[发明专利]基于无速率编码的SPMA协议优化方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于无速率编码的SPMA协议优化方法及系统，包括编码步骤：针对MAC帧的帧头和载荷进行编码，得到帧头序列和载荷序列；译码步骤：分别对所述帧头序列和载荷序列进行译码处理，判断是否恢复原始帧数据，若是，则返回ACK停止发送序列；若否，则返回NAK重新发送序列；传输步骤：接收所述数据并在MAC层模块中进行传输。本发明能够有效实现基于SPMA协议的抗干扰MAC机制。使用无速率编码中的Spinal编码，此时MAC帧变成了多个分片，每个分片具有单独的帧头，在传输过程中可能有部分分片会受到干扰攻击，但接收方只需要成功接收到一定数量的分片即可正确译码，以抵抗通信过程中的干扰攻击。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体地，涉及一种基于无速率编码的SPMA协议优化方法及系统。尤其涉及一种基于无速率编码的编译码方法。

背景技术

无速率编码又被称为即喷泉码，是由Michael Luby、John Byers等人提出的一种前向纠错码。此编码的发送方进行随机编码，由原本的k个初始分组产生任意数目的编码分组。发送方只需不断发送数据包，接收方只需收到(1+)k个编码分组的任意子集，就可以大概率通过译码成功恢复全部初始分组。理想的无速率码在有效速率低于信道容量时即可正确译码，且计算量适中，保证通信传输的可靠性和有效性。

在无人机自组网中，MAC层属于较底层的协议，它控制节点如何接入信道之中、数据和控制消息的收发。传统的MAC协议能够解决来自于节点间内部的干扰冲突，但面对来自外部的固定持续的干扰机、随机跳变的干扰等等则无法奏效。干扰机常常发射干扰信号，令传输信道始终处于被占用或者让收发端持续处于相互等待状态。而对于更加智能的干扰方式来说，往往能够捕捉到信号发射的规律。在此情况下干扰信号与发射信号占用的时隙甚至跳变规律都是一致的，这些智能化的干扰严重影响通信质量。

论文IEEE802.11b物理层在软件无线电平台上的研究与实现公开了一种通过对软件无线电的体系结构及IEEE802.11b物理层的关键技术的研究,设计了一套实现IEEE802.11b物理层协议的系统方案,包括网络结构、系统构建、软硬件实现框架等。根据设计方案,最终采用GNU Radio和USRP2实现了一个无线局域网传输系统,其中包括无线信号发射和接收模块、帧的生成、信号的调制解调、时钟恢复、CRC(循环冗余校验码)等,该系统包含以下特点：1、工作于2.4GHz；2、信号处理模块化；3、通过软件编程的方式完成对信号的各种操作；4、动态检测信号频谱图。最后,对实现的无线通信系统进行了功能测试,系统成功的实现了IEEE802.11b物理层数据的发送与接收。

专利文献CN110602712A公开了一种频点切换抗干扰无线局域网通信方法及系统，包括一个抗干扰接入点和多个抗干扰终端,所述抗干扰接入点和抗干扰终端均基于IEEE802.11软件无线电平台GRT系统开发,其中,所述方法包括：所述抗干扰接入点对可选用的信道进行频谱感知,选取干扰较少的信道,生成备选信道列表；所述备选信道列表包括多个频点；所述抗干扰接入点从所述备选信道列表中随机选择一个目标频点,以固定的频率向所述目标频点对应的信道发送信标帧,并侦听关联请求；所述信标帧中包括所述备选信道列表；所述抗干扰终端从当前可用信道列表中选择一个信道,判断该信道上是否包含有来自所述抗干扰接入点的信标帧；若该信道上包含有来自所述抗干扰接入点的信标帧,所述抗干扰终端从该信标帧中提取时间戳TS和所述备选信道列表；当所述抗干扰终端内的同步标记为0时,所述抗干扰终端根据所述时间戳TS,将自身的信道计时器与所述抗干扰接入点的信道计时器同步,并向所述抗干扰接入点发送关联请求,同时将所述同步标记设置为1,把自身存储的所述当前可用信道列表更新为所述备选信道列表；所述抗干扰接入点接收到所述抗干扰终端发送的关联请求时,利用所述目标频点对应的信道与所述抗干扰终端通信；当所述信道计时器达到预设的频道停留时间Tc时,所述抗干扰终端根据所述备选信道列表上的频点顺序,将所述目标频点切换至所述备选信道列表上的下一个频点,并利用切换后的频点对应的信道与所述抗干扰接入点通信。

但是其协议的抗干扰特性和鲁棒性还有提高的空间。

发明内容