比传统通信性能更可靠、容量更大的通信方式。然而，如前文所述，协作MAC协议必须合理设计才能发挥协作通信的优势，因此针对协作MAC的研究越来越多。本文总结了目前关于协作MAC的研究工作，并对已有的协作MAC协议进行分类讨论。虽然已取得不少成果，协作MAC协议仍有许多问题有待深入研究，比如接入公平性、能量均衡等。
参考文献
[1] W. M. Jang.Diversity Order and Coding Gain of General-Order Rectangular QAM in MIMO Relay With TAS/MRC in Nakagami-Fading[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology，2014， 63 （7）：3157-3166.
[2]维嘉，高孝平，谢显中.时间空间联合频谱检测认知协作分集系统的中断概率分析[J].信号处理， 2013， 29（2）：228-238.
[3]沈斌松，任文成.散射通信同频发射分集技术方案探讨[J].无线电通信技术， 2015， 41（3）：17-19， 82.
[4] J. Feng，R. Zhang，L. Hanzo，et al.Cooperative Medium Access Control Based on Spectrum Leasing[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology， 2014， 63（1）：297-307.
[5] H. Qin， R. Zhang， B. Li， et al.Distributed cooperative MAC for wireless networks based on network coding[C].Wireless Communications and Networking Conference （WCNC）， New Orleans， LA： IEEE，Mar.9-12，2015：2050-2055.
[6] T. Guo， R. A. Carrasco， W. L. Woo.Differentiated cooperative multiple access for multimedia communications over fading wireless networks[J].IET Commun.， 2009， 3（6）：1005-1015.
[7] N. Marchenko，C. Bettstetter.Cooperative ARQ With Relay Selection： An Analytical Framework Using Semi-Markov Processes[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology， 2014， 63（1）： 178-190.
[8] S. Shabdanov， P. Mitran， C.Rosenberg.Achieving Optimal Throughput in Cooperative Wireless Multihop Networks With Rate Adaptation and Continuous Power Control[J].IEEE Trans. on Wireless Communications，2014，13（7）： 3880-3891.
[9] T. M. Nagendrappa， F. Takawira.Queuing analysis of distributed and receiver-oriented sensor networks： distributed DS-CDMA-based medium access control protocol for wireless sensor networks[J].IET Wireless Sensor Systems，2013，3（1）： 69-79.
[10] B. Mainaud， V. Gauthier，H. Afifi.Cooperative communication for wireless sensors network： a mac protocol solution[C].2008 1st IFIP Wireless Days，Dubai，United arab emirates： IEEE， Nov. 2008：1-5.
[11] E. Molina， J. Matias， A. Astarloa， et al.Managing path diversity in layer 2 critical networks by using OpenFlow[C]. Network and Service Management （CNSM）， Barcelona， Spain： IEEE， 2015：394-397.
[12] J. A. Zarate， E. Kartsakli， Ch. Verikoukis， et al.Persistent RCSMA： a MAC protocol for a distributed cooperative ARQ scheme in wireless networks[Z].Eurasip Journal on Advances in Signal Processing， 2008：1-13.
[13] L. Xiong， L. Libman， G. Mao.Optimal strategies for cooperative MAC-Layer retransmission in wireless networks[C].IEEE Wireless Communications and Networking Conference， Las Vegas， USA： IEEE， 2008：1495-1500. [14] V. Mahinthan， J. W. Mark， X. Shen，et al.Partner selection based on optimal power allocation in cooperative-diversity systems[J].IEEE transactions on vehicular technology，2008， 57（1）： 511-520.
[15] Z. Zhou， S. Zhou，JH Cui，et al.Energy-efficient cooperative communication based on power control and selective single-relay in wireless sensor networks[J].IEEE Transactions on wireless communications， 2008， 7（8）： 3066-3078.
[16] Jin Huan， Wang Xinbing， Yu Hui，et al.C-MAC： A MAC protocol supporting cooperation in wireless[C].Proc. of WCNC’09， Budapest， Hungary： IEEE， Apr. 2009：1-6.
[17] G. Brante， R. D. Souza， J. Garcia-Frias.Spatial Diversity Using Analog Joint Source Channel Coding in Wireless Channels[J].IEEE Transactions on Communications， 2013， 61（1）： 301-311.
[18] P. Liu， Z. Tao， S. Narayanan，et al.CoopMAC： a cooperative MAC for wireless LANs[J].IEEE Journal on Selected Areas in Communications， 2007， 25（2）： 340-354.
