专利名称：用于经由通信网络节点来进行广播的技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于通信网络的节点的传送技术，其中节点经由载波监听 (carrier-sense)多路接入(multiple-access)信道来彼此进行通信。本发明还涉及一种用于这种网络中的通信网络节点的接收技术。
背景技术：
例如，IEEE802.il无线网络是一个这样的通信网络。例如，考虑图1所示的通信网络。节点在多路接入信道空闲时进行发送，使用 多路接入信道，节点Nl向节点N2发送数据，节点N3向节点N4发送数据，并且节点N5 向节点N6发送数据。已经定义了竞争解决机制来解决对信道的同时接入的难题。称为源节点的、寻 求进行发送的节点测量信道上的干扰电平。如果认为信道忙碌，则对传送进行延迟。如 果否并且如果信道在称为分布式帧间间隔(DIFS)的预定时间中空闲，则源节点可以进 行发送。源节点发送包含关于其尝试发送的数据量及其传送数据速率的信息的准备发送 (Ready To Send, RTS)消息。接收机节点利用清除以发送(Clear To Send，CTS)消息来 进行响应，在这之后，源节点开始发送数据。然后，也尝试进行发送的源节点和接收机 节点的相应覆盖区域中的节点等待用于以规定数据速率来发送数据所需的时间。当它已经接收到由源节点发送的所有数据时，接收机节点发送确收(ACK)。优选地，提供功率控制机制，以通过使得能够进行该信道的增加空间重用来增 加这种网络的容量。然后，将源节点进行发送的功率设置为使得能够进行接收机节点的 正确数据接收的电平。然而，给定发送数据速率通过信干比阈值来表征。如果减少传送 功率，则所选定的发送数据速率可能是不可能的。因此，必须联合地选定传送功率和发 送数据速率。由T-S Kim等人在2006年9月的MobiCom' 06大会的年报中发表的、题名 为"Improving Spatial Reuse Through Tuning Transmit Power, Carrier SenseThreshold, and Data Rate in Multihop Wireless Networks”的论文提出了一种用于功率和数据速率控制的
机制。在所述算法中，源节点在第一步骤中作为所测量的干扰电平和载波监听阈值的函 数，来确定不干扰进行中的呼叫的最大功率电平。然后，源节点在第二步骤中利用在第 一步骤中确定的最大功率电平，来确定在接收机节点处可获得的最大信干比。这需要接 收机节点向源节点发送所感知的干扰电平。在第三步骤中，源节点然后选择数据速率 C1,使得与所述数据速率相关联的信噪比阈值小于最大信干比，并且使得与刚好更高的 数据速率相关联的信噪比阈值大于所述最大值。然后，作为与所选择的数据速率相关联 的信噪比阈值的函数来确定功率电平。所述方法具有以下缺陷。它依赖于肯定没有反映真实传播模型的具体传播模 型。在第一步骤中，针对最差情况来确定最大功率电平。所述第一步骤依赖于仅仅存在 单一并发(concurrent)发送机节点的假设。它还依赖于用于发送所测量的干扰电平的接收机节点，这需要在实际发送数据之前在源节点和接收机节点之间交换的信息。因此，需要一种用于考虑到并发发送机节点的集合来实现传送功率和发送数据 速率控制的技术。
发明内容
本发明通过提出一种由通信网络的节点使用的传送方法来响应于该需求，其中 节点经由载波监听多路接入信道来彼此进行通信，所述方法包括以给定传送功率和给 定数据速率来在该信道上向接收机节点发送信号的步骤，并且其特征在于，所发送信号 的传送功率相继地在第一时间段期间采用第一功率值和然后在第二时间段期间的第二功 率值，所述两个功率值不同，并且它们中的一个功率值等于该给定功率，该第一时间段 表现了该给定功率，而该第二时间段表现了该数据速率。相应地，通过交替两个时间段、根据具体方案来调整(modulate)以给定传送功 率和给定发送数据速率而发送的信号的电平，并且所述电平隐含地携带该功率和数据速 率信息。不必使用显式信令消息来发送该信息。
