一種帶內全雙工通信的探測及爭用解決方法與流程

本發明涉及全雙工通信的數據傳輸控制，尤其是一種帶內全雙工通信的探測及爭用解決方法。

背景技術：

半雙工通信的數據傳輸采用頻分雙工(fdd，frequencydivisionduplexing)或時分雙工(tdd，timedivisionduplexing)模式。fdd的上下行鏈路在兩個相互正交的無線頻段上進行信號傳輸，tdd的上下行信號在兩個相互正交的時段內分時傳輸。帶內全雙工(ibfd，inbandfullduplex)通信在相同頻段和相同時段內同時進行數據信號傳輸，理論上可使無線頻譜效率得到倍增。ibfd通信的傳輸與控制的關鍵是物理層的自干擾消除技術和媒體訪問控制(mac，mediaaccesscontrol)層的傳輸控制方法。

mac層的全雙工傳輸控制方法主要解決多站點接入的爭用沖突及無效占用。goyals等人提出一種全雙工媒體訪問控制協議，該協議在現有無線局域網mac協議的基礎上增加2比特位的全雙工應答以及忙音信號來控制站點之間的信道訪問。這一協議存在的問題在于，全雙工應答在物理層信號頭部進行發送，帶來半雙工遺留系統的不兼容問題。

sabharwala,schniterp等人提出另一種改進mac協議。在該mac協議中，主發送站點在鄰近站點中指定一個站點作為次發送站點，然后次發送站點根據主發送站點的傳送信息來開始傳送。該mac協議可以解決傳輸中的沖突問題并且提高端到端的吞吐量，但仍無法解決全雙工與半雙工站點之間的兼容性問題。

navalekara等人提出一種使用現有無線局域網mac控制幀進行全雙工傳輸的控制方法，包含全雙工通信能力的探測過程，但未涉及多站點并發探測與傳輸爭用的沖突控制。

技術實現要素：

本發明提出一種帶內全雙工通信的探測及爭用解決方法，以提高多站點無線通信的總體吞吐量。

一種帶內全雙工通信的探測及爭用解決方法包括：探測站點根據虛擬載波偵聽到的控制信息對被探測站點的全雙工能力進行判斷，如果被探測站點正處于數據傳輸階段且具備全雙工能力，那么探測站點利用隨機退避算法進行控制信息的交互過程；探測站點在被探測站點與次站點的下一次數據傳輸過程中，向所述被探測站點發送數據。

所述探測站點為多個時，各探測站點采用統計獨立的探測啟動延時。

所述探測站點對所述被探測站點全雙工能力進行判斷的過程包括：被探測站點與次站點進行通信；探測站點偵聽到被探測站點發送給探測站點的rts(requesttosend，發送請求)，經隨機退避后探測站點向被探測站點發出rts，設定應答超時定時器；如果應答超時則判定被探測站點不具備全雙工能力，否則探測站點收到被探測站點的回復ack(acknowledge，應答消息)，即判定被探測站點具備全雙工能力。

所述探測站點向所述被探測站點發送數據的過程包括：探測站點偵聽到被探測站點向次站點發送的rts，探測站點確定延遲時間并發送數據幀給被探測站點，如果偵聽到發送清除幀cts(cleartosend)則發送成功，否則重新發送。

本發明通過站點全雙工通信能力的探測，在其具備全雙工能力并做出響應時，允許二個站點以互不干擾的方式同時發送數據，可以提高多站點網絡的總體吞吐性能。

附圖說明

圖1為本發明全雙工探測及爭用解決的應用場景示意圖；

圖2為本發明實施例全雙工探測及爭用解決方法的時序圖；

圖3為圖2實施例中全雙工探測方法的流程圖；

圖4為圖2實施例中多站點爭用解決方法的流程圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

圖1是本技術發明的典型應用場景。站點1為主發送站點(即第一站點)，站點3為次發送站點(即第三站點)，站點1有持續不斷的發送數據給站點2(即第二站點)。此場景中，站點3有待發數據需要發送給站點1，根據圖2先進行全雙工能力的探測過程。

圖2是本發明提出的帶內全雙工無線通信的探測及爭用解決方法的時序圖。根據本發明提出的全雙工能力探測及爭用解決方法，站點3參與通信的具體步驟如下：

步驟1：在站點1與站點2進行通信時，站點1發送rts幀給站點2(210)，站點2以cts幀應答(212)。其間，站點3偵聽到來自站點1發出的該rts幀(208)，但未收到站點2發送的cts幀，進入階段i。

