一種基于相關(guān)序列識(shí)別的媒體接入控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于相關(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。該方法利用相關(guān)序列來傳遞控制信息，借助干擾消除技術(shù)，從而使得控制序列與數(shù)據(jù)分組同時(shí)發(fā)送，消除了傳統(tǒng)媒體控制接入控制協(xié)議中的顯式競(jìng)爭(zhēng)過程，減少了常規(guī)控制信息傳輸?shù)拈_銷以及二進(jìn)制指數(shù)退避時(shí)間，從而提高了信道利用率和網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
【專利說明】—種基于相關(guān)序列識(shí)別的媒體接入控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)】
[0002]近年來，隨著OFDM(Orthogonal Frequency Divis1n 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 802.1la支持的數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)54Mbps，而最新的802.1Iac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?，?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。
[0003]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】

[0004]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。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明提出的隱式競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)設(shè)計(jì)。
[0006]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；
[0007]b.媒體接入控制MAC層信道競(jìng)爭(zhēng)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:
[0008]1.)節(jié)點(diǎn)利用接收到的前導(dǎo)序列進(jìn)行同步；
[0009]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)；
[0010]3.)節(jié)點(diǎn)在監(jiān)聽信道的同時(shí)檢測(cè)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(cè)本節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)，若節(jié)點(diǎn)檢測(cè)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(cè)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(jìng)爭(zhēng)；
[0011]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(cè)自己的標(biāo)識(shí)序列；
[0012]5.)本輪數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后，信道空閑，競(jìng)爭(zhēng)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I)，重復(fù)此過程。
[0013]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(jìng)爭(zhēng)同時(shí)完成，具有以下優(yōu)勢(shì):
[0014]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。
[0015]2、控制消息與數(shù)據(jù)分組同時(shí)傳輸，消除了低效的競(jìng)爭(zhēng)過程，使得信道競(jìng)爭(zhēng)與數(shù)據(jù)傳輸同步進(jìn)行，減少了信道競(jìng)爭(zhēng)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。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明:
[0017]圖1:MAC協(xié)議交互流程示意。
[0018]圖2:收發(fā)信機(jī)模塊構(gòu)成圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]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(jìng)爭(zhēng)設(shè)計(jì)?！揪唧w實(shí)施方式】為:
[0020]1、物理層控制消息設(shè)計(jì)
[0021]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。
[0022]相關(guān)序列的長(zhǎng)度由網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量決定，若節(jié)點(diǎn)數(shù)量為N，則序列長(zhǎng)度至少為N+2。
[0023]1、MAC層信道競(jìng)爭(zhēng)設(shè)計(jì):
[0024]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，微時(shí)隙設(shè)置為25微秒。協(xié)議流程包括:
[0025]I)節(jié)點(diǎn)利用接收到的前導(dǎo)序列進(jìn)行同步；
[0026]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)；
[0027]3)節(jié)點(diǎn)在監(jiān)聽信道的同時(shí)檢測(cè)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(cè)本節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)，若節(jié)點(diǎn)檢測(cè)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(cè)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(jìng)爭(zhēng)；
[0028]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(cè)自己的標(biāo)識(shí)序列。
[0029]5)本輪數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后，信道空閑，競(jìng)爭(zhēng)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I)，重復(fù)此過程。
【權(quán)利要求】
1.一種基于相關(guān)序列識(shí)別的媒體接入控制方法，其特征在于該方法包括: 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(jìng)爭(zhēng)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(cè)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(cè)本節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)，若節(jié)點(diǎn)檢測(cè)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(cè)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(jìng)爭(zhēng)； . 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(cè)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(jìng)爭(zhēng)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I )，重復(fù)此過程。
【文檔編號(hào)】H04W74/04GK104378834SQ201410748159
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】牛大偉, 李艾靜, 王海, 董超, 于衛(wèi)波, 米志超 申請(qǐng)人:中國人民解放軍理工大學(xué)