[發明專利]用于無線網絡中同步數據包沖突的協議

有效

• 申請號: 201080028615.5
• 申請日: 2010-06-17
• 公開（公告）號: CN102484882A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: A.阿爾吉里奧;A.V.潘達里潘德
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司;NXP有限公司
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08;H04W88/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周紅力;劉鵬

技術領域

本發明涉及數據包傳輸領域，更特別地，涉及無線分布式網絡中數據包傳輸領域。

背景技術

在傳輸網絡中傳統的看法是認為干擾或者沖突是有害的。這對于在其中可用的頻譜帶寬受限的無線網絡中特別正確。無線網絡因而已經設計成防止傳輸彼此干擾。

避免干擾的典型技術包括使用例如頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、載波偵聽多址（CSMA）或者其變型來保留無線信道。通過二次使用在其中未許可設備偵聽信道并且僅僅在許可設備發現信道空閑時發射的被許可頻譜，已經存在改進頻譜利用的更先進方法。甚至在這種先進的“認知無線電”方法中，思想是：未許可的次級設備避免了對許可設備引起有害的干擾。

在干擾發生或者不能避免的情形中，多用戶檢測（MUD）技術已經用在接收器側，以清理（disentangle）源自各個發射器的干擾信號。然而，MUD方法通常在接收器側需要更復雜的硬件。

近來，已經趨向于開發利用（exploit）干擾，以便于改進無線電頻譜利用的效率，由此增加網絡容量。例如，引入了模擬網絡編碼（ANC）和物理層網絡編碼（PLNC）的概念。通過允許妨礙同時傳送發生，使用ANC或者PLNC來改進網絡容量。

利用這些技術，某些節點偵聽傳輸并且然后向目的節點轉發模擬信號，在所述目的節點，應用干擾消除來恢復感興趣的信號。然而，這些技術存在許多局限性。

為了說明這些局限性，現在參照圖1，其中示出了包括7個節點A到G的典型網絡的實例。

在圖1中，當節點A和B希望彼此發送各自的數據包p1，p2時，它們通常直接且連續地這么做（如用點線所圖示的），在此之后，例如，節點已經通過CSMA捕獲信道，或者在另一個實例中一旦傳輸時隙已經通過TDM來分配。

如果網絡使用現有的ANC或者PLNC方案，當中間交換節點（在本實例中，節點C）存在于節點之間時，節點允許同時傳送（concurrent?transmission）。為此，節點A和B都向中間交換節點C發射各自的模擬信號P1和P2，其分別含有數據包p1和p2，所述中間交換節點C接下來向節點A和B都返回因而得到的相結合的模擬信號P1+P2，其因此包括兩個包p1和p2。這些節點A和B中的每一個（接收這種結合的模擬信號P1+P2以及知道其本身已經發送的信號（對于節點A是P1，對于節點B是P2））可以通過從所接收的結合信號中去除其本身已經發送的信號來推斷其將接收的模擬信號（對于節點A是P2，對于節點B是P1）。該方案導致使用更少的信道，因而引起吞吐量（throughout）的增加。

然而，在例如無線局域網（WLAN）的現有網絡中，不存在允許使用ANC或者PLNC方案的任何機制。發射節點必須同步它們的傳輸，以確保包（packet）沖突，從而使得譯碼后來是可能的。

特別地，為了實現由ANC或者PLNC方案提供的潛在收益，兩個主要的問題出現。首先，必須限定節點如何確定哪些傳輸被混合以便于對它們譯碼。其次，必須確定允許混合的傳輸的起始和結束時間。

為了解決例如第一上述問題，在Katti等人的論文“Embracing?Wireless?Interference:?Analog?Network?Coding”中提出了一種復雜的解決方案，用于MSK（最小頻偏鍵控）調制信號的特別情形。這種復雜的解決方案在于測量所接收能量的變化，并且使用與適用MSK的恒定信號能量特性的偏差，以便于估計兩個包沖突的時刻。該方法僅僅適用于MSK信號。此外，對于變量估計器，要求附加的硬件。附加地，該過程必須在整個包接收階段被執行，因為接收器不知道沖突將發生的實際時刻。

由Katti等作者用來解決第二問題的機制在于，在每個包開始和結束時（即，分別在前同步碼和后同步碼中）引入已知的試點位序列（pilot?bit?sequence）。這是必須的，以使得它們識別包的開始和結束，其對于模擬譯碼是必須的。該方法的缺點是：物理層的每一幀必須利用前同步碼和后同步碼來擴展，甚至在沒有機會使用ANC或者PLNC方案時。另一個缺點是：前同步碼和后同步碼必須被接收而沒有干擾，以使得接收節點可以正確地識別包的開始。通過如Katti等人所做的隨機傳輸，可能的是，該條件并不總是被滿足。

因而本發明的目的是，通過提出允許沖突包同步傳輸的協議來克服以上所識別的困難和缺點。這種協議克服了ANC或者PLNC方案實際上在分布式無線網絡中出現的許多局限性。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供了一種如權利要求1所敘述的同步數據信號傳輸的方法。