一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的帶碰撞避免的載波偵聽多址方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種802.11無線局域網(wǎng)中基于網(wǎng)絡(luò)編碼的 帶碰撞避免的載波偵聽多址方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為IE邸802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)家族中的一員，I邸E 802.11與W太網(wǎng)在鏈路層上兼容。 802. llMAC(Media Access Control,MAC)通過一種帶碰撞避免的載波偵聽多址（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance,CSMA/CA)技術(shù)支持對無線媒體的共 享接入，同時(shí)CSMA/CA技術(shù)所支持的簡單分布式、基于競爭的接入?yún)f(xié)議構(gòu)成802.11MAC協(xié)議 的基礎(chǔ)。
[0003] 802. llWLAN(Wireless Local Area 化tworks,WLAN)信道接入的分布式本質(zhì)使得 載波偵聽對于無碰撞的操作至關(guān)重要。邏輯上存在于PHY(Physical Layer，PHY)中的物理 載波偵聽負(fù)責(zé)檢測其他站點(diǎn)的傳輸，而在某些情況下物理載波偵聽可能無法探測到所有站 點(diǎn)的傳輸，如隱藏站點(diǎn)問題。802.11 CSMA/CA機(jī)制采用RTS(RequeSt to Send，RTS) /CTS (C1 e a r t ο S e η d，C Τ S)機(jī)制來降低隱藏站點(diǎn)問題，具體做法是：當(dāng)發(fā)送站點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送 時(shí)，先進(jìn)行信道檢測（DIFS(DCF Inter-frame Space, DIFS)時(shí)長+等待一個(gè)隨機(jī)回退數(shù)時(shí) 長)且判斷信道是否空閑，如果空閑，則發(fā)送RTS帖，接收站點(diǎn)正確收到RTS后，發(fā)CTS帖應(yīng)答， 發(fā)送站點(diǎn)收到CTS后，開始發(fā)送數(shù)據(jù)，接收站點(diǎn)在接收完數(shù)據(jù)帖后，發(fā)ACK (Acknowledgement，ACK)確認(rèn)，一次傳輸成功完成。RTS/CTS交互完成后，發(fā)送和接收站點(diǎn)的 鄰居收到RTS/CTS后，通過設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分配向量(Network Allocation Vector，NAV)，并在NAV 規(guī)定時(shí)長內(nèi)不進(jìn)行信道檢測和數(shù)據(jù)發(fā)送。
[0004] 對于傳統(tǒng)RTS/CTS機(jī)制，多個(gè)發(fā)送站點(diǎn)發(fā)送的RTS可能產(chǎn)生碰撞，運(yùn)種情況下，由于 收不到接收站點(diǎn)的CTS消息，發(fā)送站點(diǎn)會執(zhí)行CSMA/CA提供的競爭機(jī)制將競爭窗口翻倍且重 新競爭信道。運(yùn)種在RTS碰撞時(shí)的處理機(jī)制會造成時(shí)隙資源的浪費(fèi)，不利于系統(tǒng)吞吐量的提 升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：為了更好地降低隱藏站點(diǎn)問題，充分利用時(shí)隙資源，提升系統(tǒng)吞吐量， 本發(fā)明提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的帶碰撞避免的載波偵聽多址方法，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)發(fā)送站點(diǎn) (Station，STA)的RTS在接入點(diǎn)(Access化int，AP)處碰撞時(shí)能快速選擇一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)服務(wù) 質(zhì)量(如ality of Service,QoS)較高的站點(diǎn)優(yōu)先接入信道。
[0006] 技術(shù)方案:一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的帶碰撞避免的載波偵聽多址方法，該方法實(shí)現(xiàn)復(fù) 用RTS帖帖控制字段的Ξ個(gè)比特位指示站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的QoS,在AP處對接收到的兩個(gè)沖突的 RTS混合信息W廣播方式進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，兩個(gè)發(fā)送站點(diǎn)根據(jù)自身先驗(yàn)RTS帖的信息對接收到的混 合信息進(jìn)行解析，分別解出對方站點(diǎn)的RTS帖，然后根據(jù)雙方RTS特定比特位的QoS指示信息 等級選擇發(fā)送數(shù)據(jù)QoS較高的站點(diǎn)優(yōu)先接入信道，具體包括如下步驟：
[0007] (1)根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量(QoS)等級類別設(shè)置RTS帖的帖控制字段中QoS等級指 示的子字段；
[000引（2)發(fā)送站點(diǎn)STA1和STA2在檢測到信道空閑后，向AP發(fā)送RTS帖，分別為RTSstai和 RTSsta2 ；