该传送方法进一步包括如下步骤作为发送处理中的节点、所述节点的相应传 送功率、和与网络节点之间的信号传播相关的衰减的函数，来确定该给定功率和该给定 数据速率。作为发送机节点、它们的相应传送功率、和与该信号的传播相关的衰减的函数 来确定该传送功率电平和数据速率。相应地，该传送方法考虑到发送处理中的所有节点 和修改了节点之间的信号传播的特定介质。因此，它具体适于实现通信网络中的功率和 数据速率控制，使能该多路接入信道的增加空间重用。而且，在所述在该信道上进行发送的步骤之前，该传送方法使用·作为发送处理中的节点的函数来确定所预期的干扰电平的步骤；以及·测量所述信道上的当前干扰电平的步骤；在该方法中，如果所预期干扰电平和当前干扰电平之间的差小于预定的阈值， 则实行所述发送步骤。该发送机节点维持发送处理中的节点的列表，并因而能够确定所预期的干扰电 平。该列表包括发送处理中的所有节点，并且不限于单一虚拟(virtual)并发发送机节 点。如果所测量的电平高于所预期的干扰电平，则未标识的节点处于该信道上的发送处 理中，并因此，不能抓住该信道以进行发送。如果不高于，则清楚地标识发送处理中的 节点，并于是，可能以适合的功率电平来进行发送。本发明还通过提出一种由通信网络的节点使用的接收方法来响应于该需求，在 该接收方法中节点经由载波监听多路接入信道来彼此进行通信，所述方法包括·接收以给定传送功率和给定数据速率在该信道上从发送机节点发送的信号的 步骤，该传送功率相继地在第一时间段期间采取第一功率值和然后在第二时间段期间采 取第二功率值，所述两个功率值不同；·根据所接收的信号来确定第一和第二时间段的步骤；以及·根据如此确定的两个时间段来确定发送机节点所使用的该传送功率和该数据 速率的步骤。
该接收方法具体适合于接收使用上述传送方法来发送的信号，即具有符合预定 方案的功率坪值(plateau)的信号，该信号隐含地携带表现了所使用的传送功率和数据速 率的信息。相应地，可能通过确定第一功率电平处的第一时间段和第二功率电平处的第 二时间段来推导出用于进行发送的该功率和该数据速率。该接收方法进 一步包括如下步骤作为该第一功率和该第二功率之间的差以及 与该网络节点和其他网络节点之间的信号传播相关的衰减的函数来确定发送机节点。在功率电平上的变化是预定的情况下，接收机节点可能作为在从发送机节点到 目的节点的传播期间该信号所遭受的衰减的函数来确定发送机节点。因而，该接收机节 点具有发送处理中的节点的详细知识。该接收方法进一步包括对由该信号的目的节点向该发送机节点发送的确收进 行解码的步骤；以及确定与该网络节点和该目的节点之间的信号传播相关的衰减的步
马聚ο因而，对该确收消息进行解码使得接收机节点能够确定该目的节点以及与该目 的节点和接收机节点之间的信号传播相关的衰减。因而，使用了适于实际传播模型的衰 减，来代替使用预定和固定的传播模型。本发明进一步提出了一种通信网络的节点的传送模块，其中节点经由载波监听 多路接入信道来彼此进行通信，所述装置包括以给定传送功率和给定数据速率来在该 信道上向接收机节点发送信号的部件，并且其特征在于，该发送部件适于在第一时间段 期间的第一功率值和第二时间段期间的第二功率值之间相继地变更所发送信号的传送功 率，所述两个功率值不同，并且它们中的一个功率值等于该给定功率，该第一时间段表 现了该给定功率，而该第二时间段表现了该数据速率。本发明进一步提出了一种通信网络的节点的接收机模块，其中节点经由载波监 听多路接入信道来彼此进行通信，所述装置包括·接收以给定传送功率和给定数据速率在该信道上从发送机节点发送的信号的 部件，该传送功率相继地在第一时间段期间选取第一功率值并且在第二时间段期间选取 第二功率值，所述两个功率值不同；·用于根据所接收的信号来确定第一和第二时间段的部件；以及·用于根据如此确定的两个时间段来确定发送机节点所使用的传送功率和数据 速率的部件。