一種基于mimo傳輸機(jī)制的多信道多址接入方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是多輸入多輸出傳輸機(jī)制。
【背景技術(shù)】
[000引 目前，由于WLAN的方便性及其靈活性等特點(diǎn)，已經(jīng)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。然而 隨著移動(dòng)用戶數(shù)量的持續(xù)增長(zhǎng)W及用戶對(duì)大帶寬業(yè)務(wù)需求的不斷增加，如視頻會(huì)議等大帶 寬業(yè)務(wù)，信道資源變得愈發(fā)緊張。因此，如何最大程度地使用目前有限的信道資源，已成為 WLAN中最為關(guān)注的問(wèn)題之一。
[0003] 目前，傳統(tǒng)基于IE邸802. 11的單信道多址接入方法已經(jīng)無(wú)法有效地滿足 日益增長(zhǎng)的大帶寬業(yè)務(wù)需求。因而，為了更加有效地使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的多信道資 源，如IEEE802. 11a標(biāo)準(zhǔn)中提供了 12個(gè)非重疊信道，人們提出了多信道的多址接入 MMAC(Multi-channelMAC)技術(shù)，進(jìn)而使得不同的數(shù)據(jù)傳輸可同時(shí)在不同的信道中無(wú)干擾 地進(jìn)行，從而提升系統(tǒng)吞吐量。目前，人們已經(jīng)針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景提出了多種MMAC，主要 包括W下S類；（1)基于跳頻的MMAC; (2)基于時(shí)隙劃分的MMAC; (3)基于公共控制信道的 MMAC。其中在（1)和（2)該兩類MMAC中，需要實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)時(shí)間同步，該并不利于在WLAN中使 用。而基于公共控制信道的MMAC是適用于WLAN的一類多信道MAC協(xié)議，其中化ih-Lin和 化inh-Yu等人提出的DCA值ynamic化annelAssignment)協(xié)議最具代表性的現(xiàn)有技術(shù)之 〇
[0004] 在DCA協(xié)議中，所有節(jié)點(diǎn)配備了兩套獨(dú)立的收發(fā)天線，其中一套收發(fā)機(jī)固定在一 個(gè)公共的控制信道上進(jìn)行偵聽(tīng)并傳輸控制分組，當(dāng)在公共控制信道上通過(guò)交互控制信息完 成數(shù)據(jù)信道的選擇后，將另一套收發(fā)機(jī)調(diào)整到協(xié)商好的數(shù)據(jù)信道上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。相對(duì)于 IE邸802. 11單信道MAC協(xié)議，DCA可獲得更高的吞吐量性能。但是，由于在DCA協(xié)議中，所 有節(jié)點(diǎn)均在同一個(gè)公共控制信道上通過(guò)IE邸802. 11DCF機(jī)制進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)并傳輸控制分組， 因此當(dāng)可用信道數(shù)足夠多時(shí)，隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增大，控制信道迅速達(dá)到飽和，進(jìn)而成為該協(xié) 議的性能瓶頸。本發(fā)明提出了一個(gè)將MIM0傳輸機(jī)制應(yīng)用于DCA協(xié)議來(lái)解決該瓶頸問(wèn)題的 方案，仿真結(jié)果表明本發(fā)明很好的解決了該問(wèn)題，大幅度提升了網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能。
