信道跳频感知信道接入和重传制造技术

本申请公开一种信道跳频感知信道接入和重传。一种无线电装置在异步信道跳频无线网络中的信道接入的方法(100)。退避时间根据干扰避免延迟加上从无线电装置传输的随机退避时间来设置(101)。对于初始帧传输，设置退避(nb)次数的初始值和前导码检测退避(npdb)的初始次数。在等待初始退避时间到期之后并假如当前npdb_value<预定最大npdb值，在无线电装置的接收(Rx)信道上执行第一CCA(102)，并且在失败之后递增npdb的值。在目标无线电装置的Rx信道上执行第二CCA(103)，其中，nb的值在失败之后递增。假如在第二CCA中确定不忙(104)，则无线电装置在目标无线电装置的Rx信道上传输帧。

Channel frequency hopping perception channel access and retransmission

The present application discloses a channel frequency hopping perception channel access and retransmission. A method for the channel access of a radio device in an asynchronous channel frequency hopping wireless network (100). The backoff time is set according to the interference avoidance delay plus the random backoff time transmitted from the radio device (101). For initial frame transmission, initial values of the number of backoff (NB) times and preamble code are set to detect the initial number of backoff (NPDB). After waiting for the initial backoff time to expire, and if the current npdb_value<, the maximum NPDB value is scheduled, the first CCA (102) is executed on the radio receiver (Rx) channel, and the value of NPDB is incremented after failure. Second CCA (103) is executed on the Rx channel of the target radio device, in which the value of the Nb increases after the failure. If the second CCA is determined not to be busy (104), the radio device uploads the frame in the Rx channel of the target radio device.