[0009] (3)AP收到兩個(gè)站點(diǎn)發(fā)送的RTS帖的混合疊加信息，即RTS帖在AP處發(fā)生碰撞且AP 無法解出任意一個(gè)站點(diǎn)的RTS帖，在AP處收到兩者的混合疊加信息為：
[0010] y = hAiXRTSi+hA2XRTS2+n (公式 1)其中，XRTSi 表示站點(diǎn) STAi 發(fā)送的 RTS 帖， η表示加性高斯白噪聲，hAi表示站點(diǎn)STAi到AP之間的信道響應(yīng)。
[0011] (4)AP將收到的混合疊加信息W廣播方式轉(zhuǎn)發(fā)給STA1和STA2，STA1收到的混合疊 加信息為：
[001^ yi'=hAl*y = hAl*hAlXRTSl+hAl*hA2XRTS2+hAl*n (公式 2)
[001引STA2收到的混合疊加信息為：
[0014] 72 ' =hA2*y = hA2*hAlXRTSl+hA2*hA2XRTS2+hA2*n (公式3)
[001引其中，y表示AP處收到的兩者的混合信息，XRTSi表示站點(diǎn)STAi發(fā)送的RTS帖，η表示 加性高斯白噪聲，hAi表示站點(diǎn)STA巧IjAP之間的信道響應(yīng)。
[0016] (5)STA1和STA2收到AP轉(zhuǎn)發(fā)的混合疊加信息后，根據(jù)自身先驗(yàn)RTS帖的信息解出對 方站點(diǎn)的RTS帖，然后根據(jù)雙方RTS中特定比特位的QoS等級指示選擇發(fā)送數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量 (QoS)較高的站點(diǎn)優(yōu)先接入信道；
[0017] (6)選擇QoS等級較高的站點(diǎn)在短帖間隔（Siort Inter-frame space,SIFS)后發(fā) 送RTS帖，另一沖突站點(diǎn)根據(jù)CSMA/CA提供的競爭機(jī)制進(jìn)行競爭窗口翻倍，然后重新進(jìn)入信 道競爭過程，若接入信道站點(diǎn)發(fā)送的RTS帖再次與隱藏站點(diǎn)發(fā)送的RTS帖產(chǎn)生沖突，則重復(fù) 步驟(1)再次執(zhí)行相同機(jī)制。
[001引有益效果:本發(fā)明方法相比于傳統(tǒng)的RTS沖突處理機(jī)制，能更好地降低隱藏站點(diǎn)問 題，充分利用時(shí)隙資源，提升系統(tǒng)吞吐量。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明實(shí)例說明系統(tǒng)模型圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)總體流程圖；
[0021 ]圖3為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)時(shí)隙圖；
[0022] 圖4為RTS帖結(jié)構(gòu)圖；
[0023] 圖5為傳統(tǒng)RTS帖帖控制字段結(jié)構(gòu)圖；
[0024] 圖6為本發(fā)明重新定義的RTS帖帖控制字段結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解運(yùn)些實(shí)施例僅用于說明 本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各 種等價(jià)形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0026] 本發(fā)明提供了一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的帶碰撞避免的載波偵聽多址方法，圖2為本發(fā) 明實(shí)現(xiàn)的總體流程圖，圖3為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的時(shí)隙圖，具體描述為該方法實(shí)現(xiàn)復(fù)用RTS帖帖控 制字段的Ξ個(gè)比特位指示站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的QoS信息，在AP處對接收到的兩個(gè)沖突的RTS混合 信息W廣播方式進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，兩個(gè)發(fā)送站點(diǎn)根據(jù)自身先驗(yàn)RTS帖的信息對混合信息進(jìn)行解析， 分別解出對方站點(diǎn)的RTS帖，然后根據(jù)雙方RTS中特定比特位的QoS指示信息等級選擇發(fā)送 數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量(QoS)較高的站點(diǎn)優(yōu)先接入信道。
[0027] W兩個(gè)STA，1個(gè)AP為例，如圖1所示，說明本發(fā)明的具體實(shí)施步驟：
[0028] (1)根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量(QoS)等級類別設(shè)置RTS帖的帖控制字段中QoS等級指 示的3個(gè)子字段，具體服務(wù)質(zhì)量等級類別如表1所示，具體帖結(jié)構(gòu)如圖6、圖4所示，帖結(jié)構(gòu)里 重新定義子字段相應(yīng)的內(nèi)容值如表3所示；
[0029] (2)發(fā)送站點(diǎn)STA1和STA2在檢測到信道空閑后發(fā)送向AP發(fā)送RTS帖，分別為RTSstai 和RTSsta2，具體RTS帖結(jié)構(gòu)如圖4所示；
[0030] (3)兩個(gè)站點(diǎn)發(fā)送的RTS帖在AP處發(fā)生碰撞，AP無法解出任意一個(gè)站點(diǎn)的RTS帖，在 AP處收到兩者