多小区网络MUMIMO的吞吐量增强方法与流程

本发明涉及移动通信技术领域，具体地说是多小区网络mumimo的吞吐量增强方法。

背景技术：

bss是一个802.11无线局域网（wlan）的基本组成部分。bss分为两种——独立bss（ibss，independentbss）和具有基础设施的bss。其中，ibss指的是相互之间直接通信的站点所建立起来的ad-hoc关联。一个具有基础设施的bss具有一个ap，ap可能与分布式系统（ds,distributedsystem）相连。在本发明中，我们所采用的拓扑结构为基础bss。基础bss中的ap定期广播“信标”帧。“信标”时段定义了目标信标传输时间(targetbeacontransmissiontime,tbtt)的固定时刻表，在媒体空闲的前提下，“信标”帧本身则在tbtt时刻或者尽量靠近tbtt的时刻发送。“信标”帧带有管制信息、能力信息以及用来管理bss的信息。

802.11管理功能为通过扫描，也就是被动地寻找“信标”传输或者利用“试探请求”/“试探响应”交换来主动探测ap的存在，站点就能知道一个bss的存在。这里的扫描是站点发现一个bss以及与该bss相关联的属性的过程。扫描有两种形式：被动扫描和主动扫描。站点在bss中的成员身份是动态的。站点可能上电打开或关闭，或者站点可能是移动的，并移进或移出bss所覆盖的区域。站点通过“关联”到bss来成为bss的成员。当离开bss时，站点则变成“去关联”。在一个或多个基础bss组成的扩展bss（ess,extentserviceset）中，站点可以通过“重关联”在ess中从一个bss迁移到另一个bss。

其中，关联是站点必须先与ap关联，然后才被允许通过ap发送数据。在站点和ap间建立起一种映射关系，以允许分布系统(distributedsystem,ds)内的消息可以抵达站点所关联的ap，并最终抵达站点本身。在任何给定时刻，一个站点只能与一个ap关联。重关联是对站点的移动性提供支持，从而使站点可以在同一个ess中从与一个ap相关联转移到另一个。去关联-可以由站点或ap发起，以结束一个已有的关联。站点在离开网络时，应该主动执行去关联操作。

无线局域网络中，基站又被称为接入站点(ap,accesspoint)，用户相当于工作站点(sta，station)。基本服务集（basicserviceset），是一个无线网络中的术语，用于描述在一个802.11wlan中的一组相互通信的移动设备。一个bss可以包含ap（接入点），也可以不包含ap。基本服务集有两种类型：一种是基础设施模式的基本服务集，包含一个ap和若干个移动台；另一种是独立模式的基本服务集，由若干个移动台组成，其中的一个充当主移动台。每个基本服务集都一个唯一的标识，称为bssid。距离相近有重叠覆盖范围的成为重叠基本服务集(obss,overlappingbasicserviceset)。

在超密集网络中，分布着多个小小区。值得说明的是现有新的ieee802.11无线网络中已支持多用户多天线传输(mumimo,multipleusermultipleinputmultipleoutput)，尤其ieee802.11ah中已支持中继ap或中继sta，但是由于ieee802.11的载波侦听机制使得现有的多小区相邻网络无法同时实现mumimo，本发明的提出可以有效解决该问题。

介绍下“txop”的概念，“txop时限”子字段出现在qos(+)cf-poll帧中，字段值以32us为单位，标示ap为下一个txop所授予的时限。txop在qos(+)cf-poll帧之后一个sifs(短帧间间隔)周期开始。txop时限值为0时意味着在qos(+)cf-poll后将马上传输一个mpdu或一个“qos空”帧。“队列大小”子字段标示在发送该帧的非ap站点上所缓冲的通信量。其出现在将“qos控制”字段中，ap可以使用此字段，并综合考虑来自其他站点的竞争请求，来决定其授予这个站点的时长。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供多小区网络mumimo的吞吐量增强方法，克服现有技术存在的问题，使相邻小区可以在短时间内同时实现mumimo高速传输。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：多小区网络mumimo的吞吐量增强方法，在多个具有基础设施的基本服务集bss系统重叠覆盖时，ap和另一个小区内的终端实现mumimo并行传输通信的方法为：