本发明进一步提出了一种通信网络的发送机节点，其中节点经由载波监听多路 接入信道来彼此进行通信，该发送机节点包括上述的传送模块。本发明进一步提出了一种通信网络的接收机节点，其中节点经由载波监听多路 接入信道来彼此进行通信，该接收机节点包括上述的接收模块。本发明进一步提出了一种通信系统，其中节点经由载波监听多路接入信道来彼 此进行通信，该系统包括上述的至少一个发送机节点以及至少一个接收机节点。本发明进一步提出了一种计算机程序，包括当由处理器执行该程序时，用于执 行由通信网络的节点使用的如上所述的传送方法的指令，其中节点经由载波监听多路接 入信道来彼此进行通信。本发明进一步提出了一种计算机程序，包括当由处理器执行该程序时，用于执行由通信网络的节点使用的如上所述的接收方法的指令，其中节点经由载波监听多路接 入信道来彼此进行通信。本发明进一步提出了一种由通信网络的节点发送的信号，其中节点经由载波监 听多路接入信道来彼此进行通信，所述信号被以给定传送功率和给定数据速率来在该信 道上向接收机节点发送，并且其特征在于，所发送信号的传送功率相继地在第一时间段 期间选取第一功率值和然后在第二时间段期间选取第二功率值，所述两个功率值不同， 并且它们中的一个功率值等于该给定功率，该第一时间段表现了该给定功率，而该第二 时间段表现了该数据速率。
借助于参考附图而给出的本发明具体实施例的方法的以下描述，可以更好地理 解本发明，其中·图1示出了通信网络架构；·图2示出了本发明一个具体实施例的通信网络节点所发送的信号；·图3示出了本发明一个具体实施例的传送方法的步骤；·图4a示出了本发明一个具体实施例的接收方法的步骤的第一子集；·图4b示出了本发明一个具体实施例的接收方法的步骤的第二子集；以及·图5示出了本发明一个具体实施例的通信网络接入模块。
具体实施例方式在上面评述的图1示出了通信网络1。使用多路接入信道，节点Nl向节点N2 发送数据，节点N3向节点N4发送数据，并且节点N5向节点N6发送数据，节点在信道 空闲时进行发送。IEEE 802.11无线网络是这样的通信网络的一个示例。所述节点可以 是个人计算机，其每一个包括用于接入IEEE802.il无线网络的模块100。它们同样地可 以是移动电话、无线接入点。以下描述参考IEEE 802.11无线网络。下面，假设节点以从在值Pmm到值Pmax范围内变动的离散值集合中选择的功率电 平P1来进行发送，其中i处于范围1到M中。在IEEE 802.11标准中定义了值？·、。该 节点还以从在值C1到值Q范围内变动的离散值集合中选择的数据速率来进行发送，在 IEEE 802.11标准中也定义了该值的集合。根据本发明，用于以给定传送功率P1和给定数据速率 来发送数据的节点根据 如图2所示的预定方案来调整功率电平。预定方案包括一连串发送时段。发送时段包 括第一时间段f(p)，表现了传送功率；跟随其后的第二时间段f(cp，表现了所使用的 数据速率。该第一和第二时间段例如具有几毫秒的数量级。在第一发送时间段期间，以 等于给定传送功率P1的第一传送功率来发送信号。在第二发送时间段期间，以与给定传 送功率成预定比率的第二传送功率P1+ Δ ρ来发送信号。预定比率与给定传送功率P1无 关。例如，它可以具有最大传送功率Pmax的百分之十的数量级。用于接入信道以便进行 发送的节点这样地重复该发送时段，直到发送已经完成为止。因而，用于检测在多路接 入信道上发送的信号的节点观测到实质上相等的功率变化，并可以根据这些观测来推导 出由发送机节点使用的传送功率和数据速率。因此，不必使用显式信令消息来发送该消息。例如，可以选定表现了传送功率f(P) = iTp的第一时间段f(P)，并且可以选定 表现了数据速率f(cp =灯。的第二时间段^(^)，其中Tp和τ。是通信网络的节点已知的 预定时间段。下面，V表示用于发送节点Nl可检测到的信号(即，节点Nl的监听电平以上 的信号)的通信网络节点的集合。每个节点管辖发送处理中的节点的当前列表CT。在图1所示的具体示例中，用 于节点Nl的该列表例如包括节点N3和N5。该列表中的每个节点与传送功率相关联。