步驟2：站點3選擇隨機退避時間向站點1發送rts幀(214)，探測站點1的全雙工通信能力。該退避時間有上下限。站點1收到站點2應答的cts幀(212)后向站點發送數據(data)幀(216)。所以，退避時間的下限是站點1的data幀開始發送時刻，退避時間的上限是該data結束發送時刻。隨機退避方法是在此上下限范圍之內，按一致分布隨機選取rts幀(214)的發送時刻。

步驟3：站點3發出rts幀(214)之后，若超時若未收到站點1的應答幀則重新探測，否則轉到步驟4。超時定時器取值為t1，

t1＝3*sifs+tcts+tdata+tack，

其中，sifs為最小幀間間隔(shortinter-framespace)對應的時長，tcts表示cts幀的發送時長，tdata表示data幀的發送時長，tack表示ack幀的發送時長。

步驟4：站點3接收到來自站點1的ack帖(218)，判定站點1具備全雙工能力。

步驟5：站點3探測到站點1具備全雙工能力，等待進入到階段ii時，進行數據的發送。

步驟6：站點1向站點2發送第二個rts幀(224)，此時，若站點3偵聽到該rts幀(222)且未接收到站點2向站點1發送的cts幀時執行步驟7，否則站點3繼續偵聽。

步驟7：站點3與站點1同時發送，站點3向站點1發送數據(data)幀(228)，站點1向站點2發送數據(data)幀(230)。

步驟8：若站點3接收站點1發出的cts幀(232)，則確認數據發送成功，跳轉到步驟9，否則超時重發。超時定時器取值為t2，

t2＝sifs+tp_data+tcts

其中，sifs表示最小幀間間隔時長，tcts表示cts的發送時長，tp_data表示站點1發送至站點2的數據發送時延。

步驟9：若站點3沒有待發數據則結束，否則執行后續處理。

步驟10：如圖2所示，進入階段iii，即站點3執行第二次探測與爭用。站點1再次向站點2發送rts幀(238)、收到cts幀(240)，其間站點3向站點1發送rts探測幀(236)。后續重復階段ii的數據幀同步發送和接收。

圖3是本發明提出的帶內全雙工無線通信的探測流程圖，其中主站點為第一站點。步驟302表示開始操作。步驟304判斷本站點是否有待發數據給主站點，若無跳轉到步驟316結束操作；否則執行步驟306。步驟306表示偵聽主站點與次站點之間的通信，若偵聽到rts幀同時未偵聽到cts幀則跳轉到步驟308。步驟308表示退避發送rts以探測主站點是否支持全雙工傳輸，并執行步驟310。

圖3中，步驟310表示判斷主站點ack應答是否超時(t1)，若超時則跳轉到步驟306繼續偵聽，否則執行步驟312。步驟312表示向主站點發送數據(data)幀。步驟314表示判斷應答是否超時(t2)，若超時跳轉到步驟306重新探測,否則跳轉到步驟304重復探測和傳輸，否則執行步驟316結束。

本發明方法適用于多站點并發探測與爭用沖突的控制。被探測的主站點為多個探測站點分配接入優先級，并依此對探測站點進行輪詢式應答。

圖4是本發明提出的多站點探測場景中主站點的應答控制流程圖，其中次站點即為第三站點。步驟402表示開始操作。步驟404表示判斷本站是否具備全雙工能力，若無則跳轉到步驟418結束操作，否則順序執行操作步驟406。步驟406表示偵聽次站點發送的rts幀，順序執行步驟408。步驟408表示根據次站點優先級，向高優先級的次站點發送ack幀。步驟410表示判斷是否接收到次站點的數據(data)，若未收到跳轉到步驟406繼續偵聽rts幀，否則順序執行步驟412。次站點的優先級采用先到先服務方式確定，并對得到應答的次站點降低其優先級。

圖4中的步驟412表示判斷是否有低優先級的次站點，若有跳轉到步驟414允許低優先級次站點發送數據，否則執行步驟416。步驟414表示向低優先級次站點發送cts幀，允許該站點發送數據。步驟416表示向次站點發送ack，結束優先級調度。步驟418表示結束操作。