[發明專利]基于無線射頻能量傳輸的WLAN協議設計與分析方法

有效

• 申請號: 201710024165.6
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106713346B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 胡杰;趙毅哲;于秦;楊鯤
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04B5/00
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

1.基于無線射頻能量傳輸的WLAN協議設計與分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、構建WLAN模型場景，引入無線射頻能量傳輸技術，基于傳統的CSMA/CA設計新型MAC層協議；確定WLAN場景模型中有一個中心接入點AP，有N個用戶節點STA，AP與所有STA均相互可見；其中，AP的能量由電網供應，而STA的能量則全部來自于對無線射頻信號的能量采集；同時假設這N個用戶與AP在同一個信道上進行傳輸，AP與所有用戶競爭同一個信道；AP與STA發送信號的方式均為廣播方式，如果AP向其中一個STA發送相應的數據信息，那么其他STA也會收到相應的信號，但是并不進行數據解調，而是進行相應的能量采集，收集到的能量存儲在電池中；STA的能量全部來自于AP發送信號的無線能量采集；

所述步驟S1包括以下分步驟：

S11、確定WLAN場景與模型；

S12、確定新型MAC層協議；所述分步驟S12包括以下子分步驟：

S121、初始化場景，AP與所有STA擁有相同的優先級來競爭同一個信道，因此將AP與所有STA均視為網絡中的節點；在退避窗口范圍內隨機初始化所有節點的退避計數器；

S122、若在當前時隙網絡中沒有任何事件發生，即沒有RTS、CTS、數據包或ACK幀的發送與接收，則所有節點經過單位退避計數時間后將自身退避計數器減1；

S123、若某個節點的退避計數器減為0，并且自身能量值足夠，則退避暫停，準備嘗試發送數據，即廣播一RTS幀，幀內包含所發送數據的目的節點的MAC地址；

S124、若某個節點接收到了目的MAC地址為自身的RTS幀，退避暫停，并且在同時滿足下列兩種情況時，向源節點廣播CTS幀，否則退避繼續；

(1)明確只接收到一個源節點的RTS幀；

(2)自身當前時隙并未發送RTS幀；

S125、若某節點在發送完RTS幀后，并未收到來自目的節點的CTS幀，則視為發生碰撞；將自身退避窗口大小翻倍，并且在新的退避窗口范圍內隨機生成一退避計數器進行退避；

S126、若某節點在發送完RTS幀后收到來自目的節點的CTS幀，則視為可成功進行數據包傳輸；數據傳輸成功后目的節點向源節點發送ACK確認幀，同時源節點的退避窗口大小還原為最小值，并且在退避窗口范圍內隨機生成一新的退避計數器進行退避；若源發送節點為AP，則對于其他非源非目的節點，退避暫停，并且在源節點發送數據時進行能量采集，直至收到目的節點的ACK確認幀后退避繼續開始；若源發送節點為STA，則對于其他非源非目的節點，只退避暫停，直至收到目的節點的ACK確認幀后退避計數繼續開始；

S2、根據設計的新型協議構建三維馬爾科夫模型，確定各個離散狀態并且分析相應的穩態概率；

S3、根據構建的馬爾科夫模型分析新型協議的上下行吞吐量性能；

S4、根據構建的馬爾科夫模型分析新型協議的上下行時延性能。

2.根據權利要求1所述的WLAN協議設計與分析方法，其特征在于，所述分步驟S11具體為：

確定WLAN場景模型中有一個中心接入點AP，有N個用戶節點STA，AP與所有STA均相互可見；其中，AP的能量由電網供應，而STA的能量則全部來自于對無線射頻信號的能量采集；同時假設這N個用戶與AP在同一個信道上進行傳輸，AP與所有用戶競爭同一個信道；AP與STA發送信號的方式均為廣播方式，如果AP向其中一個STA發送相應的數據信息，那么其他STA也會收到相應的信號，但是并不進行數據解調，而是進行相應的能量采集，收集到的能量存儲在電池中；STA的能量全部來自于AP發送信號的無線能量采集。

3.根據權利要求2所述的WLAN協議設計與分析方法，其特征在于，所述步驟S2包括以下分步驟：

S21、確定STA節點的馬爾科夫模型，以及各個離散狀態與相應的穩態概率；

S22、確定AP節點的馬爾科夫模型，以及各個離散狀態與相應的穩態概率；

S23、通過聯合迭代的方式求出整個系統場景所有節點的穩態概率。

4.根據權利要求3所述的WLAN協議設計與分析方法，其特征在于，所述分步驟S21包括以下子分步驟：

S211、確定STA節點的三維馬爾科夫模型的各個狀態；

S212、構建二維馬爾科夫鏈，確定馬爾科夫狀態轉移概率。