（1）ap1对sta1和ap2进行mumimo轮询操作，sta1以cts或者应答帧进行响应时，将cts或应答帧中的“帧控制”字段的“moredata”位修改为“1”以告知sta3可采用后续mumimo并存机制；

（2）sta3在收到告知信息后，与ap1等待sifs帧间间隔后，在txop时长内，sta3与ap1可同时向sta1发送mumimo的ndpa帧用于探测信道状态信息，ndpa的“soundingsequence”字段的保留比特b0或b1置为1以触发sta1响应请求，sta1在收到sta3与ap1发送的两个帧后将自身与ap1和sta3之间的信道状态信息分别进行信道反馈，每个信道反馈帧的帧间间隔为sifs，直到ap1和sta3收到ndp信道状态信息；

（3）ap1和sta3同时进行mumimo，则sta1在收到ap1和sta3的信号后，将两个信号进行物理层网络编码异或后，在txop时长内，sta1以广播网络编码信号代替对ap1和sta3的响应，则ap1和sta3在收到该信息后，将其与本身信号异或后即可获得ap1和sta3的交换信息。

优选的，当所述探测信息发现无可用的ap或终端实现mumimo，则放弃操作。

优选的，当所述探测信息发现多个站点可用于mumimo传输时，则根据不同方法选择站点进行操作。

优选的，所述选择站点的方法包括服务质量、接入类别、容量最大化。

本发明的有益效果是：在不改动现有网络机制的前提下，当存在较多个小区覆盖时，小区边缘用户接入信道概率低，本发明通过对传统机制的帧结构修改来触发多用户mimo的并行传输，同时结合物理层网络编码的应用，可在较少时隙内获得多用户mimo传输的很大增益，有效提升了多小区网络重叠覆盖时的系统吞吐量。

附图说明

图1为本发明一实施例的场景图；

图2为本发明一实施例的mac层的帧结构以及修改“moredata”比特位示意图；

图3为本发明一实施例对ndpa的“soundingsequence”字段修改示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的方法做进一步的阐述。

如图1所示，多小区网络mumimo的吞吐量增强方法，在多个具有基础设施的基本服务集bss系统重叠覆盖时，ap和另一个小区内的终端实现mumimo并行传输通信的方法为：

（1）ap1对sta1和ap2进行mumimo轮询操作，ap1对sta1的轮询通过rts或短数据帧进行轮询，sta1则以cts或者应答帧进行响应，将cts或应答帧中的“帧控制”字段的“moredata”位修改为“1”以告知sta3可采用后续mumimo并存机制，同时ap1也可获知sta1是中继站点，其中若存在多个sta3的站点，则根据接入类别选择接入类别最高且竞争窗最小的站点；帧结构修改如图2所示。

（2）sta3在收到告知信息后，与ap1等待sifs帧间间隔后，在txop时长内，sta3与ap1可同时向sta1发送mumimo的ndpa帧用于探测信道状态信息，ndpa的“soundingsequence”字段的保留比特b0或b1置为1以触发sta1响应请求，sta1在收到sta3与ap1发送的两个帧后将自身与ap1和sta3之间的信道状态信息分别进行信道反馈，每个信道反馈帧的帧间间隔为sifs，直到ap1和sta3收到ndp信道状态信息；传统机制下sta3发送ndpa是无法触发sta1的响应的，本发明对ndpa的“soundingsequence”字段的保留比特b0或b1修订以指示该信道状态信息请求的强制性，即b0或b1比特置为1则必须触发响应该信道状态信息请求并反馈多用户信道状态信息，帧结构修改如图3所示。

（3）ap1和sta3同时进行mumimo，ap1和sta3分别向sta1发送信号和，则sta1在收到ap1和sta3的信号和后，将两个信号进行物理层网络编码异或后，在txop时长内，sta1以广播网络编码信号代替对ap1和sta3的响应，则ap1和sta3在收到该异或信号后，将其与本身信号或异或后即可获得ap1和sta3的交换信息。

进一步，当所述探测信息发现无可用的ap或终端实现mumimo，则放弃操作。

进一步，当探测信息发现多个站点可用于mumimo传输时，则根据不同方法选择站点进行操作。

进一步，所述选择站点的方法包括服务质量、接入类别、容量最大化。

本发明适用于可实现多用户mimo的ieee802.11系列协议，也适用于其他ieee802.11新协议。