每个节点N还管辖衰减向量(民，N)SEV，其包括与其自身和通信网络节点之间的 信号传播相关的衰减。每个节点N还管辖衰减矩阵(Zs, u) (s, U)EV,其包括与成对选取的集合V的节点之 间的信号传播相关的衰减。衰减向量(Rs, N)SEV对应于衰减矩阵(Zs, J (s, U)EV的行。下面，参考图3来描述下面被称作发送机节点的通信网络节点Nl所使用的传送 方法。在图3中表示为T(数据，DN)的步骤Ε2中，节点Nl检测到要向目的节点 DN(即，图1示例中的节点Ν2)传送数据。在图3中表示为Det(U的步骤E4中，节点Nl作为发送处理中的节点的当前列 表CT、它们相应的传送功率P、以及与发送机节点和集合V的通信网络节点之间的信号 传播相关的衰减的向量(Rs, N1)SEV的函数，来确定所预期的干扰电平。更确切地说，如
下定义I est ·I est = Σ
seCT在图3中表示为Mes⑴的步骤E6中，节点Nl测量多路接入信道上的干扰电平。在测试步骤E8中，节点Nl对在步骤E4中估计的干扰电平Iest与在步骤E6中测 量的干扰电平I进行比较。如果所述干扰电平实质上不相等，即如果两个干扰电平之间的差大于预定阈值 (例如，百分之五的数量级的)，则节点Nl尚未正确地标识出发送处理中的节点，并因 此，发送处理中的节点的当前列表CT不正确。然后，信道的状态(State)参数转到忙碌 (Busy),并且传送方法返回到步骤E4。在变形中，如果接收方法尚未修改发送处理中的节点的当前列表，则节点Nl不 再次执行步骤E4。这使得可能通过只有必须时(即，如果已经修改了无线电环境)才执 行步骤E4来优化传送方法。如果所述干扰电平实质上相等，即如果两个干扰电平之间的差小于预定阈值， 则节点Nl已经正确地标识出发送处理中的节点，并且发送处理中的节点的当前列表CT 正确。然后，信道的状态参数转到空闲(Free)。在图3中表示为Det(P1, C1)的步骤ElO期间，节点Nl确定传送功率电平P1和数 据速率C1,从而在保持目的节点N2的可接受接收电平的情况下，不打扰进行中的发送。更确切地说，在步骤ElO的第一子步骤中，节点Nl针对每个节点s而从称为所评估节点的发送处理中的节点的当前列表CT中确定干扰容限(margin)，即发送机节点 Nl在不造成所评估节点的电平上的冲突情况下可以使用的最大功率。根据与两个接两个 地选取的集合V的节点之间的信号传播相关的衰减的矩阵(Zs, J (s, u) EV、作为所评估节点 的该传送功率和该数据速率的函数，来确定该干扰容限，
权利要求
1.一种由通信网络⑴的节点(N1-N6)使用的传送方法，其中节点经由载波监听多 路接入信道来彼此进行通信，所述方法包括以给定传送功率和给定数据速率来在该信 道上向接收机节点发送信号的步骤(E12)，并且其特征在于，所发送信号的传送功率相继 地在第一时间段期间采用第一功率值并然后在第二时间段期间采用第二功率值，所述两 个功率值不同，并且它们中的一个功率值等于该给定功率，该第一时间段表现了该给定 功率，而该第二时间段表现了该数据速率。
2.根据权利要求1的传送方法，包括作为发送处理中的节点、所述节点的相应传 送功率、和与网络节点之间的信号传播相关的衰减的函数，来确定该给定功率和该给定 数据速率的步骤(ElO)。
3.根据权利要求1的传送方法，在所述在该信道上进行发送的步骤之前，包括 作为发送处理中的节点的函数来确定所预期的干扰电平的步骤(E4)；以及 测量所述信道上的当前干扰电平的步骤(E6)；在该方法中，如果所预期的干扰电平和当前干扰电平之间的差小于预定的阈值，则 实行所述发送步骤。
4.一种由通信网络⑴的节点(N1-N6)使用的接收方法，其中节点经由载波监听多 路接入信道来彼此进行通信，所述方法包括 接收以给定传送功率和给定数据速率在该信道上从发送机节点发送的信号的步骤 (FO)，该传送功率相继地在第一时间段期间选取第一功率值和然后在第二时间段期间选 取第二功率值，所述两个功率值不同； 根据所接收的信号来确定第一和第二时间段的步骤(F12)；以及 根据如此确定的两个时间段来确定发送机节点所使用的该传送功率和该数据速率 的步骤(F14)。