[0005] 隨著WLAN中的大規(guī)模普及和各種大帶寬業(yè)務(wù)的不斷增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的IE邸802. 11標(biāo) 準(zhǔn)已無(wú)法提供足夠的帶寬來(lái)滿足該些大帶寬業(yè)務(wù)的需求，因而多信道多址接入技術(shù)正備受 關(guān)注。但是，針對(duì)適用于WLAN的基于公共控制信道的DCA協(xié)議而言，其相比于IE邸802. 11 單信道MC，能夠提供更高的帶寬，但是在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較大的情況下，其控制信道達(dá)到飽和成 為系統(tǒng)吞吐量的瓶頸，因此仍然無(wú)法很好滿足大帶寬業(yè)務(wù)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利旨在利用多輸入多輸出MIM0(Multiple-Input Multiple-Ou化ut)傳輸技術(shù)，在不需要網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步并且不引入額外開(kāi)銷的前提下，解決 DCA協(xié)議存在的控制信道瓶頸問(wèn)題，進(jìn)一步提高系統(tǒng)吞吐量性能。
[0007] 本發(fā)明包括兩大階段；競(jìng)爭(zhēng)階段和傳輸階段。在競(jìng)爭(zhēng)階段中，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn) 通過(guò)分別復(fù)用自己的數(shù)據(jù)天線，并與控制天線形成2X2MIMO,進(jìn)而在公共控制信道上按照IE邸802. 11分布式協(xié)調(diào)功能DCF值istributedCoordinationF^mction)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行信道競(jìng) 爭(zhēng)。當(dāng)信道競(jìng)爭(zhēng)成功后，源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)通過(guò)2x2MIM0的方式交互請(qǐng)求發(fā)送RTS(Request toSend)、允許發(fā)送CTS(ClearToSend)和預(yù)留RES(Reservation)信息，完成對(duì)數(shù)據(jù)信道 的選擇W及數(shù)據(jù)傳輸時(shí)段DTP值ataTransmissionPeriod)時(shí)長(zhǎng)的確認(rèn)；在傳輸階段中，源 節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)通過(guò)復(fù)用自己的控制天線，并與數(shù)據(jù)天線構(gòu)成2X2MIM0,在協(xié)商好的數(shù)據(jù)信 道上傳輸數(shù)據(jù)分組。
[000引在本發(fā)明的技術(shù)方案中，收發(fā)節(jié)點(diǎn)對(duì)通過(guò)復(fù)用各自的控制天線和數(shù)據(jù)天線，組成 一對(duì)2x2的MIM0天線，并交替工作在控制信道和數(shù)據(jù)信道上，每經(jīng)過(guò)一次W2X2MIM0方式 的控制分組RTS/CTS/RES的交換后，收發(fā)節(jié)點(diǎn)將各自的收發(fā)天線同時(shí)切換至協(xié)商好的數(shù)據(jù) 信道上，同樣W2X2MIM0的方式完成數(shù)據(jù)分組的傳輸。
[0009] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案詳細(xì)實(shí)施步驟如下：
[0010] 步驟1 ;本發(fā)明提出的多信道多址接入方法假設(shè)在網(wǎng)絡(luò)中有K+1個(gè)可用信道，其中 1個(gè)為公共控制信道CCH(CommonControl化annel)，其余K個(gè)為等帶寬的數(shù)據(jù)信道，分別 表示為DH。i= 1，...，K，每個(gè)節(jié)點(diǎn)配備兩副半雙工天線：控制天線和數(shù)據(jù)天線；
[0011] 在初始狀態(tài)，所有節(jié)點(diǎn)均將自己的兩套收發(fā)天線放置在控制信道上，構(gòu)成2X2MIM0 并偵聽(tīng)控制信息，當(dāng)節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，轉(zhuǎn)入步驟2 ;
[0012] 步驟2 ;發(fā)送節(jié)點(diǎn)在控制信道上按照IE邸802. 11分布式協(xié)調(diào)功能 DCF值istributedCoordinationF^mction)協(xié)議進(jìn)行二進(jìn)制指數(shù)退避競(jìng)爭(zhēng)信道，當(dāng)信道競(jìng) 爭(zhēng)成功后轉(zhuǎn)入步驟3,否則停留在步驟2中繼續(xù)競(jìng)爭(zhēng)；