[19] S. Dehnie， S. Tomasin.Detection of Selfish Nodes in Networks Using CoopMAC Protocol with ARQ[J].IEEE Transactions on Wireless Communications，2010，9（7）： 2328-2337.
[20] S. Sayed， Y. Yang ，H. Hu.CARD： cooperative access with relay’s data for multi-rate wireless Local Area Networks[C].IEEE International Conference on Communications （ICC’09）， Dresden， Germany： IEEE， 2009：1-6.
[21] Sayed Samir， Yang Yang， J.Xu.BTAC： A busy tone based cooperative mac protocol for wireless local area networks[C]. Proc. of 3rd International Conference on Communications and Networking， Hangzhou， China： IEEE， Aug. 2008：403-409.
[22] Yuan Yuan， Zheng Baoyu， Lin Wentao， et al.An opportunistic cooperative MAC protocol based on cross-layer design[C].Proc. of 2007 International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communications Systems， Xiamen， China： IEEE， Nov. 28-Dec.1， 2007：714-717.
[23] N. Li， N. Cheng， Y. Cai， et al.Performance analysis of a cooperative MAC based on opportunistic relaying for ad hoc networks[C].2010 International Conference on Wireless Communications and Signal Processing （WCSP）， Suzhou， China： IEEE， 2010：1-6.
[24] Chun-Ting Chou， Jun Yang， Dong Wang.Cooperative MAC protocol with automatic relay selection in distributed wireless networks[C].Proc. of IEEE PerCom’07， White Plains， NY， USA： IEEE， Mar. 2007：526–531.
[25] Tao Guo， Rolando Carrasco， Wai Lok Woo.Performance of a Cooperative Relay-Based Auto-Rate MAC Protocol for Wireless Ad Hoc Networks[C].Proc. of 2008 IEEE 67th Vehicular Technology conference Marina Bay， Singapore： IEEE， May 2008：11-15. [26] Hangguan Shan， Ping Wang， Weihua Zhuang， et al. Cross-layer cooperative triple busy tone multiple access for wireless networks[C].GLOBECOM’08， New Orleans， LA， USA：IEEE Global Telecommunications Conference，2008：1-5.
[27] G. Feng，W. Wang，J. Cai.Reliable Busy Tone Multiple Access Protocol for Safety Applications in Vehicular Ad Hoc Networks[C].2010 IEEE International Conference on Communications （ICC）， Cape Town： IEEE， 2010：1-5.
[28] P. Lin， J. Zhang， Q. Zhang， et al.Enabling the Femtocells： A Cooperation Framework for Mobile and Fixed-Line Operators[J].IEEE Transactions on Wireless Communications， 2013， 12（1）：158-167.
[29] W Suiadee，T Tingsanchali.A new cooperative communication MAC strategy for wireless ad hoc networks[C]. Proc. of 6th IEEE/ACIS International Conference on Computer and Information Science， ICIS 2007， Melbourne， Australia： IEEE， July 11-13， 2007：569-574.
[30] S. Kumar， H. Lim， H. Kim.Hierarchical MAC protocol with multi-channel allocation for enhancing IEEE 802.11ah relay networks[C].2015 International Conference on Wireless Communications and Mobile Computing， Dubrovnik， Croatia： IEEE， 2015：1458-1463.
[31] C. K. Lo， R. W. Heath， S. Vishwanath.Hybrid-ARQ in multihop networks with opportunistic relay selection[C].Proc. of IEEE International Conference on Acoustics， Speech and Signal Processing， Honolulu， HI， USA： IEEE，2007：15-20.
[32] R. Steinert， S. Gestrelius，D. Gillblad. A Distributed Spatio-Temporal Event Correlation Protocol for Multi-Layer Virtual Networks[C]. Global Telecommunications Conference （GLOBECOM 2011）， Houston， TX， USA： IEEE， 2011：1-5.
[33] J. Feng， R. Zhang， S. X. Ng， et al. Relay selection for energy-efficient cooperative media access control[C].Wireless Communications and Networking Conference （WCNC）， Cancun， Quintana Roo， Mexico： IEEE， 2011：287-292.
[34] Moh Sangman， Yu Chansu， Park Seung-Min， et al. CD-MAC： cooperative diversity MAC for robust communication in wireless ad hoc networks[C]. Proc. of 2007 IEEE International Conference on Communications， Glasgow， Scotland， UK： IEEE， 2007：3636-3641.
