本发明专利技术提供了一种基于MIMO传输机制的多信道多址接入方法，在竞争阶段中，节点通过复用数据天线在公共控制信道上进行信道竞争，当信道竞争成功后，通过2x2MIMO的方式交互信息完成对数据信道的选择以及数据传输时段时长的确认；在传输阶段节点通过复用控制天线，在数据信道上传输数据分组。本发明专利技术实现简单，可在支持多信道网卡的固件中实现，同时也可以实现在驱动程序中；大幅度提高了网络吞吐量；由于采用分布式的工作方式，无须中心控制节点及全网时同步，通过采用2*2MIMO的传输方式来传输控制分组和数据分组，带来了显著的空间复用增益，进而大幅度提升了系统性能，即提升了网络吞吐量并降低了端到端时延。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及通信
，尤其是多输入多输出传输机制。
技术介绍
[000引 目前，由于WLAN的方便性及其灵活性等特点，已经得到了突飞猛进的发展。然而 随着移动用户数量的持续增长W及用户对大带宽业务需求的不断增加，如视频会议等大带 宽业务，信道资源变得愈发紧张。因此，如何最大程度地使用目前有限的信道资源，已成为 WLAN中最为关注的问题之一。 目前，传统基于IE邸802. 11的单信道多址接入方法已经无法有效地满足 日益增长的大带宽业务需求。因而，为了更加有效地使用无线网络中的多信道资 源，如IEEE802. 11a标准中提供了 12个非重叠信道，人们提出了多信道的多址接入 MMAC(Multi-channelMAC)技术，进而使得不同的数据传输可同时在不同的信道中无干扰 地进行，从而提升系统吞吐量。目前，人们已经针对不同的应用场景提出了多种MMAC，主要 包括W下S类；（1)基于跳频的MMAC; (2)基于时隙划分的MMAC; (3)基于公共控制信道的 MMAC。其中在（1)和（2)该两类MMAC中，需要实现全网时间同步，该并不利于在WLAN中使 用。而基于公共控制信道的MMAC是适用于WLAN的一类多信道MAC协议，其中化ih-Lin和 化inh-Yu等人提出的DCA值ynamic化annelAssignment)协议最具代表性的现有技术之 〇 在DCA协议中，所有节点配备了两套独立的收发天线，其中一套收发机固定在一 个公共的控制信道上进行侦听并传输控制分组，当在公共控制信道上通过交互控制信息完 成数据信道的选择后，将另一套收发机调整到协商好的数据信道上进行数据传输。相对于 IE邸802. 11单信道MAC协议，DCA可获得更高的吞吐量性能。但是，由于在DCA协议中，所 有节点均在同一个公共控制信道上通过IE邸802. 11DCF机制进行竞争并传输控制分组， 因此当可用信道数足够多时，随着网络负载的增大，控制信道迅速达到饱和，进而成为该协 议的性能瓶颈。本专利技术提出了一个将MIM0传输机制应用于DCA协议来解决该瓶颈问题的 方案，仿真结果表明本专利技术很好的解决了该问题，大幅度提升了网络吞吐量性能。 随着WLAN中的大规模普及和各种大带宽业务的不断增长，传统的IE邸802. 11标 准已无法提供足够的带宽来满足该些大带宽业务的需求，因而多信道多址接入技术正备受 关注。但是，针对适用于WLAN的基于公共控制信道的DCA协议而言，其相比于IE邸802. 11 单信道MC，能够提供更高的带宽，但是在网络负载较大的情况下，其控制信道达到饱和成 为系统吞吐量的瓶颈，因此仍然无法很好满足大带宽业务的需求。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利旨在利用多输入多输出MIM0(Multiple-Input Multiple-Ou化ut)传输技术，在不需要网络时间同步并且不引入额外开销的前提下，解决 DCA协议存在的控制信道瓶颈问题，进一步提高系统吞吐量性能。 本专利技术包括两大阶段；竞争阶段和传输阶段。在竞争阶段中，源节点和目的节点 通过分别复用自己的数据天线，并与控制天线形成2X2MIMO,进而在公共控制信道上按照IE邸802. 11分布式协调功能DCF值istributedCoordinationF^mction)标准进行信道竞 争。当信道竞争成功后，源节点与目的节点通过2x2MIM0的方式交互请求发送RTS(Request toSend)、允许发送CTS(ClearToSend)和预留RES(Reservation)信息，完成对数据信道 的选择W及数据传输时段DTP值ataTransmissionPeriod)时长的确认；在传输阶段中，源 节点和目的节点通过复用自己的控制天线，并与数据天线构成2X2MIM0,在协商好的数据信 道上传输数据分组。[000引在本专利技术的技术方案中，收发节点对通过复用各自的控制天线和数据天线，组成 一对2x2的MIM0天线，并交替工作在控制信道和数据信道上，每经过一次W2X2MIM0方式 的控制分组RTS/CTS/RES的交换后，收发节点将各自的收发天线同时切换至协商好的数据 信道上，同样W2X2MIM0的方式完成数据分组的传输。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案详细实施步骤如下： 步骤1 ;本专利技术提出的多信道多址接入方法假设在网络中有K+1个可用信道，其中 1个为公共控制信道CCH(CommonControl化annel)，其余K个为等带宽的数据信道，分别 表示为DH。i= 1，...，K，每个节点配备两副半双工天线：控制天线和数据天线； 在初始状态，所有节点均将自己的两套收发天线放置在控制信道上，构成2X2MIM0 并侦听控制信息，当节点有数据发送时，转入步骤2 ; 步骤2 ;发送节点在控制信道上按照IE邸802. 