[發(fā)明專利]一種基于相關(guān)序列識(shí)別的媒體接入控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410748159.1
• 申請(qǐng)日: 2014-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN104378834B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛大偉;李艾靜;王海;董超;于衛(wèi)波;米志超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W74/04
• 分類號(hào): H04W74/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于相關(guān)序列識(shí)別的媒體接入控制方法。該方法可以將傳統(tǒng)媒體接入控制協(xié)議中的控制消息用相關(guān)序列替代，使得控制消息可以與數(shù)據(jù)分組同時(shí)發(fā)送，從而減少了控制消息傳輸?shù)拈_銷以及指數(shù)退避的時(shí)間耗費(fèi)。

背景技術(shù)

近年來，隨著OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)，MIMO(Multiple Input Multiple Output)等技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)的傳輸速率得到極大提升。但是，MAC層協(xié)議的發(fā)展并沒有跟上物理層高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展速度，以無線局域網(wǎng)中的802.11協(xié)議族為例，IEEE 802.11a支持的數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)54Mbps，而最新的802.11ac可以支持高達(dá)6.93Gbps的數(shù)據(jù)率。而按照MAC協(xié)議的規(guī)定，協(xié)議所必須的控制消息并未從高速傳輸技術(shù)中獲利，控制消息必須采用協(xié)議支持的最低速率傳輸以保證其可靠性，因此，雖然數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾侍岣吡耍瑪?shù)據(jù)傳輸時(shí)間在信道使用時(shí)間中所占的比例不一定會(huì)隨之上升，甚至?xí)霈F(xiàn)下降，進(jìn)而引起信道效率和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能的下降。因此，傳統(tǒng)MAC協(xié)議中的控制消息的表達(dá)方式和傳輸方式需要改進(jìn)，這是改善MAC協(xié)議效率首先要解決的問題。

本發(fā)明正是針對(duì)這一問題提出基于相關(guān)序列的控制消息表達(dá)方式和媒體接入控制協(xié)議。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種基于相關(guān)序列識(shí)別的媒體接入控制方法。利用相關(guān)序列標(biāo)識(shí)不同節(jié)點(diǎn)，采用相關(guān)序列和微時(shí)隙機(jī)制結(jié)合達(dá)到傳播不同控制消息的目的，緩解傳統(tǒng)MAC協(xié)議中高速數(shù)據(jù)與低速控制消息的矛盾。

技術(shù)方案：本發(fā)明提出的隱式競爭機(jī)制主要包括兩個(gè)部分：物理層控制消息設(shè)計(jì)和MAC層信道競爭設(shè)計(jì)。

a.物理層控制消息設(shè)計(jì)：物理層控制消息采用相關(guān)序列來表達(dá)，網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有一個(gè)唯一的序列作為其節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)，此節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)可以通過相關(guān)運(yùn)算識(shí)別，各節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)序列為私密序列，只能被本節(jié)點(diǎn)識(shí)別；另外，定義公開序列信道預(yù)留序列和信道釋放序列，這兩種序列可以被所有節(jié)點(diǎn)識(shí)別；節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)序列可以與微時(shí)隙機(jī)制相結(jié)合，用于傳輸不同的控制消息；

b.媒體接入控制MAC層信道競爭設(shè)計(jì)：MAC層協(xié)議采用微時(shí)隙機(jī)制，即將數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間分割為若干個(gè)微時(shí)隙，預(yù)先為每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)微時(shí)隙，控制序列在微時(shí)隙內(nèi)同數(shù)據(jù)信號(hào)一起發(fā)送，MAC層協(xié)議流程包括：

1.)節(jié)點(diǎn)利用接收到的前導(dǎo)序列進(jìn)行同步；

2.)節(jié)點(diǎn)同步結(jié)束后，微時(shí)隙階段開始，除了當(dāng)前的發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽信道并等待自己的微時(shí)隙；若節(jié)點(diǎn)到達(dá)自己的微時(shí)隙，發(fā)現(xiàn)其發(fā)送隊(duì)列中有數(shù)據(jù)，并且當(dāng)前信道狀態(tài)為未被預(yù)約，則節(jié)點(diǎn)在自己的微時(shí)隙內(nèi)發(fā)送接收節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)；

3.)節(jié)點(diǎn)在監(jiān)聽信道的同時(shí)檢測自己的標(biāo)識(shí)序列和信道預(yù)留序列，利用干擾消除技術(shù)，節(jié)點(diǎn)首先對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，然后根據(jù)利用前導(dǎo)序列估計(jì)出的信道參數(shù)和解碼數(shù)據(jù)生成模擬接收數(shù)據(jù)，將模擬接收數(shù)據(jù)從接收數(shù)據(jù)中減去，對(duì)剩余信號(hào)檢測本節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)，若節(jié)點(diǎn)檢測到自己的標(biāo)識(shí)，則立刻回復(fù)信道預(yù)留序列，所有檢測到信道預(yù)留序列的節(jié)點(diǎn)檢查當(dāng)前微時(shí)隙是否為本節(jié)點(diǎn)的微時(shí)隙，若是，則節(jié)點(diǎn)標(biāo)記自己為獲勝節(jié)點(diǎn)，在下一輪數(shù)據(jù)傳輸中，本節(jié)點(diǎn)為發(fā)送節(jié)點(diǎn)；若不是，則節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)信道狀態(tài)為被預(yù)約，停止本輪競爭；

4.)接收節(jié)點(diǎn)成功接收數(shù)據(jù)分組之后，在預(yù)留的確認(rèn)時(shí)隙發(fā)送發(fā)送節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)作為確認(rèn)序列，發(fā)送節(jié)點(diǎn)在此時(shí)隙檢測自己的標(biāo)識(shí)序列；

5.)本輪數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后，信道空閑，競爭獲勝的節(jié)點(diǎn)開始發(fā)送數(shù)據(jù)，其他節(jié)點(diǎn)回到步驟1)，重復(fù)此過程。

有益效果：本發(fā)明通過相關(guān)序列替代傳統(tǒng)MAC協(xié)議中的控制消息，將數(shù)據(jù)分組與控制消息同時(shí)傳輸，使得數(shù)據(jù)傳輸與信道競爭同時(shí)完成，具有以下優(yōu)勢：

1、利用相關(guān)識(shí)別代替?zhèn)鹘y(tǒng)的消息解碼，對(duì)信噪比的要求大大降低，具有更高的可靠性。

2、控制消息與數(shù)據(jù)分組同時(shí)傳輸，消除了低效的競爭過程，使得信道競爭與數(shù)據(jù)傳輸同步進(jìn)行，減少了信道競爭控制消息的開銷，可以提高信道的利用效率，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明：

圖1：MAC協(xié)議交互流程示意。

圖2：收發(fā)信機(jī)模塊構(gòu)成圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出一種基于相關(guān)序列識(shí)別的媒體接入控制方法，主要包括兩個(gè)部分：物理層控制消息設(shè)計(jì)和MAC層信道競爭設(shè)計(jì)。具體實(shí)施方式為：

1、物理層控制消息設(shè)計(jì)