[發明專利]用于具有非集中式介質訪問控制的網絡的接收器和發射器

無效

• 申請號: 200580048701.1
• 申請日: 2005-02-25
• 公開（公告）號: CN101129022A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 羅伯特·維爾扎曼;克里斯蒂安·貝蒂斯特爾;克里斯蒂安·哈特曼;格爾哈德·鮑奇;卡特薩托?！焯K米
• 申請（專利權）人: 株式會社NTT都科摩
• 主分類號: H04L12/28
• 分類號: H04L12/28
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 李玲

技術領域

本發明涉及通過通信網絡進行數據傳輸的領域，尤其涉及介質訪問控制領域。

背景技術

在無線網絡中，多個設備一般共享相同的傳輸介質或信道。這就產生了介質訪問的問題：如果兩個或多個設備在相同的時間訪問共享介質，則這些設備的傳輸將會彼此干擾，從而產生沖突并降低系統性能。介質訪問控制(MAC)的功能是通過定義使設備以有序和有效的方式彼此進行通信的規則，來協調對共享介質的訪問。MAC協議在確保有效公平地共享稀缺的無線帶寬方面起著重要的作用。

可以將MAC協議廣泛地分為兩類：集中式方案和分布式方案。在具有基礎設施的移動網絡中，例如，在GSM和UMTS中，特別地以集中式方式控制介質訪問。專用的網絡實體，例如基站，為移動設備分配時隙或碼，從而避免了沖突。

在無基礎設施(infrastructure-less)的移動網絡中，即所謂的自組織網絡(ad?hoc?network)中，則必須以分布式方式執行MAC。移動節點必須將沖突降低到最小而不需完全了解所處的網絡。當前用于自組織網絡的MAC方法通常是基于用于無線局域網(WLAN)的IEEE?802.11標準，該標準采用分布式協調功能(DCF)，這種功能基于具有沖突避免的載波偵聽多路訪問(CSMA/CA)機制。DCF包括兩個階段：(a)在發射器處的載波偵聽以及(b)協調信息的交換。后者是通過由發射器發送請求發送(request-to-send)(RTS)消息和由接收器響應該RTS消息發射清除發送(clear-to-end)(CTS)消息實現的。無意聽到其中一條或兩條消息的相鄰節點必須避免在消息所示的時間周期內進行傳輸。這就確保了通信節點中發射節點和接收節點對周圍共享介質的全向空間預留(spatial?reservation)。

在自組織網絡中，移動設備以對等的方式彼此進行通信；它們建立起一個自組織無線網絡，而不需要基站或任何其它先前存在的網絡基礎設施。如果兩個設備不能建立起直接的無線鏈路(因為這兩個設備彼此距離很遠)，則這兩個設備之間的設備將作為將數據從信源轉發到目的地的中繼。換句話說，移動設備能夠同時用作數據源、數據接收裝置，以及中間轉發設備。移動設備被稱為“節點”。

不管相鄰節點是否干擾信號接收都對相鄰節點進行抑制。當采用波束形成天線時，在發射器-接收器節點周圍的區域中保留信道尤其不是最佳的。

波束形成是一項能夠由所謂的“智能”天線執行的技術，這項技術包括多個天線單元。由于這些單元，移動設備能夠將“波束”電子地形成為優選方向，而不是同等地即，以基本全向的方式輻射發射功率。根據這些天線系統的能力，這些天線系統被稱為“轉換波束”天線或“自適應”天線或相控陣列天線。術語“波束形成圖案”是指所有基于天線增益特征的方向。由于有限數量的天線單元和所涉及到的復雜性，不是所有的波束形成圖案都能夠被控制的。相反，通常會有一個希望的主波束，即一個具有增加的天線增益的扇區，和幾個或多或少的無關的副波束?？梢詫Πl射和接收執行這種根據方向的天線增益調節。

當使用波束形成天線時，目前用于自組織網絡的MAC協議就不適合了。其原因有兩部分。首先，波束形成天線可能提供目前MAC協議不能采用的相對于全向天線的優勢。第二，當使用波束形成天線時，采用當前的MAC協議會導致副效應，這就降低了該協議的有效性和性能。

在自組織網絡中使用波束形成天線的最主要的優點是可能增加對稀缺的無線資源的空間再利用。這種可能性是依賴于這種事實，即能夠通過在優選的方向上形成波束，同時抑制來自其它方向的干擾，來增加對于有效的數據傳輸非常關鍵的信噪比(SNR)。因此，與采用全向天線的情況相比，在一些給定的區域可能希望實現更多數量的同時傳輸。

如果只有有效載荷數據被定向地發送和/或接收，同時接收器和發射器的相鄰區域仍然被屏蔽，如IEEE?802.11?DCF，則MAC協議將不會利用波束形成天線這種可能的優點。

然而，如果前面提到的RTS和CTS消息被定向的發送，則可能產生嚴重的副效應。在這種情況下，可能有位于當前接收節點的傳輸范圍內的節點，但是這些節點可能沒有被接收到RTS包也沒有接收到CTS包。這些“隱藏的”節點則可能開始進行傳輸，這就可能在所述的接收節點造成干擾，導致包的丟失。這種情況被稱為“隱藏終端”問題。

通常情況下可以說在空間再利用和(控制和/或數據包的)沖突之間存在折衷?？臻g再利用程度越高，即，共享相同的物理信道的同時傳輸越接近，則隱藏終端的數量越多并且沖突的可能性也越大。