一种基于动态空闲信道评估门限的载波侦听方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信技术领域，尤其是一种载波侦听方法。
【背景技术】
[0002]无线局域网(WLAN)通常采用基于载波侦听多址接入/冲突避免(CSMA/CA，Carrier Sense Multiple Access with Collis1n Avoidance)的分布式协调功能(DCF，Distributed Coordinat1n Funct1n)方式接入。DCF采用物理载波侦听和虚拟载波侦听两种载波侦听机制来检测信道忙闲。只有两种机制的信道检测结果均为闲，节点才认为信道闲，否则认为信道忙。其中，物理载波侦听采用固定的空闲信道评估CCA门限，节点侦听信道，若节点检测到的能量超过空闲信道评估Clear Channel Assessment (CCA)门限，则认为信道忙，反之则认为信道空闲；虚拟载波侦听则是:节点在传输分组的介质访问控制MAC(Media Access Control)分组头部携带本次传输的时长信息，即网络分配矢量NAV (Network Allocat1n Vector)信息，其他节点若提取出该NAV信息，贝Ij认为在该段时间内信道忙。
[0003]随着智能设备的普及和无线应用的丰富，重叠小区的现象变得越来越普遍，而现有的载波侦听机制(包括物理载波侦听和虚拟载波侦听)都极大地限制了 WLAN的性能。一方面，固定的CCA门限很大程度上决定了并发传输数，无法根据网络状况灵活地调整。另一方面，由于承载NAV信息的控制帧覆盖范围往往较大，因此一旦节点提取出NAV信息，并无条件接受该NAV信息，则将导致信道预约过于保守。
[0004]因此，针对现有载波侦听机制的不足，本发明提出了一种基于动态CCA门限的载波侦听方法。该方法有以下两个特点:(1)接收节点根据请求发送(RTS，Request To Send)分组的接收功率动态调整自身的CCA门限；(2)节点若收到目的地址不是自身的清除发送CTS (Clear To Send)分组，则根据CTS分组接收功率及CTS帧中包含的干扰容限和接受概率信息决定是否接受该CTS帧中的NAV信息。该方法同时对物理载波侦听机制和虚拟载波侦听机制进行改进，提高空间复用度，从而提升网络吞吐量。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的不足，本发明旨在对现有的载波侦听机制进行改进，根据信道状态调整CCA门限及控制NAV有效作用范围，从而增加网络中的并发传输，提高网络吞吐量。
[0006]本发明提出的载波侦听方法旨在增加网络的并发传输，提高网络的空间复用度，因此特别适用于有多个基本服务集BSS (Basic Service Set)的WLAN场景。在WLAN密集部署的情况下，某个区域内存在多个BSS，每个BSS均分别由一个相应的接入点AP (AccessPoint)和若干个站点STA(Stat1n)组成。考虑一般的WLAN中所有节点支持的DATA传输速率集记为ri，r2，…rn，且Γι< r 2<...<r n，对应的接收信噪比门限值为SINRth1, SINRth2,...SINRthn,且 SINRth1 < SINRth 2<...< SINRth n，对于传输速率 r, (i = I, 2,...η),只有接收信噪比大于等于对应的接收信噪比门限SINRth1 (i = 1，2，...η)，接收节点才能以相应的速率正确接收所传输的数据分组。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0008]步骤1:多个基本服务集BSS (Basic Service Set)内有数据发送的节点，包括接入点AP节点和站点STA节点，按照IEEE 802.11分布式协调功能DCF (DistributedCoordinat1n Funct1n)以二进制指数退避方式竞争信道，若多个发送节点同时在一个时隙内退避结束则发生冲突，所有发生冲突的节点按照IEEE 802.1lDCF机制重新侦听信道，并再次以二进制指数退避方式竞争信道，直至有且仅有一个发送节点退避完成，则转入步骤2，未完成退避的节点按照IEEE 802.1lDCF机制暂停退避；