关键词：无线网络；协作通信；媒质接入控制；协作MAC
中图分类号：TP393.04 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）08-00-05
0 引 言
随着信息社会的发展，无线通信的应用越来越广泛。然而，无线信道的衰落严重影响了通信质量，如何抵抗衰落以提高传输可靠性是无线通信中的一个重要课题。实现分集的方法有时间分集、频率分集和空间分集。空间分集来源于MIMO系统[1]，通过在发射端/接收端安装多根天线来实现。多根天线在物理空间上要分开一定的距离，以保证信道的独立性。空间分集中，信号副本以空域冗余的形式到达接收端。然而由于多天线的局限性，A.Sendonaris等人提出了协作分集[2]，它的基本思想是系统中的每个移动终端都有一个或多个合作伙伴，合作伙伴之间有责任在传输自己信息的同时，帮助其伙伴传输信息。这样每个终端在传输信息的过程中既利用了自己又利用了合作伙伴的空间信道，从而获得空间分集增益。与非协作系统相比，采用协作方式能获得明显的性能增益。虽然协作分集在物理层可以提高性能，但如果上层协议设计不当，也无法利用物理层的优势来提高网络性能，所以如何设计高层协议显得十分关键[3]。物理层的分集增益能直接被MAC层利用，故协作MAC的设计尤为重要。文献[4]总结了设计协作MAC协议时需要考虑的一些重要问题，如是否协作，若协作，谁是协作节点，又如何选择，如何解决协作场景下的隐藏终端和暴露终端等问题。文献[5]也阐述了在网络中应用协作中继时需要考虑的问题，诸如协作伙伴选择、速率自适应、业务自适应和多跳协作等。这些问题还有待于更深入的研究，又因为协作MAC协议相比传统MAC协议可以大大改善性能，故关于协作MAC协议的研究目前已经引起很多研究者的极大兴趣。
1 协作MAC的基本思想
文献[4]中提出的协作MAC是一种主动协作方式，即试图通过协作节点（本文提到的协作伙伴和中继节点等与协作节点是同一概念）中继来完成两跳传输。而文献[6-8]则采用协作ARQ的思想，即只有在目的节点不能正确接收数据的情况下，才启用协作，让中继节点协作重传数据。这两种方式并不冲突，所以有时也会综合到一个协议中。文献[7]提出了一般性的协作ARQ思想，在这个思想基础上，文献[6]利用目的节点不同的回复区分接收失败是由碰撞还是衰落造成的，只有在衰落情况下才协作重传，文献[8]则将数据分成若干等长数据段，只重传发生错误的那部分，文献[9]的重传阶段提供多个时隙供正确收到分组的潜在协作节点竞争，目的节点反馈竞争结果，成功的节点则在下一帧数据段重传分组，而每帧的数据段都介于竞争时隙段与目的节点反馈段之间。潜在协作节点一直重复该过程，直到目的节点正确收到数据。
协作节点（Relay，Helper或Partner）的选择是协作MAC设计的重要问题，因为协作节点的质量（信道好坏、剩余能量多少、负载水平等）直接影响协作增益，选择不当很可能导致性能降低。文献[10]提出的协作节点选择方法是在网络确认过程中每个节点获取一个GI（Group Identifier），并向周围节点广播，确保任何两个邻节点的GI不同。节点发送分组时，先随机获取一个GI放入分组头，与该GI匹配的邻节点则成为中继节点。但是要成为中继节点，还必须经过链路状态评估。每个节点维护一个链路状态表，保存与所有邻节点之间的信道状态。中继节点通过接收信号强度衡量信道状态，只有协作传输信道状态好于直接传输时，才参与协作，转发数据分组。文献[11]则基于多径路由信息从邻节点中选择四个节点转发数据，并在MRTS中按照最短路径或最少分组数，抑或最少错误数设定四个节点的优先级。四个节点若成功收到MRTS，则按照优先级次序回复CTS，最早回复的则作为接收节点，其余节点退避。
当协作节点被选择后，如何接入信道参与协作也是设计协作MAC的关键。文献[12]中提出了一种协作节点坚持接入策略，多个候选协作节点执行退避接入，最先完成的成为最终协作节点。若失败，则重新退避后接入，直到成功。文献[13]介绍了一种基于简单的on/off衰落模型的等概中继方法，处于on状态的信道无衰落，而处于off状态的信道深度衰落，并且每个信道处于两种状态的概率是固定的。若直传信道处于off状态，则需要中继节点转发数据。每个侦听到数据分组的节点都以固定概率τ转发。使成功传输的概率最大化，可以求得中继节点最佳转发概率τ，并且能得到中继节点的最佳个数K。