11分布式协调功能 DCF值istributedCoordinationF^mction)协议进行二进制指数退避竞争信道，当信道竞 争成功后转入步骤3,否则停留在步骤2中继续竞争；[001引步骤3 ;发送节点通过2x2MIM0的方式发送请求发送RTS(RequesttoSend)分组， 并等待接收节点回复的允许发送CTS(ClearToSend)分组，该CTS分组同样W2X2MIM0的 方式传输，若在预定时间内收到CTS分组则转入步骤4,此时完成了数据信道的协商，否则 转入步骤2 ; 本专利技术采用的RTS帖格式中，添加了用于指示数据信道空闲与否状态的字段， 即增加了 3个字节的"信息控制"字段，其中4比特用于指示"数据传输时段DTP值ata TransmissionPeriod)"长度，其余20比特为"可用数据信道信息"字段，用于指示数据信 道1~20的空闲与否的信息； 本专利技术采用的CTS帖格式中，添加了用于指示所选择数据信道的字段，即增加2字 节的"信息控制"字段，其中4比特用于指示"DTP"长度，其余12比特为"选择的数据信道 标号"字段，用于指示所协商好的数据信道标号信息； 步骤4 ;发送节点收到CTS分组后，在公共控制信道上通过2X2MIM0的方式发送预 留RES(Reservation)分组，RES帖格式与步骤3中CTS帖格式的定义相同，将在步骤3所 协商的数据信道W及DTP信息告知给其邻居节点，之后转入步骤5 ; 步骤5;当RES分组传输完成后，发送节点与接收节点均将自己的两套收发天线同 时切换至步骤3协商的数据信道上，发送节点在DTP内W2X2MIM0的方式发送化ta分组并 等待确认ACK(Acknowledgement)回复，ACK分组也是通过2x2MIM0的方式发送；若在预定 时间内收到ACK回复，则转入步骤6,否则转入步骤2 ;[001引步骤6 ;发送节点判断是否是本DTP中的最后一个化ta分组，若不是，则继续w2X2MIMO的方式发送下一个化ta分组并等待ACK，否则表明化ta分组发送完成，那么发送 节点与接收节点再次将自己的两套收发天线切换回到控制信道上侦听，直至有新的数据发 送或接收需求。 本专利技术的有益效果是实现简单，可在支持多信道网卡的固件中实现，同时也可W 实现在驱动程序中；大幅度提高了网络吞吐量；由于采用分布式本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于MIMO传输机制的多信道多址接入方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：本专利技术提出的多信道多址接入方法假设在网络中有K+1个可用信道，其中1个为公共控制信道CCH(Common Control Channel)，其余K个为等带宽的数据信道，分别表示为DHi,i＝1,...,K，每个节点配备两副半双工天线：控制天线和数据天线；在初始状态，所有节点均将自己的两套收发天线放置在控制信道上，构成2x2MIMO并侦听控制信息，当节点有数据发送时，转入步骤2；步骤2：发送节点在控制信道上按照IEEE 802.11分布式协调功能DCF(Distributed Coordination Function)协议进行二进制指数退避竞争信道，当信道竞争成功后转入步骤3，否则停留在步骤2中继续竞争；步骤3：发送节点通过2x2MIMO的方式发送请求发送RTS(Request to Send)分组，并等待接收节点回复的允许发送CTS(Clear To Send)分组，该CTS分组同样以2x2MIMO的方式传输，若在预定时间内收到CTS分组则转入步骤4，此时完成了数据信道的协商，否则转入步骤2；本专利技术采用的RTS帧格式中，添加了用于指示数据信道空闲与否状态的字段，即增加了3个字节的“信息控制”字段，其中4比特用于指示“数据传输时段DTP(Data Transmission Period)”长度，其余20比特为“可用数据信道信息”字段，用于指示数据信道1～20的空闲与否的信息；本专利技术采用的CTS帧格式中，添加了用于指示所选择数据信道的字段，即增加2字节的“信息控制”字段，其中4比特用于指示“DTP”长度，其余12比特为“选择的数据信道标号”字段，用于指示所协商好的数据信道标号信息；步骤4：发送节点收到CTS分组后，在公共控制信道上通过2x2MIMO的方式发送预留RES(Reservation)分组，RES帧格式与步骤3中CTS帧格式的定义相同，将在步骤3所协商的数据信道以及DTP信息告知给其邻居节点，之后转入步骤5；步骤5：当RES分组传输完成后，发送节点与接收节点均将自己的两套收发天线同时切换至步骤3协商的数据信道上，发送节点在DTP内以2x2MIMO的方式发送Data分组并等待确认ACK(Acknowledgement)回复，ACK分组也是通过2x2MIMO的方式发送；若在预定时间内收到ACK回复，则转入步骤6，否则转入步骤2；步骤6：发送节点判断是否是本DTP中的最后一个Data分组，若不是，则继续以2x2MIMO的方式发送下一个Data分组并等待ACK，否则表明Data分组发送完成，那么发送节点与接收节点再次将自己的两套收发天线切换回到控制信道上侦听，直至有新的数据发送或接收需求。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李波，杨博，杨懋，闫中江，左晓亚，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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