[001引步驟3 ;發(fā)送節(jié)點(diǎn)通過(guò)2x2MIM0的方式發(fā)送請(qǐng)求發(fā)送RTS(RequesttoSend)分組， 并等待接收節(jié)點(diǎn)回復(fù)的允許發(fā)送CTS(ClearToSend)分組，該CTS分組同樣W2X2MIM0的 方式傳輸，若在預(yù)定時(shí)間內(nèi)收到CTS分組則轉(zhuǎn)入步驟4,此時(shí)完成了數(shù)據(jù)信道的協(xié)商，否則 轉(zhuǎn)入步驟2 ;
[0014] 本發(fā)明采用的RTS帖格式中，添加了用于指示數(shù)據(jù)信道空閑與否狀態(tài)的字段， 即增加了 3個(gè)字節(jié)的"信息控制"字段，其中4比特用于指示"數(shù)據(jù)傳輸時(shí)段DTP值ata TransmissionPeriod)"長(zhǎng)度，其余20比特為"可用數(shù)據(jù)信道信息"字段，用于指示數(shù)據(jù)信 道1~20的空閑與否的信息；
[0015] 本發(fā)明采用的CTS帖格式中，添加了用于指示所選擇數(shù)據(jù)信道的字段，即增加2字 節(jié)的"信息控制"字段，其中4比特用于指示"DTP"長(zhǎng)度，其余12比特為"選擇的數(shù)據(jù)信道 標(biāo)號(hào)"字段，用于指示所協(xié)商好的數(shù)據(jù)信道標(biāo)號(hào)信息；
[0016] 步驟4 ;發(fā)送節(jié)點(diǎn)收到CTS分組后，在公共控制信道上通過(guò)2X2MIM0的方式發(fā)送預(yù) 留RES(Reservation)分組，RES帖格式與步驟3中CTS帖格式的定義相同，將在步驟3所 協(xié)商的數(shù)據(jù)信道W及DTP信息告知給其鄰居節(jié)點(diǎn)，之后轉(zhuǎn)入步驟5 ;
[0017] 步驟5;當(dāng)RES分組傳輸完成后，發(fā)送節(jié)點(diǎn)與接收節(jié)點(diǎn)均將自己的兩套收發(fā)天線同 時(shí)切換至步驟3協(xié)商的數(shù)據(jù)信道上，發(fā)送節(jié)點(diǎn)在DTP內(nèi)W2X2MIM0的方式發(fā)送化ta分組并 等待確認(rèn)ACK(Acknowledgement)回復(fù)，ACK分組也是通過(guò)2x2MIM0的方式發(fā)送；若在預(yù)定 時(shí)間內(nèi)收到ACK回復(fù)，則轉(zhuǎn)入步驟6,否則轉(zhuǎn)入步驟2 ;
[001引步驟6 ;發(fā)送節(jié)點(diǎn)判斷是否是本DTP中的最后一個(gè)化ta分組，若不是，則繼續(xù)w2X2MIMO的方式發(fā)送下一個(gè)化ta分組并等待ACK，否則表明化ta分組發(fā)送完成，那么發(fā)送 節(jié)點(diǎn)與接收節(jié)點(diǎn)再次將自己的兩套收發(fā)天線切換回到控制信道上偵聽(tīng)，直至有新的數(shù)據(jù)發(fā) 送或接收需求。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可在支持多信道網(wǎng)卡的固件中實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也可W 實(shí)現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)程序中；大幅度提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量；由于采用分布式的工作方式，無(wú)須中屯、控 制節(jié)點(diǎn)及全網(wǎng)時(shí)同步。因此本發(fā)明通過(guò)采用2*2MIMO的傳輸方式來(lái)傳輸控制分組和數(shù)據(jù)分 組，帶來(lái)了顯著的空間復(fù)用增益，進(jìn)而大幅度提升了系統(tǒng)性能，即提升了網(wǎng)絡(luò)吞吐量并降低 了端到端時(shí)延。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是技術(shù)方案原理，其中SIFS是短帖間間隔SiortInter-frameSpace, DIFS是分布式帖間間隙DistributedInter-frameSpace,DTP是數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間段Data TransmissionPeriod,服退避，即Back-off，ts表示進(jìn)入傳輸階段并開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí) 刻。
[0021]