能量问题也是需要在协作MAC设计时仔细考虑的重点，因为协作节点不但发送自己的数据，同时还转发伙伴的数据，这就增加了自己的功耗，特别是对于以电池作为能源的移动终端来说，节能考虑十分必要。文献[14]提出了关于功率分配的OPA（Optimal Power Allocation）和EPA（Equal Power Allocation）策略。根据OPA或EPA，可以得到最大单位能量、节省单位能量与中继节点的位置关系，根据这些关系可以最佳地分配功率。文献[15]也介绍了两种功率分配的方法，分别为最小分组平均耗能和最大网络生存时间方法。前者使每个分组传输消耗的能量最小，后者则使得剩余能量最小的节点能量最大化。潜在中继节点根据目标函数和约束条件求出自己以及相应源节点的发送功率，并求得竞争退避时间。在数据传输阶段，一般的协作模式总是把数据发给协作节点，然后由协作节点来转发。但也可以把数据直接发给目的节点，协作节点转发的数据是通过侦听得到的。目的节点接收数据时，有些协议考虑采用合并技术[16]，从而提高信噪比，达到更好的性能。此外，针对不同网络或不同应用的不同特点和性能要求，需要考虑的问题也不一样。例如，无线工业网络不同于一般的无线网络，其要求同时满足实时性和可靠性，并且分组基本较短，因此无控制分组的协作MAC更合理[17]。 2 典型协作MAC
以上介绍了协作MAC的基本思想，以及需要考虑的一些问题，目前已有不少研究提出了一些协作MAC，下面将对现有的一些协作MAC进行归纳分类，并作出简要介绍。
2.1 协作节点选择机制类协议
发方预选协作节点在这类协作节点选择机制的协议中，节点需维护一个记录作为自己协作节点的信息表，在需要发送数据分组时，从表中选择最好的（可以有多种依据，如最小距离、最小干扰、最大速率等）协作节点，然后发出邀请。选择的协作节点可以是一个，也可以是多个。
Rsh是源节点与协作节点之间的速率，Rhd是协作节点与目的节点之间的速率，Rsd是源节点与目的节点之间的速率。节点若有分组发送，则在CoopTable中搜索传输时间最短的协作节点，并发送CoopRTS，其中含有协作节点ID、Rsh、Rhd信息。如果找不到合适的helper，则使用常规的802.11模式。协作节点在Rsh、Rhd仍有效时，在收到CoopRTS后发送HTS。目的节点收到自己MAC地址的CoopRTS，等待相应的HTS，然后回复CTS，源节点成功收到CTS后以速率Rsh发送给协作节点，之后由协作节点以速率Rhd发送给目的节点。
CARD（Cooperative Access with Relay’s Data，CARD）协议[19]类似CoopMAC，也是通过侦听RTS/CTS/DATA估计或获取速率信息，用以维护一个类似CoopTable的relay-weights，记录中继节点的MAC地址以及权重值，即计算得到的可节省时间。与CoopMAC不同的是，CARD中RTS指定的中继节点是在RTS/CTS成功交互后才发送RCTS参与协作。CARD中的RTS只有源节点与目的节点之间的速率，而没有中继节点的两跳速率，并且只用2个比特表示四种速率。ACK用2比特表示成功收到源节点和（或）目的节点数据或者都没有收到。其不同之处在于中继节点发送完源节点的数据后，可以接着发送自己的数据（必须与源节点数据分组的目的地址相同），而不用重复RTS/CTS交互。
类似CoopMAC，文献[20]提出的BTAC协议只是把RTH换成一个时隙的忙音（busy tone），并且RTS/CTS预约的NAV不再是到ACK结束，而是到CTS结束。节点需维护CoopTable和look-up 表，look-up表记录同一BSS或邻节点地址。BTAC有非协作、协作两种模式，控制分组分别为RTS/CTS、MRTS/MCTS，BTAC利用type、subtype 值来区分MRTS与RTS。MRTS将接收地址和发送地址异或，侦听到的节点将该字段与自己的地址异或，再查询look-up表，若存在则说明自己等待接收MCTS。
CO-MAC协议[21]也需要维护一个协作节点表，不同于CoopTable，该表只有协作节点地址、与协作节点间信道增益和该信息记录时间三项信息。节点通过测量侦听到的RTS/CTS分组信号强度，计算即时无线信道信息h。节点S有数据发送给节点D时，首先检查中继节点表，选择节点S与中继节点R之间信道状态最好的中继节点。中继节点R收到RTS后，检查自己是否可以为节点S转发信息，如果可以，则在SIFS时间后发送RC（Relay Confirmation）给节点S、D；若不可以，节点R保持空闲。目的节点D收到RC后，利用信道信息hs，d、hr，d计算Pf、Pr，最终计算吞吐量Tr，只有Tr>T时，目的节点D才决定使用中继节点R。完成决策后，节点D利用CTS告知节点S是否采用节点R作为中继。
