一种无线局域网中基于全双工接入点的介质访问控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种无线局域网中基于全双工接入点的介质访问控制方法，包含以下步骤：一、在全双工接入点建立各半双工用户的信号干扰比映射表；二、全双工接入点根据半双工发送用户向全双工接入点发送信息的信息传输时间和全双工接入点向各下行半双工接收用户发送信息所需要的信息传输时间的相对关系，选择符合建立双重链路条件的半双工接收用户授予下行信道使用权；三、在半双工发送用户成功获取信道的情况下，成功选取半双工接收用户后，协议采用RTS/CTS帧交换和物理层capture效应的方法实现非对称全双工双重链路的数据传输，并根据双重链路的双边信息传输时间针对半双工发送用户选择合适的延长策略以保证双边信息传输时间相同。本发明实现了全双工通信和半双工通信的共存。
【专利说明】-种无线局域网中基于全双工接入点的介质访问控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种无线局域网中的介质访问控制方法
【背景技术】
[0002] 全双工无线通信，是一种全新的通信技术，通过自干扰消除技术实现。其能够成倍 地提高点对点通信的承载力并改善频谱效率。
[0003] 该方法目前存在以下技术限制：
[0004] 1)目前网络中已经存在的设备都是半双工的，这些已经存在的传统设备没办法更 改为全双工设备，一种可行的办法是将接入点设备更换为全双工设备。
[0005] 2)在一些小设备譬如智能手机和PDA上配置全双工是极其困难的。
【发明内容】
[0006] 针对上面所提出的技术限制，本发明提供了一种无线局域网中基于全双工接入点 的介质访问控制方法，该方法支持全双工的接入点和传统半双工的用户工作。
[0007] 本发明所采用的技术方案为：
[0008] -种无线局域网中基于全双工接入点的介质访问控制方法，包含以下步骤：
[0009] 步骤一、在全双工接入点根据半双工用户发送的RTS信息帧和全双工接入点发送 的CTS信息帧建立各半双工用户的信号干扰比映射表；
[0010] 步骤二、全双工接入点根据半双工发送用户向全双工接入点发送信息的信息传输 时间和全双工接入点向各下行半双工接收用户发送信息所需要的信息传输时间的相对关 系，选择符合建立双重链路条件的半双工接收用户授予下行信道使用权；
[0011] 骤三、在半双工发送用户成功获取信道的情况下，若步骤二成功选取半双工接收 用户，协议采用RTS/CTS帧交换和物理层capture效应的方法实现非对称全双工双重链路 的数据传输，并根据上行信道的信息传输时间和下行信道的信息传输时间针对半双工发送 用户选择合适的延长策略以保证双边信息传输时间相同，若步骤二没能成功选取半双工接 收用户，协议按照非双重链路方式传输数据。
[0012] 依据上述特征，所述步骤一中建立各半双工用户的信号干扰比映射表包含以下步 骤：
[0013] 步骤1. 1)当一个半双工用户获得信道时，发送RTS信息帧，所有接收到该RTS信 息帧的半双工用户从MAC层获得来自该半双工用户的干扰信号强度，全双工接入点在接收 到RTS信息帧后发送CTS信息帧，所有接收到该CTS信息帧的用户获得全双工接入点发送 信号的强度，并计算出信号干扰比；
[0014] 步骤1. 2)下一轮获得信道的半双工用户将计算出的信号干扰比合并在RTS信息 帧中发送给全双工接入点，由于全双工接入点同时知道上一轮获取信道的用户，即为干扰 来源，由此全双工接入点更新本地存储的信号干扰比映射表；
[0015] 步骤1. 3)如果同一个用户连续获得信道，则全双工接入点忽略RTS信息帧中信号 干扰比的值；
[0016] 步骤1.4)当全双工接入点获得信道的时候，所有半双工用户更新自己与全双工 接入点的信号强度值。
[0017] 依据上述特征，所述步骤1. 2)中更新本地存储的信号干扰比映射表的方法为根 据接收到的信号干扰比对本地存储的老信号干扰比值进行移动加权平均更新，公式如下：
[0018]
【权利要求】
