[发明专利]一种结合协同网络辅助分集的指数退避多址接入方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线网络中媒体接入控制方法，具体来说，涉及一种结合协同网络辅助分集的指数退避多址接入方法。

背景技术

现阶段，人们工作和生活方式的不断信息化使得信息通信尤其是网络通信的量和速率持续增长。在通信服务系统的体系中，通过热点进行多址接入的无线局域网必将被更广泛地应用。媒体接入控制（MAC）技术是网络提供又好又快的数据服务的关键所在。媒体接入技术通常分为固定分配如时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）和码分多址（CDMA），按需分配和随机竞争如ALOHA系列。随机竞争接入协议因其工作方式与人们在特定区域实现便捷、高效的热点接入通信的过程和特点相吻合，具有很好的应用空间。WiFi的良好发展情况就说明了这一点。相比于ALOHA系列的随机竞争接入协议， IEEE802委员会开发的IEEE802.11可以在同等条件下获得更高的吞吐量。所以对其相对应的指数退避接入方法进行改进优化具有较高的应用价值。

IEEE802.11采用的二进制指数退避来完成信道接入的过程，当节点有数据需要传输时，它侦听信道，若侦听确定信道持续空闲一个分布式帧间间隔时间，则随机地从初级竞争窗口中选取一个随机的时隙数进行退避。如果节点在退避的过程中侦听到信道进入忙状态，则暂停退避过程直到重新检测到信道空闲持续一个分布式帧间间隔时间长度则重启退避过程。当节点退避到0时，发送数据，如果数据发生碰撞，则节点重新在窗口大小为上一次的两倍的窗口中选取一个随机数重新进行退避。IEEE802.11有两种信道接入模式：1）基本接入(DATA-ACK)；2）四步握手（RTS-CTS-DATA-ACK）。它们之间的区别就是四步握手机制在基本机制的基础上，节点在发送数据前发送一个RTS信号以请求接入信道，接入节点发送一个CTS信号以告之源节点已准备好接收。当数据包的长度达到一定值时，通过这两个控制信号来减小节点出错的代价。因为如果数据包长度较大时，在基本机制的条件下，节点发生冲突则无效的冲突数据传输将大大浪费频谱资源从而降低吞吐量。但是，如果节点数据包的长度较小时，RTS信号和CTS信号的相对开销就变大,四步握手机制的吞吐量就会小于基本机制的吞吐量。

网络辅助分集多址接入（NDMA）是由Michail K. Tsatsanis， Ruifeng Zhang和Subrata Banerjee等人在2000年的IEEE 信号处理学报的第48卷第3期中第702到711页提出的一种利用网络中节点对冲突信号的协同传输获得分集特性，然后利用信号分离技术解决数据包冲突的方法。通过对冲突的数据包进行再利用，可以大大提升吞吐量和时延性能等。但是，NDMA技术的应用有两个重要困境：1）冲突节点数一般通过估计获得，易出错；2）当冲突节点的个数较多时，因为信道相关度或质量问题，出现不满秩的情况就不能正确解析，就算此时矩阵满秩，计算的复杂度也很高。经过对现有相关技术的文献的检索发现，大部分NDMA的设计分析都是结合时隙ALOHA协议来进行的。如2002年发表在IEEE 通信学报第50卷第1期的146到154页发表的“Collision Resolution in Packet Radio Networks Using Rotational Invariance Techniques”和第50卷第4期第623-632页的“Network-Assisted Diversity Multiple Access in Dispersive Channels”。但是时隙ALOHA协议在处理突发业务和高负载业务时，发生冲突的概率大，NDMA的这两个困境便更加凸显出来。鉴于指数退避的竞争接入策略所具有的良好冲突避免能力，在该策略下，能够通过结合进一步地MAC设计有效应对NDMA的两个重要困境。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供了一种结合协同网络辅助分集的指数退避多址接入方法，该指数退避多址接入方法具有高吞吐量、高可靠性和高能效，并且具有良好的突发业务处理能力和高负载运行能力。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种结合协同网络辅助分集的指数退避多址接入方法，该接入方法包括以下步骤：