Pf为节点S发送成功的概率，t为一次完整传输所需时间，包括RTS、CTS等控制帧的时间。Pr为中继节点转发成功概率，ts为直接传输成功的传输时间，tr为需要中继节点转发数据时的传输时间。如果中继节点R正确接收数据帧，则侦听是否有ACK。如果两个SIFS 时间后没有侦听到ACK，则说明目的节点D接收失败，所以节点R转发数据给节点D。若侦听到ACK则说明目的节点D已正确收到数据帧，中继节点R无需转发数据，删除收到的数据帧。
2.2 潜在协作节点竞争
这类协作MAC协议不像上述MAC协议那样通过协作节点在发起数据传输时指定选择的一个或多个协作节点，而是潜在协作节点通过侦听节点对的传输，通过一定的判断算法判断自己是否能够为这对通信节点提供协作，如果可以则按照相应方式竞争成为协作节点。
文献[22]以802.11协议为基础，提出了CMAC-ARS（Automatic Relay Selection）协议。潜在协作节点通过侦听RTS、CTS帧获取源节点、目的节点之间的目标速率Rd以及与源节点、目的节点之间的链路质量SNRsr、SNRrd，根据下式判断是否可以作为中继节点：
满足以上条件的节点在收到RTS和CTS后发送RRTS，源节点收到RRTS后启动三方握手，RRTS通过NAV来预约周边信道。若Ci≥γRd，则在两个忙音时隙各发送一个忙音；若Ci<γRd，则只在第一时隙没有忙音时才在第二个忙音时隙发送忙音。协作节点等概率地在忙音时隙后的N个时隙中的一个时隙发送RRTS。忙音可起到3个作用：
（1）源节点若没有收到忙音则启动非协作传输，不必等到SIFS加N个时隙时间，减小了时延；
（2）协作节点分成两部分，可以减小碰撞概率；
（3）忙音可以被更广范围的节点检测到，减小潜在中继的隐终端问题的影响。
CRABR协议[23]通过侦听RTS/CTS可以估计与收发节点的信道状态，并且可以从CTS中提取收发节点之间的发送速率。节点根据信道状态信息可以得出各链路支持的速率，从而计算直接传输、简单中继或协作中继所需时间，简单中继即接收处不合并信号，而协作中继则需要合并信号，所以协作节点转发速率必须与发送节点速率一致。如果通过采用简单中继或协作中继可以节省时间，节点就将自己视为候选协作节点。候选协作节点在N个时隙内采用p坚持退避策略发送RTR（Ready to Relay），能够达到更高传输速率的候选节点坚持接入的概率p越大。发送节点若在收到CTS后M个退避时隙内没有协作节点发送RTR，则采用直接传输。CRBAR协议采用信道预约取消机制。数据传输完成后，接收节点采用ACK取消不必要的信道预约，并通知邻节点信道空闲。 文献[24]基于DBTMA提出了CTBTMA，发送忙音BTt和接收忙音BTr，并增加协作节点忙音BTh以避免在协作节点处的碰撞。源节点S发送RTS，并同时发送BTt忙音，目的节点D回复CTS，并发送BTr忙音，潜在协作节点则根据侦听到的信道状态发送相应长度的BTh忙音，持续时间最长的则成为最终协作节点，然后发送RTH分组，并发送BTh忙音直到收到ACK。节点S收到RTH后停止发送忙音，开始发送数据，而目的节点D则转而发送BTh忙音直到收到ACK，以保证数据接收。
Synergy MAC协议与前面几个协议不太一样[25]，每个节点也需要维护一个synergy Table，每栏有五个域，分别为源节点ID、最新侦听到该源节点的时刻Time、该节点与源节点的可用速率Rsr、目的节点ID以及源节点与目的节点间的数据速率Rsd。协作节点通过查表可以获取三个信道速率，从而根据是否能节省时间来决策是否参与协作，所有满足条件的潜在协作节点在RTS后一段时间内随机选择一个时隙发送标记自己地址的CTSr，选择最小时隙的则成为最终协作节点。目的节点根据是否收到CTSr判断是否采用协作，并设置CTSd中预留的More Fragments以区分协作、非协作模式。
2.3 单协作节点的协作MAC
使用单协作节点的协议比较简单，能快速选择协作节点，并且不会出现多个协作节点间的冲突问题，但单个协作节点有时可能质量不好，或不能参加协作，这样就会降低整个网络的协作性能。
基于CMAC协议和NCSW，文献[26]提出了CR（Cooperative Retransmission）-MAC协议。该协议有三点改进：
（1）区分协作帧和非协作帧，以避免模糊ACK/NAK问题；
（2）引入业务类别，协作帧先发送；
（3）根据即时信道状况选择最佳节点帮助发送节点重传。协作节点收到ACK则销毁相应帧的副本，若收到NAK则与发送节点协作重传。目的节点回复的NAK可以用来估计协作节点与目的节点之间的信道信噪比，候选协作节点计算退避时间，退避最短的成为最终协作节点。
