一种点对多点通信系统的功率控制优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信技术领域，更具体地说，特别涉及一种基于802. 11协议的点对多 点通信系统的功率控制优化方法。
【背景技术】
[0002] 无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN)技术的发展与应用给人们的 生活和工作方式带来了极大的便利性和实用性。无线局域网得到了广泛的应用，研宄如何 降低局域网通信设备的功耗显得非常有意义。基于802. 11协议的无线局域网通信设备MAC 层低功耗设计主要体现在功率控制优化设计。功率控制主要是通过控制发送节点发送报文 时使用的射频发射功率进行调整，在保证接收端正常接收的情况下尽量用较小功率发送报 文，以达到降低功耗的目的。硬件的有效性设计可使功耗显著下降。
[0003] 无线传输系统的站点主要由数据处理模块和射频模块组成，通过射频模块实现站 点之间的信息数据的通信。射频模块的能量消耗主要由天线发送功率决定，与射频发生器 的调制方式和目标站点距离有关。显然，根据站点之间的距离远近，相应的调节射频模块的 发射功率，可以达到降低站点的能量消耗的目的。
[0004] 在无线局域网中，根据射频电波在自由空间传播损耗的相关公式，接收端根据接 收到的信号功率，以及发送端发出此信号的发射功率，可算出收发距离，进而得出发送端合 适的发射功率，发送端也以同样的方法得到接收端合适的发射功率。通过更改MAC层帧结 构，在其中加入表示发射功率的字段，收发端双方可互相告知对方的功率信息，或者收发端 双方协定以已知的最大发射功率发送报文信息，可使收发端各自获得对方的发射功率信 息。
[0005] 点对多点通信系统是无线局域网中常见的通信方式，是指一个站点向多个站点分 别发送相同的或者不同的信息，实现一对多的通信。本发明基于现有的功率控制理论，结合 点对多点通信系统的特点，设计了一种适用于点对多点通信系统的功率控制优化算法，以 降低系统的功耗。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种结构简单、检测方便的点对多点通信系统的功率控制 优化方法。
[0007] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0008] 一种点对多点通信系统的功率控制优化方法，其特征在于：工作站点内的发送端 和接收端都具有相同的最大发射功率Ptjllax，该方法包括以下步骤：
[0009] S1、在发送端与所有的接收端首次通信中，根据所述发送端和接收端的RTS帧 和CTS帧所携带的信息，分别计算得出所述发送端发送信息数据帧DATA的最小发射功率 Pmin'和接收端回复ACK帧的最小发射功率Pmin，
[0010] S2、所述发送端记录发送至每个接收端所需所述最小功率Pmin'，每个所述接收端 记录其回复至所述发送端所需的所述最小发射功率pmin，
[0011] S3、判断所述发送端和接收端站点是否发生移动，若否，则执行步骤S4;若是，则 执行步骤S5，
[0012] S4、所述发送端和接收端分别根据记录的最小发射功率Pmin'和最小发射功率Pmin 发送DATA和ACK帧，
[0013] S5、对发生移动的所述发送端或接收端站点重新进行距离检测，调整最小发射功 率Pmin，并记录更新最小发射功率Pmin'和最小发射功率Pmin，
[0014] S6、循环执行步骤S3至步骤S5。
[0015] 进一步地，步骤Sl中，所述发送端以最大功率Ptjiax发射RTS帧，所述接收端接收 到RTS帧后，以最大功率Ptmax回复CTS帧，且所述接收端根据接收到的RTS帧功率P,&计 算得出所述接收端发送ACK帧所需的发射功率Ptadt，所述发送端根据接收到的CTS帧功率 P1^ts，计算得出所述发送端发送DATA所需的发射功率Ptdata。
[0016] 进一步地，所述接收端发送ACK帧所需的发射功率Pt_ad5的计算公式为：Pt_ad5= RK/G(1)，其中，G=P,rts/Ptmax(2)，所述发送端发送DATA帧所需的发射功率Ptdata的计算 公式为：Ptdata=RK/G'（3)，其中，G' =PrCts/Ptmax(4)，式（1-4)中，R为接收门限，K为功 率裕量参数，PutsSRTS帧的功率。Ptmax为发送端和接收端最大功率，P^^为CTS帧的功 率。
[0017] 进一步地，所述发送端和接收端的通信机制为RTS-CTS-DATA-ACK机制。
[0018] 进一步地，所述步骤S3中，所述发送端发送DATA帧之后判定是否在规定时间 Tdata-ack内接收到ACK帧，如果超时，则需下一轮通信重新计算最小发射功率Pmi/，如果 未超时，则检测ACK帧的功率P1^ad/是否大于先前记录的ACK帧的接收功率I^ adt-定范 围AP，若是，则下一轮通信重新计算最小发射功率Pmin'，若否，则结束本次通信。
[0019] 进一步地，所述步骤S3中，所述接收端发送CTS帧之后判定是否在规定时间 Tcts-data内接收到DATA帧，如果超时，则需下一轮通信重新计算最小发射功率Pmin，如果 未超时，则检测DATA帧的功率Pljat/是否大于先前记录的DATA帧的接收功率P^data-定 范围AP，若是，则下一轮通信重新计算最小发射功率Pmin，若否，则结束本次通信。
[0020] 进一步地，所述Tdata-ack为RTS-CTS-DATA-ACK机制发送DATA帧后收到ACK帧 的规定时间，Tcts-data为RTS-CTS-DATA-ACK机制回复CTS帧后收到DATA帧的规定时间。
[0021] 进一步地，所述发送端和接收端的最小功率Pt>和最大功率Pt _之间采用阶梯 分级方式设置多个发射功率，且相应地将所述发送端和接收端的距离分为若干段，每段范 围以不同的射频发射功率Pi进行通信。
[0022] 进一步地，所述发送端和接收端的与距离相关的功率划分的每段范围为AP。
[0023] 与现有技术相比，本发明的优点在于：根据发送端和接收端的距离而相应调整射 频模块的发射功率，替代原来固定的最大发射功率，从而达到低功耗的目的，射频模块发射 功率在最小功率和最大功率之间采用阶梯分级方式选择合适的发射功率，降低硬件实现的 复杂度，发送端和接收端分别维护记录所需最小发射功率的信息表，以避免每次RTS-CTS 交互通信时都要进行的重复计算，同时能动态跟踪检测站点的移动情况，保持正常的通信， 相应调整射频功率，并通知收发机双方更新记录最小发射功率的信息。
【附图说明】
[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0025] 图1是本发明的所述点对多点通信系统的功率控制优化方法的方法流程图；
[0026] 图2是本发明的所述点对多点通信系统的功率控制优化方法的 RTS-CTS-DATA-ACK传输机制示意图；
[0027] 图3是本发明的所述点对多点通信系统的功率控制优化方法的发送端工作流程 图；
[0028] 图4是本发明的所述点对多点通信系统的功率控制优化方法的接收端工作流程 图；
[0029] 图5是本发明的所述点对多点通信系统的功率控制优化方法的工作结构图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能 更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护