【技术实现步骤摘要】
信道跳频感知信道接入和重传相关申请的交叉引用本申请要求在2016年7月19日提交的题为“信道跳频感知信道接入和重传机制(ChannelHoppingawareChannelAccessandRetransmissionMechanism)”的临时专利申请号62/364,227的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。
本公开的实施例大体涉及无线网络，以及更具体地，涉及此类网络中的异步(非时隙)信道跳频(channelhopping)。
技术介绍
电气和电子工程师协会(IEEE)802.15.4e为针对低功率和低数据速率网络设计的IEEE802.15.4标准的增强型媒体访问控制(MAC)层协议。IEEE802.15.4e体系结构依据若干块来定义以便简化该标准。这些块称为层。每一层负责该标准的一个部分并向更高层提供服务。各层之间的接口用于定义在该标准中描述的逻辑链路。低速率(LR)无线个人局域网(WPAN)装置包括至少一个PHY(物理层)，其包含射频(RF)收发器(或无线电)及其低级控制机制，以及对所有类型传输的物理信道提供接入的MAC子层。无线电装置能够在任何给定时间传输或接收，但不能同时执行传输和接收两者。IEEE802.15.4e适用于有资源约束的传感器装置；例如，低功耗、低计算能力和低存储器。由于在家庭和办公环境中由PAN互连的传感器和致动器(actuator)变得越来越常见，因此限制每个装置的功耗非常重要。一些无线电装置可依赖电池操作，在此情况下，频繁的电池更换或再充电是不合乎需要的。一些其他无线电装置可依赖由装置本身生成的有限量的电力进行操作，诸如该装置使用来自太阳能或其他光源的转换、从运动或热效应拾取能量或从环境电磁场收集能量。信道跳频无线传输系统协议通常具有重传机制以重传丢失的帧。当使用信道跳频时，后续的传输能够在信道跳频序列中使用不同的信道(频带)。这有助于避免在前面使用的信道中可能存在的导致帧丢失的信道干扰，使得信道跳频能够提高网络容量。信道跳频通过促进不同的无线电装置对之间在多个信道上的同时数据传输来实现增加的网络吞吐量，或者通过利用信道分集实现在恶劣的信道状况下的可靠性。信道跳频可以通过许多不同的已知方法实现，其中最常用的方法为被称为时隙信道跳频(TSCH)的同步方法或在IEEE802.15.4e标准中定义的称为非时隙信道跳频的异步方法。还存在使用信道跳频MAC定义用于不同应用的MAC协议的许多标准。还存在使用信道跳频MAC定义用于不同应用的MAC协议的标准。例如，Wi-SUNTM联盟已发布了场区域网(FieldAreaNetwork,FAN)规范，该规范规定了在智能电网应用中如何使用异步信道跳频(技术配置规范场区域网，Wi-SUN联盟2014，以下称为“Wi-SUNFAN”)。在异步信道跳频(其不需要用于信道跳频的任何同步)MAC中，诸如在Wi-SUNFAN中定义的异步信道跳频MAC中，每个无线电装置保持其广播时间表以及单播时间表。无线电装置将在其广播时间表期间传输其广播数据，并且预期正在跟踪该无线电装置的邻近无线电装置将在广播时隙期间在其信道中监听。在广播间歇期间，无线电装置追随自己的接收器定向单播信道跳频时间表。作为异步信道跳频，单播信道跳频时隙不需要彼此同步。单播时间表是接收器定向的意义在于，无线电装置使用具有冲突避免的载波侦听多路访问(CSMA/CA)在接收器无线电装置的信道中传输帧。如果帧的数据传输超出了时隙周期，则传输无线电装置也继续将数据传输到接收器无线电装置的邻近时隙中。例如，响应于从无线电装置B接收的数据请求，无线电装置A可在无线电装置B的Rx信道中传输帧，并且来自无线电装置A的数据传输可扩展到邻近的时隙中。通过如在Wi-SUNFAN中所公开的特殊信息要素的传送，信道跳频信息在相应无线电装置A和B之间交换。TSCH使用用于无线电装置的专用/共享时隙，并因此装置不需要具有复杂的信道接入过程。另一方面，异步信道跳频需要信道接入机制来传输帧，因为无线电装置可以随时传输帧。然而，已知的异步访问机制没有考虑到在一些信道上在某些随机时间可能存在的干扰的存在。
技术实现思路
提供本
技术实现思路
以简化形式介绍所公开的概念的简要选择，这些概念在下面的包括所提供的附图的具体实施方式中进一步描述。本
技术实现思路
并不旨在限制要求保护的主题的范围。所公开的实施例认识到用于MAC的已知异步信道接入机制不能有效地考虑信道跳频系统。例如，Wi-SUNFAN包括在其直接帧交换(DFE)和扩展定向帧交换(EDFE)接入方法中使用的信道接入模式。DFE遵循IEEE802.15.4CSMA/CA方案，其用于在单信道上运行的网络的信道接入。因此，当DFE中的单信道上的信道接入失败时，即使不尝试在另一信道上传输帧，帧传输也被认为是失败的。当重传用于尝试重传丢失的帧(例如，未接收到ACK的帧)时，所使用的对应随机“退避”延迟时间(根据IEEE802.15.4规范)不能确保重传的帧使用不同的信道或使之成为可能，其中，退避时间为在尝试向目标装置传输帧之前无线电装置推迟(等待)的时间量。因此，在大多数情况下，DFE中的信道接入机制不会利用信道跳频系统的优点。在EDFE方法中，当无线电装置进入重传时，诸如当空闲信道评估(CCA)失败时或者当从目标无线电装置未接收到ACK时，信道接入机制使用附加的恒定延迟时间(添加到退避时间)。该附加的恒定延迟时间不一定致使在不同信道中的操作，从而不一定利用信道跳频。EDFE方法确实允许并行退避时间(可以运行两个并行定时器，每个无线电装置的并行定时器可以具有不同的退避时间)到不同的装置。EDFE尽管适用于在多个信道上运行的网络并且有时候利用信道跳频，但仍然被认为具有以下两个(2)重大缺陷：1.EDFE不考虑被发送至无线电装置的前导码尚未被检测到的Rx信道上的潜在帧。这是因为在切换到Tx信道进行传输之前，EDFE不需要在Rx信道上执行CCA。2.如上所述，所使用的恒定附加退避时间不一定会利用不同装置的信道分集。本公开的用于异步信道跳频网络的信道跳频感知信道接入和重传机制处理干扰并利用信道分集。这通过设置包括干扰接入延迟(IAD)的退避时间(无论是第一传输还是在传输失败之后的重传)来实现，IAD对于第一传输通常为零，并且对于重传是可递增的变量，IAD被添加到随机退避部分以提供当前所使用的退避时间。基于信道接入失败的类型，重传的IAD会不同地递增。附图说明现将参考附图，附图不一定按比率绘制，其中：图1为示出根据示例实施例的针对异步信道跳频网络的信道跳频感知信道接入和重传的一个示例方法中的步骤的流程图。图2A和图2B提供了详细的流程图，其示出了根据示例实施例的用于异步信道跳频网络的信道跳频感知信道接入和重传的另一示例性方法中的步骤。图3A和图3B提供了详细的流程图，其示出了根据示例实施例的用于异步信道跳频网络的信道跳频感知信道接入和重传的另一示例性方法中的步骤。图4示出了根据示例实施例的示例无线电装置的部件，其包括用于实现所公开的信道跳频感知信道接入和重传算法的代码或用于实现在异步信道跳频网络中操作的算法的硬件。具体实施方式示例实施例通过参考附图来描述，其中，相同的参考标号用于指定类似或等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种第一无线电装置在具有至少一个目标无线电装置的异步信道跳频无线网络中的信道接入的方法，包括：为从所述第一无线电装置进行的帧传输设置退避时间，所述退避时间包括干扰避免延迟即IAD加上随机退避时间，其中，对于所述帧传输中初始的一个帧传输，也设置退避次数即nb的初始值，以及对于前导码检测退避次数即npdb，设置初始次数；在等待所述退避时间期满后并假如所述npdb的当前值<预定最大npdb值，在所述第一无线电装置的接收信道即Rx信道上执行第一空闲信道评估即CCA，其中，所述npdb的值在所述第一CCA失败之后递增；在所述目标无线电装置的Rx信道上执行第二CCA，其中，所述nb的值在所述第二CCA失败之后递增，以及假如在所述第二CCA中确定不忙，则所述第一无线电装置在所述目标无线电装置的Rx信道上传输帧。