在rDCF协议[27]中，每个节点侦听网络中的willing list来记录某个节点对的协作节点，发送数据时首先给协作节点发送控制分组，协作节点则将估计的与源节点间的信道速率通过控制分组发给目的节点，目的节点再根据自己的侦听结果获取相关三个信道的信息，通过CTS通知发方传输速率。节点提取CTS中的速率信息，可以知道收发方之间的信道状态，同时，节点通过侦听RTS、CTS的信号强度可以判断其与收发方之间的信道状态。所有节点在侦听过程若发现可以作为协作节点，则发送willing list，通知节点对更新协作节点表，供其在发送时选择。由于传输速率是可变的，发送节点无法预知将要发送的分组的传输速率，所以发送节点在发送RTS时并非预约整个过程时间，只控制分组交互的时间，后续数据发送的NAV可以根据通过控制分组获得的速率信息设置。这样可提高信道利用率，因为按非协作方式设置NAV时间更长。
在文献[28]提出的协作MAC协议中，源节点在发送消息前需要跟目的节点进行RTS/CTS握手以达到同步，编码采用速率{R1， … ， Rm}的速率匹配删余卷积码（RCPC），R1> R2> … > Rm。节点开始只发送编码序列的一个码率为R1的子序列x1，目的节点若能正确解码收到的序列y1，则无需协作，否则信道瑞利衰减系数高于门限节点成为潜在的协作节点，所有中继在K个微时隙中的每个微时隙以等概率pi发送HELLO消息给源节点，如果一个微时隙中只有一个中继节点发送消息，则竞争成功，否则失败。源节点从竞争成功的中继节点中随机选择一个中继节点发送子序列x2，x1∪x2形成码率为R2的序列。目的节点结合收到的y1、y2序列进行解码。如果解码错误，则回复NACK，重复中继竞争过程来选择一个中继节点在t3时隙发送，直到成功解码或码率为Rm。
2.4 多协作节点的协作MAC
选择多个协作节点可以提高接收节点处的信噪比，确保传输的成功率。如果只有一个协作节点，由于节点移动或者信道衰落等原因造成该单一协作节点无法提供协作，将会影响网络性能。使用多个协作节点就可以增加有节点参与协作的机率。
在文献[29]中，提出了一种利用虚拟多入单出协作思想的协议。源节点和目的节点都和多个协作节点组成协作群，源节点等待CTS超时后，则启动协作。节点都先给群内节点发送，然后一起发送，控制分组和数据分组都如此。为了能同时发送，协议采用了空时编码。
文献[30]以rDCF为基本框架提出了CODE协议，首先考虑使用两个可用协作节点，如果不存在两个协作节点，则退化为rDCF。当节点对互相有数据发送时，引入网络编码，协作节点将二者数据异或后一次发送，而不需要各发送一次，这样便节省了时间。源节点S发送数据时选择两个最好的节点R1、R2，发送CRTS1（Cooperative RTS），R1、R2收到CRTS1后各自产生新的CRTS，根据协作表的优先级，假设R1质量更好，则R1产生CRTS2，R2产生CRTS3，CRTS2先于CRTS3发送。D回复CCTS（Cooperative CTS），决定使用哪个协作节点、是否采用网络编码以及告诉S发送速率。根据不同的信道质量，比较各链路可支持的速率，D可能有以下四种选择：
（1）使用两个协作节点的速率比一个协作节点或直接传输都高；
（2）使用一个协作节点速率最高；
（3）直接传输速率最好；
（4）当节点D也有分组要发送给节点S，D需要判断是否要利用协作节点（1或2个）及网络编码来传输。
文献[31]所提出的CD-MAC与文献[29]的多入单出思想类似，只是CD-MAC的源节点和目的节点都只选用一个最好的协作节点。如果某个节点A在一段预设的时间内一直没有发送过数据，那么节点A发送一个HELLO消息，目的地址（address1）与源地址（address2）都为节点A，这样就能及时更新其邻节点中保存的关于节点A的信息。 3 结 语
无线系统的协作通信已经引起了很多研究者的兴趣，因为它可以提供比传统通信性能更可靠、容量更大的通信方式。然而，如前文所述，协作MAC协议必须合理设计才能发挥协作通信的优势，因此针对协作MAC的研究越来越多。本文总结了目前关于协作MAC的研究工作，并对已有的协作MAC协议进行分类讨论。虽然已取得不少成果，协作MAC协议仍有许多问题有待深入研究，比如接入公平性、能量均衡等。
参考文献
[1] W. M. Jang.Diversity Order and Coding Gain of General-Order Rectangular QAM in MIMO Relay With TAS/MRC in Nakagami-Fading[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology，2014， 63 （7）：3157-3166.
