点C不接受该NAV信息，继续按照IEEE802.1lDCF机制侦听信道。发送节点C和接收节点D的接入时序可参考图2。
【主权项】
1.一种基于动态空闲信道评估门限的载波侦听方法，其特征在于包括下述步骤: 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 802.11 DCF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 802.11 DCF机制暂停退避； 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; 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SINR raal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 802.11 DCF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 ; 步骤4:接收节点计算动态CCA门限值CCAth和干扰功率P P并转入步骤5，动态CCA门限值CCAtA:CCAth= Prts-SINR* (I) 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，SINIfi [15，25]之间随意取值，建议SINR*取值可取SINR *= 20，干扰功率P方:P1=Prts-SINRreal (2) 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3_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:β_= P M-SINRth1，其中SINRth1为最小的接收信噪比门限值，信道干扰程度β在[O, 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P1进行如下判断: 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 ； b)若P1> CCAth，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 ； 步骤6:节点支持的DATA传输速率记为ri，r2，...rn，且Γι< 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Γι (i = 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=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； 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, SINRdesired= SINR *+k* (SINRreal-SINR*) 然后通过以下方法确定DATA速率r:若 SINRth1S SINR desired< SINRth 1+1，则 r = Γι，其中 SINRth1^ DATA 传输速率 r 工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，...η-1 ;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； 干扰容限P。的计算方法为: Pc= PrtsZSINRdesired-P1 接受概率P的计算方法为: 若该接收节点首次接收到发送节点发送的RTS分组，则设置接受概率为p。，p。在[O，I]之间随意取值；若该接收节点不是首次接收到发送节点发送的RTS分组，且前一次接收到RTS分组后设置的接受概率为plast，如果前一次正确接收到DATA分组，则降低本次的接受概率为P = Piast- △ P，若P < O，则设置P = O，如果前一次未正确接收到DATA分组，则提高本次的接受概率为P = Plast+Ap，gp > 1，则设置P = 1，Δ P为接受概率调整量，需预先设定，Ap可在(O，I)之间随意取值，建议Ap取值可取Δρ = 0.1，之后转入步骤7 ; 步骤7:接收节点构建CTS分组，本发明所采用的CTS分组格式在IEEE 802.11标准字段基础上添加了 3个字段，包括DATA分组速率字段3比特，干扰容限字段10比特和接受概率字段3比特，接收节点将DATA速率r、干扰容限P。和接受概率p分别填充到CTS分组中的DATA速率字段、干扰容限字段和接受概率字段，CTS分组的其余字段按照IEEE 802.11标准进行设置，之后转入步骤8 ; 步骤8:接收节点回复CTS分组，之后转入步骤9 ; 步骤9:位于CTS传输范围内的所有节点接收该CTS分组，并对CTS分组进行分析，每个节点提取CTS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)地址匹配，则该节点为源发送节点，发送节点从CTS分组的DATA速率字段提取DATA分组速率r，根据DATA分组速率r发送DATA分组，之后转入步骤.10 ;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，则该节点记录CTS分组的接收功率Pm，之后转入步骤11 ； 步骤10:发送节点等待接收节点回复确认ACK(Acknowledgement)分组，若接收到ACK分组，则传输结束，否则以二进制指数退避方式竞争信道，以进行重传； 步骤11:其他节点从CTS分组的干扰容限字段提取干扰容限信息P。，接受概率字段提取接受概率信息P，并做出如下判断: 若PtltsS P。，则节点产生一个[0，I]之间的随机数Prand,如果Prand彡P，则该节点不接受CTS分组中的NAV信息，转入步骤12，否则，该节点提取CTS分组中包含的持续时间Durat1n字段，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 802.11 DCF机制暂停退避； 步骤12:节点不接受接收节点的NAV信息，则虚拟载波侦听机制指示信道空闲，节点如果位于发送节点的物理载波侦听范围内，则物理载波侦听机制指示信道忙，该节点按照IEEE 802.11 DCF机制暂停退避；节点如果位于发送节点的物理载波侦听范围外，则物理载波侦听机制指示信道空闲，此时该节点可继续退避，退避完成后接入信道，从而与已有传输同时并发工作，提高网络的空间复用度。
【专利摘要】本发明提供了一种基于动态空闲信道评估门限的载波侦听方法，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，本发明根据接收功率动态计算和调整CCA门限，可以有效提高网络的空间复用度，同时通过在CTS分组携带干扰容限和接受概率，有效地控制CTS分组中NAV的作用范围，进一步地提高空间复用度，从而提升网络吞吐量。
【IPC分类】H04W74/08
【公开号】CN105101453
【申请号】CN201510407868
【发明人】李波, 张永平, 杨懋, 闫中江
【申请人】西北工业大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年7月13日