[发明专利]一种处理帧碰撞的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，具体是涉及一种处理帧碰撞的方法及系统。

背景技术

在无线通信系统中，如果多个移动终端同时发送信号，则很可能会因碰撞而导致帧的丢失。显然，帧的丢失会影响移动终端的数据传输。

为此，目前已提出了多种解决方案，下面分别对这些方案做简单描述。

无线局域网标准中定义了两种媒体接入控制(DCF，DistributedCoordination Function)算法，一种是基本的DCF算法，另一种是请求发送/允许发送握手DCF(RTS/CTS Handshaking DCF)算法。基本DCF算法用于短数据帧的传送，RTS/CTS握手DCF算法则用于长数据帧的发送。

与其它媒体接入控制算法类似，DCF算法的主要思想也是避免碰撞。为了降低碰撞发生的概率，DCF算法定义了很多机制来避免碰撞，比如，定义了物理载波侦听、网络分配矢量(NAV，Network Allocation Vector)设置、二进制指数退避(BEB，Binary exponential backoff)算法和RTS/CTS握手预留信道等。

但DCF算法仍然存在一些问题：

1)该算法没有充分利用物理层的潜力，即DCF算法只是利用了物理层载波侦听的信息，实际上物理层可以提供更多的能够用于避免碰撞的信息，而DCF算法并没有充分考虑这一点。

2)DCF算法使用的BEB算法并不能很好地避免碰撞，比如，在网络节点较多的情况下，即使使用了BEB算法，多个节点还是可能会因选择同样数目的退避时隙而导致碰撞。

3)RTS/CTS帧本身也会发生碰撞，因此DCF算法定义的RTS/CTS握手预留信道，也并不能保证数据帧被不受干扰地传输。

4)当碰撞发生时，DCF算法没有任何措施来解救，也就是说，如果发生了碰撞，就一定意味着数据帧的丢失。

鉴于上述DCF算法的缺陷，业界还提出了多包接收技术(MPR，MultiplePacket Reception)。该技术改变了传统的“碰撞等于帧丢失”的物理层模型，能够大大提高无线随机接入网络的性能，因而是一种非常有前途的技术。目前最被关注的MPR技术是基于多项相位序列(PPS，Polynomial PhaseSequence)的多包接收技术。PPS多包接收技术的主要思想是：每个节点都存储一个公共的码书(common code book)，码书中包含若干个特征序列(colorcode)，如果节点有数据需要发送，则随机地从公共码书中选择一个特征序列来标识其发送的信号。在接收时，接收节点则对公共码书中的所有特征序列进行穷举搜索，以确定接收到的信号中所含有的特征序列，并根据所确定的特征序列对多个发射节点发送来的信号进行分离。

对于PPS多包接收技术来说，虽然其思想是为每个发射节点设置不同的特征序列，但还是可能会出现不同的发射节点选择同一个特征序列的情况。显然，如果不同的发射节点选择了不同的特征序列，接收节点则可以通过信号处理方法进行不同发射节点的信号分离。而如果多个发射节点选择了同一个特征码字，则接收节点无法根据该特征码字恢复这些节点所发送来的所有信号。

此外，该PPS多包接收技术还存在其它一些问题：

1)接收节点需要从公共码书中通过穷举搜索的方法确定接收到的信号中所含有的特征序列，因此计算复杂度极高。并且为了降低多个节点选择同一个特征码字的概率，PPS多包接收技术要求公共码书的大小应为节点总数的8倍。如果网络中节点数目很大，则公共码书就会非常大，这就使得接收节点的复杂度非常高，甚至达到不可忍受的地步。

2)PPS多包接收技术要求从同一个节点发送的帧之间的间隔大于接收节点的滑窗窗口长度，该长度通常为帧长的两倍，而对于媒体接入控制层协议来说，CTS、肯定确认(ACK)之类的控制帧需要在很短的时间间隔内及时响应，因此该技术不适合与目前的媒体接入控制层协议集成。

对于目前的无线随机接入网络，还有两种与多包接收相关的跨层设计方案，一个方案是网络辅助分集多接入算法(NDMA，Network assisted DiversityMultiple Access)，另一个方案是MPR-p算法。