[2]维嘉，高孝平，谢显中.时间空间联合频谱检测认知协作分集系统的中断概率分析[J].信号处理， 2013， 29（2）：228-238.
[3]沈斌松，任文成.散射通信同频发射分集技术方案探讨[J].无线电通信技术， 2015， 41（3）：17-19， 82.
[4] J. Feng，R. Zhang，L. Hanzo，et al.Cooperative Medium Access Control Based on Spectrum Leasing[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology， 2014， 63（1）：297-307.
[5] H. Qin， R. Zhang， B. Li， et al.Distributed cooperative MAC for wireless networks based on network coding[C].Wireless Communications and Networking Conference （WCNC）， New Orleans， LA： IEEE，Mar.9-12，2015：2050-2055.
[6] T. Guo， R. A. Carrasco， W. L. Woo.Differentiated cooperative multiple access for multimedia communications over fading wireless networks[J].IET Commun.， 2009， 3（6）：1005-1015.
[7] N. Marchenko，C. Bettstetter.Cooperative ARQ With Relay Selection： An Analytical Framework Using Semi-Markov Processes[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology， 2014， 63（1）： 178-190.
[8] S. Shabdanov， P. Mitran， C.Rosenberg.Achieving Optimal Throughput in Cooperative Wireless Multihop Networks With Rate Adaptation and Continuous Power Control[J].IEEE Trans. on Wireless Communications，2014，13（7）： 3880-3891.
[9] T. M. Nagendrappa， F. Takawira.Queuing analysis of distributed and receiver-oriented sensor networks： distributed DS-CDMA-based medium access control protocol for wireless sensor networks[J].IET Wireless Sensor Systems，2013，3（1）： 69-79.
[10] B. Mainaud， V. Gauthier，H. Afifi.Cooperative communication for wireless sensors network： a mac protocol solution[C].2008 1st IFIP Wireless Days，Dubai，United arab emirates： IEEE， Nov. 2008：1-5.
[11] E. Molina， J. Matias， A. Astarloa， et al.Managing path diversity in layer 2 critical networks by using OpenFlow[C]. Network and Service Management （CNSM）， Barcelona， Spain： IEEE， 2015：394-397.
[12] J. A. Zarate， E. Kartsakli， Ch. Verikoukis， et al.Persistent RCSMA： a MAC protocol for a distributed cooperative ARQ scheme in wireless networks[Z].Eurasip Journal on Advances in Signal Processing， 2008：1-13.
[13] L. Xiong， L. Libman， G. Mao.Optimal strategies for cooperative MAC-Layer retransmission in wireless networks[C].IEEE Wireless Communications and Networking Conference， Las Vegas， USA： IEEE， 2008：1495-1500. [14] V. Mahinthan， J. W. Mark， X. Shen，et al.Partner selection based on optimal power allocation in cooperative-diversity systems[J].IEEE transactions on vehicular technology，2008， 57（1）： 511-520.
[15] Z. Zhou， S. Zhou，JH Cui，et al.Energy-efficient cooperative communication based on power control and selective single-relay in wireless sensor networks[J].IEEE Transactions on wireless communications， 2008， 7（8）： 3066-3078.
[16] Jin Huan， Wang Xinbing， Yu Hui，et al.C-MAC： A MAC protocol supporting cooperation in wireless[C].Proc. of WCNC’09， Budapest， Hungary： IEEE， Apr. 2009：1-6.
[17] G. Brante， R. D. Souza， J. Garcia-Frias.Spatial Diversity Using Analog Joint Source Channel Coding in Wireless Channels[J].IEEE Transactions on Communications， 2013， 61（1）： 301-311.
