[發明專利]基于接收端信噪比預測的無線速率選擇方法及無線網絡

在審

• 申請號: 201611253774.0
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106656371A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 錢煦;湯宇;程鵬;吳斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H04B17/336
• 分類號: H04B17/336;H04B17/373;H04B17/382;H04L1/16;H04L1/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明涉及通信技術領域，具體涉及一種基于接收端信噪比預測的無線速率選擇方法、發送端、接收端及無線網絡。

背景技術

隨著無線標準的制定和推廣，越來越多的設備支持無線網絡傳輸功能。智能手機、平板電腦等智能移動終端的快速發展給移動網絡帶來了巨大的數據流量壓力。同時，由于芯片技術的提高，無線通信模塊已經可以輕易的集成在手機、掌上電腦、甚至可穿戴設備等平臺。終端的小型化使得無線通信設備的移動性大大提高，隨即也帶來了使用場景的變化，越來越多的設備需要在快速移動的場景接入網絡。這種高度動態的場景會導致通信效率的大幅下降。即使使用者在同一個接入點范圍內移動也會引起通信信道的動態變化，會給無線通信系統帶來很大的影響，如能量消耗、信道速率匹配、網絡通信效率等。

無線設備物理層具有多種可選擇的發送速率，針對不同的信道條件，可通過速率的自適應調節來提高系統吞吐率。但是目前的無線標準中并沒有明確指定采用的速率自適應方法。同時，當前大多數為無線傳輸制定的速率管理方法都只是面向穩定信道，然而無線設備在移動環境中收發端信噪比(SNR)嚴重不對稱并且波動劇烈。這就導致傳統的基于發送端的速率選擇方法無法適用于節點移動場景，亟需一種基于接收端且實用性高的速率選擇方法。

發明內容

鑒于上述技術問題，本發明的主要目的在于提供一種基于接收端信噪比預測的無線速率選擇方法、發送端、接收端及無線網絡，以解決上述技術問題中的至少之一。

為了實現本發明的目的，根據本發明的一個方面，本發明提供了一種基于信噪比預測的無線速率選擇方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟A：判斷接收端與發送端是否滿足觸發條件，如果滿足，則執行步驟B，否則結束該方法；

步驟B：接收端對信噪比進行預測，根據預測的信噪比選取最佳速率，并將速率選擇信息反饋給發送端；

步驟C：發送端基于接收端發送的速率選擇信息對無線速率進行選擇。

根據本發明的另一個方面，本發明還提供了一種無線網絡的發送端，其特征在于，所述發送端基于對應的接收端發送的速率選擇信息對發送端的發送速率進行選擇。

根據本發明的再一個方面，本發明還提供了一種無線網絡的接收端，其特征在于，所述接收端通過如下步驟獲得速率選擇信息并將其返回發送端：

步驟B1：接收端對當前信道信噪比進行統計；即每一次接收到包時，接收端統計當前信道信噪比，并更新統計結果，統計結果存儲為三元組信息記錄(吞吐率，SNR，速率)；

步驟B2：根據當前信噪比S_cur和平均信噪比S_avg預測下一包傳輸時的信道信噪比S_est；其中S_est具體通過如下過程得到：

其中DEV_avg是標準差的加權平均值，S_cur是接收端MAC上傳的當前信道SNR，δ、ρ均為可變參數；

S_est＝S_avg-DEV_weight×DEV_avg，(2)

其中DEV_weight為預測信噪比時的標準差加權值，通過下式計算：

步驟B3：通過S_est和三元組信息記錄選取使吞吐率最大化時的速率值；

其中速率通過如下過程得到：

其中Th(R，S)為三元組信息(吞吐率，SNR，速率)中給定SNR和速率時對應的吞吐率信息；

步驟B4：通過接收端ACK速率的變化將速率選擇信息反饋給發送端；選擇方法如下：

設前一次的傳輸速率為R_index，滑動窗口設置為ACK速率列表中小于R_index的速率集，假設其大小為S；窗口中的第N個ACK速率表示發送端選擇的速率編號是：

表示向上取整；此時選擇的下一包速率是

根據本發明的還一個方面，本發明還提供了一種無線網絡，包括如上所述的發送端，以及如上所述的接收端。

從上述技術方案可知，本發明相對于現有技術具有以下有益效果：

(1)通過接收端進行速率選擇，消除了節點移動過程中，信道SNR收發端嚴重不對稱的影響，并且計算SNR時，通過加權平均計算，降低了信道SNR劇烈變化對系統吞吐率的影響，提高了預測的可靠性；