5.根据权利要求4的接收方法，还包括作为该第一功率和该第二功率之间的差以 及与该网络节点和其他网络节点之间的信号传播相关的衰减的函数来确定发送机节点的 步骤(F12)。
6.根据权利要求4的接收方法，还包括对由该信号的目的节点向该发送机节点发 送的确收进行解码的步骤(F28)；以及确定与该网络节点和该目的节点之间的信号传播 相关的衰减的步骤(F30)。
7.—种通信网络的节点的传送模块(100)，其中节点经由载波监听多路接入信道来彼 此进行通信，所述装置包括用于以给定传送功率和给定数据速率来在该信道上向接收 机节点发送信号的部件(102)，并且其特征在于，该发送部件适于在第一时间段期间的第 一功率值和第二时间段期间的第二功率值之间相继地变更所发送信号的传送功率，所述 两个功率值不同，并且它们中的一个功率值等于该给定功率，该第一时间段表现了该给 定功率，而该第二时间段表现了该数据速率。
8.—种通信网络的节点的接收机模块(100)，其中节点经由载波监听多路接入信道来 彼此进行通信，所述装置包括 用于接收以给定传送功率和给定数据速率在该信道上从发送机节点发送的信号的 部件(102)，该传送功率相继地在第一时间段期间选取第一功率值和然后在第二时间段期 间选取第二功率值，所述两个功率值不同； 用于根据所接收的信号来确定第一和第二时间段的部件(107)；以及 用于根据如此确定的两个时间段来确定发送机节点所使用的传送功率和数据速率 的部件(108)。
9.一种通信网络⑴的发送机节点(N1-N6)，其中节点经由载波监听多路接入信道来 彼此进行通信，该发送机节点包括根据权利要求7的传送模块。
10.—种通信网络⑴的接收机节点(N1-N6)，其中节点经由载波监听多路接入信道 来彼此进行通信，该接收机节点包括根据权利要求8的接收模块。
11.一种通信系统，其中节点经由载波监听多路接入信道来彼此进行通信，该系统包 括至少一个根据权利要求9的节点以及至少一个根据权利要求10的节点。
12.—种计算机程序，包括当由处理器执行该程序时，用于执行由通信网络的节点使 用的根据权利要求1的传送方法的指令，其中节点经由载波监听多路接入信道来彼此进 行通信。
13.—种计算机程序，包括当由处理器执行该程序时，用于执行由通信网络的节点使 用的根据权利要求4的接收方法的指令，其中节点经由载波监听多路接入信道来彼此进 行通信。
14.一种由通信网络的节点发送的信号，其中节点经由载波监听多路接入信道来彼 此进行通信，所述信号被以给定传送功率和给定数据速率来在该信道上向接收机节点发 送，并且其特征在于，所发送信号的传送功率相继地在第一时间段期间选取第一功率值 和然后在第二时间段期间选取第二功率值，所述两个功率值不同，并且它们中的一个功 率值等于该给定功率，该第一时间段表现了该给定功率，而该第二时间段表现了该数据 速率。
全文摘要
本发明涉及一种用于经由通信网络节点来进行广播的方法，其中节点经由载波监听多路接入信道来在其间进行通信，所述方法包括-以给定的广播功率和速率来在该信道上向接收机节点广播信号的步骤；并且其特征在于，所广播信号的广播功率依次在第一持续时间期间选取第一功率值和然后在第二持续时间期间选取第二功率值，所述两个功率值不同，并且其中的一个功率值等于该给定功率，该第一持续时间表现了该给定功率，而该第二持续时间表现了该速率。本发明还涉及一种用于接收根据该方法而广播的信号的方法，使得能够根据所接收的信号来推导出由广播节点使用的该广播功率和该速率。
文档编号H04W52/00GK102027783SQ200980117487
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月5日 优先权日2008年5月16日
发明者卢卡·马斯卡里洛, 詹姆斯·罗伯茨, 阿利·伊布拉希姆 申请人:法国电信公司