[發明專利]一種基于物理層干擾信息的暴露終端優化方法

有效

• 申請號: 201210064974.7
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102612161A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 王璐;伍楷舜;韓隸;倪明選
• 申請（專利權）人: 廣州市香港科大霍英東研究院
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08;H04L1/18;H04L1/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于物理層干擾信息的暴露終端優化方法。利用干擾消除技術解決無線網絡中暴露終端問題。該方法可以有效的利用無線網絡中的暴露終端進行數據傳輸，從而增大網絡總吞吐量。本發明屬于無線通信技術領域。

背景技術

暴露終端是無線網絡中的一個經典難題，指在發送節點的覆蓋范圍內，而在接收節點的覆蓋范圍外的節點，暴露終端因監聽到發送節點的發送而可能延遲發送。它其實是在接收節點的通信范圍之外，其發送不會造成沖突。因此暴露終端問題會降低網絡吞吐量，并且引入不必要的延時。簡單舉例說明暴露終端帶來的危害。節點A、B、C、D以線性拓撲排列，當B向A發送數據時，C聽到信道此時被占用，因此認為自己如果發送數據，就會對當前的數據傳輸造成破壞，所以推遲向D發送數據。然而，C的發送只會在發送端B與B發送的數據疊加，并不會影響接收端A的數據檢測與解碼，因此C向D的發送是可以被利用的。暴露終端的根本原因是因為節點無法獲得足夠的控制信息進行判斷，因此，怎樣在不影響原始數據信息帶寬的條件下獲得足夠的控制信息是本發明的關鍵問題。

通信干擾技術最早應用于軍事領域。運用無線電干擾設備發射適當的干擾電磁波，就可以破壞和擾亂敵方的無線電通信。通信干擾技術按頻譜寬度可分為瞄準式干擾和阻塞式干擾。其中，瞄準式干擾是壓制敵方一個確定信道的通信干擾。干擾頻譜寬度僅占一個信道頻寬，準確地與信號頻譜重合，干擾能量可全部用于壓制這一信道，干擾功率利用率高。如果接收方可以獲得干擾信號的特征，那么即使在被干擾的情況下也可以恢復出原始信號，這就是干擾抵消技術。假設在接收方可以接收到兩種信號，干擾信號y′′和被干擾信號的原始信號y′：

y′[t]=H_A[t]x_A[t]+H_B[t]x_B[t]+w[t]

y′′[t]=H_B[t]x_B[t]+w[t]

其中H_i是相應的信道脈沖響應，x_A[t]表示原始信號，x_B[t]表示干擾信號，而w[t]表示高斯白噪聲。那么，在已知y′′和y′的情況下，x_A[t]可以表示為：

通過這種干擾抵消技術，我們不僅可以消除干擾，獲得原始的數據信息x_A[t]，而且還可以人為的利用干擾信號x_B[t]攜帶一定量的控制信息。這就是本發明的背景技術，這種技術可以節省控制信息的資源消耗，通過物理層的附加控制信息輔助MAC層協議來解決暴露終端問題，從而通過增加沖突域內并行的連接數來增大網絡整體吞吐量。

申請號為200710031832.X，申請日期為2007年11月30日的國內發明專利申請公開了一種解決多跳無線自組網隱藏終端和暴露終端問題的方法。該方法控制發送節點和接收節點在不同狀態之間的轉換，避免沖突的發生。其中發送節點包括空閑、競爭、等待接收CTS和發送數據四種狀態，接收節點有空閑和等待接收數據兩種狀態。接收節點通過控制分組通知隱藏終端、發送節點通過控制分組通知暴露終端數據傳輸開始和數據傳輸結束，從而通過設計RTS/CTS、DRI/DRFIN、DSI/DSFIN等控制分組解決多跳無線自組網的隱藏終端和暴露終端問題。然而，傳輸控制分組的代價相當大，從一定程度上影響了網絡整體的傳輸性能。而本發明的控制分組傳輸并不占用數據信道，因此能夠在在不影響原有數據傳輸性能的基礎上解決暴露終端問題。

申請號為201010107186.2，申請日期為2010年2月5日的國內發明專利申請公開了一種無線分組網絡媒質接入控制系統和方法，主要解決現有技術中暴露終端無法并發通信的問題。該方法主要包含媒質接入控制模塊、接收信號解析模塊、MAC幀提取模塊。媒質接入控制模塊在發送時判斷信道是否空閑及終端是否屬于暴露終端，若是則發送RTS幀，并根據已知幀設置預期ACK幀檢測。接收信號解析模塊執行預期幀檢測判定ACK是否收到,并執行預期幀消除排除幀間干擾。MAC層幀提取模塊從消除預期幀之后的信號中提取MAC層幀。然而該方法依然依靠時域的RTS分組判斷暴露終端，不僅占用信道帶寬，還會引發其它問題。本方法的控制分組與數據信號同時傳輸，并不占用原有信道，因此可以在不影響原有數據帶寬的情況下解決暴露終端問題。

經檢索發現，本發明提出的利用干擾消除技術解決無線網絡中暴露終端問題的方法具有創新性，將有效解決暴露終端問題，增大網絡總吞吐量。

發明內容