[18] P. Liu， Z. Tao， S. Narayanan，et al.CoopMAC： a cooperative MAC for wireless LANs[J].IEEE Journal on Selected Areas in Communications， 2007， 25（2）： 340-354.
[19] S. Dehnie， S. Tomasin.Detection of Selfish Nodes in Networks Using CoopMAC Protocol with ARQ[J].IEEE Transactions on Wireless Communications，2010，9（7）： 2328-2337.
[20] S. Sayed， Y. Yang ，H. Hu.CARD： cooperative access with relay’s data for multi-rate wireless Local Area Networks[C].IEEE International Conference on Communications （ICC’09）， Dresden， Germany： IEEE， 2009：1-6.
[21] Sayed Samir， Yang Yang， J.Xu.BTAC： A busy tone based cooperative mac protocol for wireless local area networks[C]. Proc. of 3rd International Conference on Communications and Networking， Hangzhou， China： IEEE， Aug. 2008：403-409.
[22] Yuan Yuan， Zheng Baoyu， Lin Wentao， et al.An opportunistic cooperative MAC protocol based on cross-layer design[C].Proc. of 2007 International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communications Systems， Xiamen， China： IEEE， Nov. 28-Dec.1， 2007：714-717.
[23] N. Li， N. Cheng， Y. Cai， et al.Performance analysis of a cooperative MAC based on opportunistic relaying for ad hoc networks[C].2010 International Conference on Wireless Communications and Signal Processing （WCSP）， Suzhou， China： IEEE， 2010：1-6.
[24] Chun-Ting Chou， Jun Yang， Dong Wang.Cooperative MAC protocol with automatic relay selection in distributed wireless networks[C].Proc. of IEEE PerCom’07， White Plains， NY， USA： IEEE， Mar. 2007：526–531.
[25] Tao Guo， Rolando Carrasco， Wai Lok Woo.Performance of a Cooperative Relay-Based Auto-Rate MAC Protocol for Wireless Ad Hoc Networks[C].Proc. of 2008 IEEE 67th Vehicular Technology conference Marina Bay， Singapore： IEEE， May 2008：11-15. [26] Hangguan Shan， Ping Wang， Weihua Zhuang， et al. Cross-layer cooperative triple busy tone multiple access for wireless networks[C].GLOBECOM’08， New Orleans， LA， USA：IEEE Global Telecommunications Conference，2008：1-5.
[27] G. Feng，W. Wang，J. Cai.Reliable Busy Tone Multiple Access Protocol for Safety Applications in Vehicular Ad Hoc Networks[C].2010 IEEE International Conference on Communications （ICC）， Cape Town： IEEE， 2010：1-5.
[28] P. Lin， J. Zhang， Q. Zhang， et al.Enabling the Femtocells： A Cooperation Framework for Mobile and Fixed-Line Operators[J].IEEE Transactions on Wireless Communications， 2013， 12（1）：158-167.
[29] W Suiadee，T Tingsanchali.A new cooperative communication MAC strategy for wireless ad hoc networks[C]. Proc. of 6th IEEE/ACIS International Conference on Computer and Information Science， ICIS 2007， Melbourne， Australia： IEEE， July 11-13， 2007：569-574.
[30] S. Kumar， H. Lim， H. Kim.Hierarchical MAC protocol with multi-channel allocation for enhancing IEEE 802.11ah relay networks[C].2015 International Conference on Wireless Communications and Mobile Computing， Dubrovnik， Croatia： IEEE， 2015：1458-1463.
[31] C. K. Lo， R. W. Heath， S. Vishwanath.Hybrid-ARQ in multihop networks with opportunistic relay selection[C].Proc. of IEEE International Conference on Acoustics， Speech and Signal Processing， Honolulu， HI， USA： IEEE，2007：15-20.
[32] R. Steinert， S. Gestrelius，D. Gillblad. A Distributed Spatio-Temporal Event Correlation Protocol for Multi-Layer Virtual Networks[C]. Global Telecommunications Conference （GLOBECOM 2011）， Houston， TX， USA： IEEE， 2011：1-5.
[33] J. Feng， R. Zhang， S. X. Ng， et al. Relay selection for energy-efficient cooperative media access control[C].Wireless Communications and Networking Conference （WCNC）， Cancun， Quintana Roo， Mexico： IEEE， 2011：287-292.
[34] Moh Sangman， Yu Chansu， Park Seung-Min， et al. CD-MAC： cooperative diversity MAC for robust communication in wireless ad hoc networks[C]. Proc. of 2007 IEEE International Conference on Communications， Glasgow， Scotland， UK： IEEE， 2007：3636-3641.