[发明专利]基于物理层信道质量估计约束的避退方法

说明书

技术领域

本发明属于无线局域网通信领域，具体是指一种基于物理层信道质量估计约束的避退方法。

背景技术

现代社会信息化的发展使得高速高质量数据传输业务大量增加，对传输系统容量要求加大。现代无线局域网具有安装便捷、使用灵活、花费小等优点而被广泛采用，但是由于无线信道频谱有限，信道存在选择性衰落以及信道访问采用随机竞争机制，这些使得无线局域网并不能像有线以太网一样提供那么多的服务。退避机制是无线节点媒体访问控制（MAC）协议中使用的一种具体竞争解决方法，它决定了节点每次在发送报文前所需要经历的退避时间，目的是在多节点竞争接入同一信道时，保证接入的有效性，达到合理利用系统资源的目的。避退方法既要尽量降低各节点间的冲突率，又要充分考虑信道利用率，同时还要保证各节点公平地访问信道。在分布式环境中，这些要求对算法的设计提出了挑战。而且设计有效的避退方法以及减少MAC层和物理（PHY）层的协议开销对于提高无线局域网的MAC层吞吐量和服务效率具有重要意义。美国电气和电子工程师协会（IEEE）802.11 MAC采用基于载波侦听多点接入/冲突避免（CSMA/CA）控制协议，鉴于无线发射机的工作是半双工的，所以无线发射机在发送数据时无法侦听到信道的任何载波信息，而仅有在发送完成之后等待对方发送过来的确认信息才能知道自己的是否发送成功，若没有收到确认应答（ACK）信息，发送端只有选择重新发送，而站点需要采取一定的避退策略来避免再次发送碰撞借以提高信道利用率。所以设计高效的避退方法以减低碰撞概率，对于提高信道的利用率具有重要意义。站点能否通过必然计数器暂停次数确定当前信道是否处于繁忙状态并适当的调节自身发送概率以提高信道的有效利用率。但是，无线网络中通信环境比较复杂，站点发送的数据包可能会由于无线信道条件恶劣而导致数据帧错误发送失败，也有可能是由于碰撞引起数据发送失败，从而造成不必要的退避。现有常规的协议退避算法均没有考虑到无线信道质量，而直接判别“没有收到对应数据包的ACK”均是由于碰撞引起的，这种判断具有局限性和武断性，从而使得避退算法效率低下。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的缺点和不足，而提供一种适用于任意进制MPSK调制场合，并实现高质量信道数据流的保护的基于信道质量估计的退避方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是本发明PHY层获得接收与发送节点间的信道质量信息为前提，设计一个平均模一误差作为评判信道质量高低的判据，并将该信道质量信息用以指导调制退避参数，从而使得避退方法效率有所提高。为了达到本发明的目的，所采用的技术方案是：

第一步：PHY层利用成熟的正交频分复用（OFDM）系统盲均衡方法获得逆信道估计                                                ，这里L表示估计的信道长度，将该逆信道与接收信号进行卷积运算进而获得输出信号，其中N表示数据长度。

其中y_k表示的第k个信号点。

第二步：设定信道估计质量高低的判据，根据输出信号，首先全新定义一个平均模一误差：

其中，N为数据长度，表示输出信号序列的第j个信号点，i为虚数单位，和分别为的实数部分和虚数部分。

第三步：获得信道质量信息控制符；将节点间信道质量根据衰落和干扰程度不同划分为：强干扰信道、中等干扰信道、轻度干扰信道3个等级；按照下表构造判别标准产生信道质量信息控制符

表2 信道干扰强度和控制符的判据标准

第四步：载波侦听在接入信道之前进行信道探测，判别是否进入退避阶段

第五步： 设置调整因子。

为竞争节点个数，为重传次数，为自然对数，为绝对值运算符。

第六步：发送节点收到ACK帧后进行校验后来确定出信道质量信息控制符；并开始执行避退算法，进行减小竞争窗口的操作。

（6.1）         若发送节点收到数据帧后竞争窗口（CW）进行倍增

（6.2）         若发生碰撞时竞争窗口也按上式进行倍增

（6.3）         若分组发送成功，依据ACK帧中携带的信道质量信息IC来确定竞争窗口的变化。