[0009]步骤2:发送节点按照IEEE 802.11标准产生并发送RTS分组(Request To Send，请求发送分组)，并转入步骤3 ;
[0010]步骤3:定义RTS分组的接收功率Prts，定义RTS分组的接收信噪比SINRraal，用于计算动态空闲信道评估CCA (Clear Channel Assessment)门限和干扰功率，接收节点在接收RTS分组时，物理层会实时测量RTS分组的接收功率和接收信噪比，因此RTS分组的接收功率Prts和接收信噪比SINRraal可从物理层读取并记录，位于RTS传输范围内的所有节点接收该RTS分组，并对RTS分组进行分析，每个节点提取RTS分组中包含的目的地址字段，如果目的地址与该节点的介质访问控制MAC (Media Access Control)地址不匹配，则提取RTS分组中包含的持续时间Durat1n字段，并按照IEEE 802.11标准设置网络分配矢量NAV，即在该Durat1n时长内虚拟载波侦听机制指示信道忙，该节点按照IEEE 802.1lDCF机制暂停退避；如果目的地址与该节点的介质访问控制MAC地址匹配，则该节点为目的接收节点，目的接收节点记录RTS分组的接收功率P1^ts和接收信噪比SINR real,并转入步骤4 ;
[0011 ] 步骤4:接收节点计算动态CCA门限值CCAth和干扰功率P1,并转入步骤5，动态CCA门限值CCAtA:
[0012]CCAth=Prts-SINR* (I)
[0013]其中公式(I)中各变量单位均为dB，其中SINR*为预先设定的固定的信噪比门限值，该门限值与信道衰落因子有关，信道衰落因子越大，信噪比门限值越大，SINR**[15，25]之间随意取值，建议SINR*取值可取SINR*= 20，干扰功率P1S:
[0014]P1=Prts-SINRreal (2)
[0015]步骤5:定义信噪比调整因子k用以调整期望的接收信噪比，k在[0，I]之间取值，定义信道干扰程度β用以判断信道的干扰程度，定义最大信道干扰程度用以确定接收节点允许的最大信道干扰，RTS接收信噪比Prts越大，则最大信道干扰程度β _越大，且满足关系:Pmx=Prts-SINRth1，其中SINRth1为最小的接收信噪比门限值，信道干扰程度β在[0，β _]随意取值，接收节点根据步骤4计算得出的CCA门限值CCAth和干扰功率P M行如下判断:
[0016]a)若 P1S CCA th，则设置 k = 0.5，若 P1S CCA th，且 P1-CCAthS β，则设置 k = 1，并转入步骤6 ;
[0017]b)若 P1XXAth，且 P1-CCAthS β，接收节点不回复清除发送 CTS (Clear To Send)分组，转入步骤12;
[0018]步骤6:节点支持的DATA传输速率记为r2,...rn，且!T1 < r 2<...< r n,对应的接收信噪比门限值为 SINRt1, hSINRt2h,...SINRtnh，且 SINRth1S SINRth 2<...< SINRthn，对于传输速率rji = 1，2，...η)，只有接收信噪比大于等于对应的接收信噪比门限SINRth1 (i = l,2,...η)，接收节点才能以相应的速率正确接收所传输的数据分组；
[0019]接收节点计算三个变量，即DATA分组速率，干扰容限和接受概率，接收节点首先选择接收数据DATA (data)分组时的期望接收信噪比值为SINRdesirad,
[0020]SINRdesired= SINR *+k* (SINRreal-SINR*)
[0021]然后通过以下方法确定DATA速率r:
[0022]若SINRth1S SINR desired< SINRth 1+1，则 r = Γι，其中 SINRth1^ DATA 传输速率 r ,所对应的接收信噪比门限，SINRth1+1为DATA传输速率r 1+1所对应的接收信噪比门限，i =1，2，...n-Ι ;若 SINRdesired^ SINRth n，则 r = rn，其中 SINRthn为最大 DATA 传输速率 r JJf对应的接收信噪比门限；
[0023]干扰容限P。的计算方法为:
[0024]Pc= P rts/SINRdesired_Pi
[0025]接受概率P的计算方法为:
[0026]若该接收节点首次接收到发送节点发送的RTS分组，则设置接受