[发明专利]一种基于MIMO传输机制的多信道多址接入方法

说明书

本发明提供了一种基于MIMO传输机制的多信道多址接入方法，在竞争阶段中，节点通过复用数据天线在公共控制信道上进行信道竞争，当信道竞争成功后，通过2x2MIMO的方式交互信息完成对数据信道的选择以及数据传输时段时长的确认；在传输阶段节点通过复用控制天线，在数据信道上传输数据分组。本发明实现简单，可在支持多信道网卡的固件中实现，同时也可以实现在驱动程序中；大幅度提高了网络吞吐量；由于采用分布式的工作方式，无须中心控制节点及全网时同步，通过采用2*2MIMO的传输方式来传输控制分组和数据分组，带来了显著的空间复用增益，进而大幅度提升了系统性能，即提升了网络吞吐量并降低了端到端时延。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是多输入多输出传输机制。

背景技术

目前，由于WLAN的方便性及其灵活性等特点，已经得到了突飞猛进的发展。然而随着移动用户数量的持续增长以及用户对大带宽业务需求的不断增加，如视频会议等大带宽业务，信道资源变得愈发紧张。因此，如何最大程度地使用目前有限的信道资源，已成为WLAN中最为关注的问题之一。

目前，传统基于IEEE 802.11的单信道多址接入方法已经无法有效地满足日益增长的大带宽业务需求。因而，为了更加有效地使用无线网络中的多信道资源，如IEEE802.11a标准中提供了12个非重叠信道，人们提出了多信道的多址接入MMAC(Multi-channel MAC)技术，进而使得不同的数据传输可同时在不同的信道中无干扰地进行，从而提升系统吞吐量。目前，人们已经针对不同的应用场景提出了多种MMAC，主要包括以下三类：(1)基于跳频的MMAC；(2)基于时隙划分的MMAC；(3)基于公共控制信道的MMAC。其中在(1)和(2)这两类MMAC中，需要实现全网时间同步，这并不利于在WLAN中使用。而基于公共控制信道的MMAC是适用于WLAN的一类多信道MAC协议，其中Shih-Lin和Chinh-Yu等人提出的DCA(Dynamic Channel Assignment)协议最具代表性的现有技术之一。

在DCA协议中，所有节点配备了两套独立的收发天线，其中一套收发机固定在一个公共的控制信道上进行侦听并传输控制分组，当在公共控制信道上通过交互控制信息完成数据信道的选择后，将另一套收发机调整到协商好的数据信道上进行数据传输。相对于IEEE802.11单信道MAC协议，DCA可获得更高的吞吐量性能。但是，由于在DCA协议中，所有节点均在同一个公共控制信道上通过IEEE 802.11 DCF机制进行竞争并传输控制分组，因此当可用信道数足够多时，随着网络负载的增大，控制信道迅速达到饱和，进而成为该协议的性能瓶颈。本发明提出了一个将MIMO传输机制应用于DCA协议来解决该瓶颈问题的方案，仿真结果表明本发明很好的解决了该问题，大幅度提升了网络吞吐量性能。

随着WLAN中的大规模普及和各种大带宽业务的不断增长，传统的IEEE802.11标准已无法提供足够的带宽来满足这些大带宽业务的需求，因而多信道多址接入技术正备受关注。但是，针对适用于WLAN的基于公共控制信道的DCA协议而言，其相比于IEEE 802.11单信道MAC，能够提供更高的带宽，但是在网络负载较大的情况下，其控制信道达到饱和成为系统吞吐量的瓶颈，因此仍然无法很好满足大带宽业务的需求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本专利旨在利用多输入多输出MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)传输技术，在不需要网络时间同步并且不引入额外开销的前提下，解决DCA协议存在的控制信道瓶颈问题，进一步提高系统吞吐量性能。