1. 一种无线局域网中基于全双工接入点的介质访问控制方法，包含以下步骤： 步骤一、在全双工接入点根据半双工用户发送的RTS信息帧和全双工接入点发送的 CTS信息帧建立各半双工用户的信号干扰比映射表； 步骤二、全双工接入点根据半双工发送用户向全双工接入点发送信息的信息传输时间 和全双工接入点向各下行半双工接收用户发送信息所需要的信息传输时间的相对关系，选 择符合建立双重链路条件的半双工接收用户授予下行信道使用权； 步骤三、在半双工发送用户成功获取上行信道的情况下，若步骤二成功选取半双工接 收用户，协议采用RTS/CTS帧交换和物理层capture效应的方法实现非对称全双工双重链 路的数据传输，并根据上行信道的信息传输时间和下行信道的信息传输时间针对半双工发 送用户选择合适的延长策略以保证双边信息传输时间相同，若步骤二没能成功选取半双工 接收用户，协议按照非双重链路方式传输数据。
2. 根据权利要求1所述的介质访问控制方法，其特征在于所述步骤一中建立各半双工 用户的信号干扰比映射表包含以下步骤： 步骤1. 1)当一个半双工用户获得信道时，发送RTS信息帧，所有接收到该RTS信息 帧的半双工用户从MAC层获得来自该半双工用户的干扰信号强度，全双工接入点在接收到 RTS信息帧后发送CTS信息帧，所有接收到该CTS信息帧的用户获得全双工接入点发送信号 的强度，并计算出信号干扰比； 步骤1. 2)下一轮获得信道的半双工用户将计算出的信号干扰比合并在RTS信息帧中 发送给全双工接入点，由于全双工接入点同时知道上一轮获取信道的用户，即为干扰来源， 由此全双工接入点更新本地存储的信号干扰比映射表； 步骤1. 3)如果同一个用户连续获得信道，则全双工接入点忽略RTS信息帧中信号干扰 比的值； 步骤1.4)当全双工接入点获得信道的时候，所有半双工用户更新自己与全双工接入 点的信号强度值。
3. 根据权利要求2所述的介质访问控制方法，其特征在于所述步骤1.2)中更新本地存 储的信号干扰比映射表的方法为根据接收到的信号干扰比对本地存储的老信号干扰比值 进行移动加权平均更新，公式如下： SIRNew = SIRoldX(l-9)+SIRupdateX Θ, 其中，Θ为选定的权重因子，SIR^为本地存储的老的信号干扰比，SIRupdate为接收到的 信号干扰比，SIRN"为本地存储的新的信号干扰比。
4. 根据权利要求1所述的介质访问控制方法，其特征在于所述RTS信息帧包含一个存 放信号干扰比的值的字节，其中第一个比特位代表正负，后七个比特位代表信号干扰比的 绝对值。
5. 根据权利要求1所述的介质访问控制方法，其特征在于所述步骤二中符合建立双重 链路的条件为： 条件一、当半双工发送用户向全双工接入点发信息，全双工接入点向半双工接收用户 发信息，且半双工发送用户向全双工接入点发信息的信息传输时间大于全双工接入点向半 双工接收用户发信息的信息传输时间，建立双重链路； 条件二：当半双工发送用户向全双工接入点发信息，全双工接入点向半双工接收用户 发信息，且半双工发送用户向全双工接入点发信息的信息传输时间大于全双工接入点向半 双工接收用户发信息的信息传输时间，计算额外时间：
当额外时间满足
时建立双重链路，其中β为根据实际情况选定的大于 1的参数，?\为半用工发送用户向全双工接入点发送数据包1的数据传输时间，Τ2为全双工 接入点向半双工接收用户发送数据包2在双重链路情况下的数据传输时间，ΤΑΡ为全双工接 入点向该半双工接收用户发送数据包2在半双工链路情况下需要的总传输时间，所述总传 输时间包含数据传输时间以及辅助信息传输时间。
6. 根据权利要求1所述的介质访问控制方法，其特征在于所述步骤二中在选择半双工 接收用户时进一步还包含改进的赤字轮询算法，具体为： 为每个半双工接收用户设置赤字，允许赤字为负数； 当全双工接入点获得信道时，全双工接入点使用赤字轮询算法选择半双工接收用户， 被选中的半双工接收用户的赤字必须大于传输时间，全双工接入点从赤字中扣除传输时 间； 当全双工接入点进行双重链路时，全双工接入点从满足建立双重链路条件的半双工接 收用户中选择具有最大赤字的半双工接收用户作为目标用户，传输完成后从赤字中减去传 输时间；其中，扣除的传输时间由T = P/R确定，其中Ρ为数据包长度，R为半双工链路情况 下全双工接入点给该接收用户的传输速率。