【技术特征摘要】
2016.07.19 US 62/364,227;2017.03.06 US 15/450,6441.一种第一无线电装置在具有至少一个目标无线电装置的异步信道跳频无线网络中的信道接入的方法，包括：为从所述第一无线电装置进行的帧传输设置退避时间，所述退避时间包括干扰避免延迟即IAD加上随机退避时间，其中，对于所述帧传输中初始的一个帧传输，也设置退避次数即nb的初始值，以及对于前导码检测退避次数即npdb，设置初始次数；在等待所述退避时间期满后并假如所述npdb的当前值&lt;预定最大npdb值，在所述第一无线电装置的接收信道即Rx信道上执行第一空闲信道评估即CCA，其中，所述npdb的值在所述第一CCA失败之后递增；在所述目标无线电装置的Rx信道上执行第二CCA，其中，所述nb的值在所述第二CCA失败之后递增，以及假如在所述第二CCA中确定不忙，则所述第一无线电装置在所述目标无线电装置的Rx信道上传输帧。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一无线电装置包括具有相关联的存储器的处理器，并且其中，所述第一无线电装置具有信道跳频感知信道接入和重传算法，其提供在包括数字逻辑的硬件中实现或在由所述处理器运行的所述存储器中由代码实现的所述方法。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传输所述帧包括使用所述IAD的更新值由所述退避时间延迟的重传，与用于所述传输所述帧的最近尝试的所述目标无线电装置的Rx信道相比，所述IAD的更新值致使所述重传在所述目标无线电装置的Rx信道中不同的一个Rx信道中进行。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述传输所述帧包括所述重传，并且其中，所述设置包括将所述IAD设置为目标驻留时间即TDT的1/2。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一CCA的所述失败通过将所述IAD的更新值设置为最大前导码检测时间并然后返回到所述设置所述退避时间来处理。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二CCA的所述失败通过将所述IAD的更新值设置为等于预期帧传输时间和目标驻留时间即TDT中的最大值并然后返回到所述设置所述退避时间来处理。7.根据权利要求1所述的方法，其中，如果所述第二CCA成功，则所述第一无线电装置移到所述传输所述帧，进一步包括等待来自所述目标无线电装置的确认即ACK，并且如果未接收到所述ACK并且当前重传尝试的次数小于重传尝试的最大次数，则标记所述帧以用于重传。8.根据权利要求3所述的方法，其中，所述传输所述帧包括所述重传，并且其中，所述设置包括将所述IAD的更新值设置为等于basebackoff时间的值，其等于剩余的目标驻留时间即剩余的TDT乘以所述nb。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二CCA的所述失败通过将所述IAD的更新值设置为所述basebackoff时间乘以所述nb的所述值，并然后返回到所述设置所述退避时间来处理。10.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·维贾雅桑卡尔，J·库恩杜鲁，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US