7. 根据权利要求1所述的介质访问控制方法，其特征在于所述步骤三中的延长策略包 含以下策略： 当半双工发送用户向全双工接入点发送信息，全双工接入点向半双工接收用户发送信 息，且半双工发送用户向全双工接入点发送信息的信息传输时间大于全双工接入点向半双 工接收用户发送信息的信息传输时间时执行以下步骤： 步骤3. 1. 1)半双工发送用户先向全双工接入点发送一个RTS信息帧，其中RTS信息帧 中的信号持续时间为： DurationETS - 3 X ， 其中，?\为半用工发送用户向全双工接入点发送数据包1的数据传输时间； 步骤3. 1. 2)全双工接入点向半双工发送用户回复一个CTS信息帧之后全双工接入点 向半双工接收用户传送数据包2 ;CTS信息帧中包含的信号持续时间为： DurationCTS - DurationETS_TCTS_2 X TSIFS+TP+TACK, 其中，Tp为物理层报头时间； 步骤3. 1. 3)在半双工发送用户收到CTS信息帧后，根据CTS信息帧中的信号持续时间 大于半双工发送用户自己的信号持续时间，由此判断全双工接入点此刻在进行双重链路， 为保证capture效应的成功，半双工发送用户在延迟： Delay = DurationCTs-H^^XI^ = Tp之后向全双工接入点传送数据包1 ; 步骤3. 1. 4)全双工接入点在发送完数据包2之后接着发送信道忙信号以保证两个数 据传送同时完成； 步骤3. 1. 5)数据发送结束后半双工接收用户先回复ACK信息帧给全双工接入点，然后 全双工接入点回复ACK信息帧给半双工发送用户。
8. 根据权利要求1所述的介质访问控制方法，其特征在于所述步骤三中的延长策略包 含以下策略： 当半双工发送用户向全双工接入点发信息，全双工接入点向半双工接收用户发信息， 且半双工发送用户向全双工接入点发送信息的信息传输时间小于全双工接入点向半双工 接收用户发送信息的信息传输时间时执行以下步骤： 步骤3. 2. 1)半双工发送用户先向全双工接入点发送一个RTS信息帧，RTS信号中的信 号持续时间为： DurationETS - 3 X I^j^+Tq^+I^+T" 其中，为半双工发送用户向全双工接入点发送数据包1的数据传输时间； 步骤3. 2. 2)全双工接入点向半双工发送用户回复一个CTS信息之后向半双工接收用 户传送数据包2 ;CTS信号中的信号持续时间为： Duration^ = T2+TSIFS+2XTACK，其中，T2为数据包2的传输时间； 步骤3. 2. 3)半双工发送用户在收到CTS信息后，半双工发送用户根据CTS信息中的信 号持续时间大于半双工发送用户自己的信号持续时间，由此判断全双工接入点此刻在进行 双重链路，为保证capture效应的成功，半双工发送用户在延迟： Delay = DurationCTs-TfTsu^jXTACK之后向全双工接入点传送数据包1 ; 步骤3. 2. 4)数据发送结束后半双工接收用户先回复ACK信息给全双工接入点，然后全 双工接入点回复ACK信息给半双工发送用户。
9. 根据权利要求1所述的介质访问控制方法，其特征在于所述步骤三中的延长策略包 含以下策略： 当半双工发送用户向全双工接入点发信息，全双工接入点不向其他用户发信息时，全 双工接入点在收到半双工发送用户的RTS信息帧后只回复一个CTS信息帧，半双工发送用 户通过CTS信息帧中的信号持续时间和RTS信息帧中的信号持续时间判断此时全双工接 入点并未进行双重链路，因此半双工发送用户在T SIFS时间后直接向全双工接入点发送数据 包，全双工接入点在接收完成后回复一个ACK信号，即按照非双重链路方式传输数据。
10. 根据权利要求1所述的介质访问控制方法，其特征在于还包含： 步骤四、当全双工接入点获取信道时，全双工接入点不建立双重链路，采用传统方法直 接进行数据传输。
【文档编号】H04W84/12GK104158645SQ201410429421
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】王旭东, 唐爱民 申请人:上海交通大学