專(zhuān)利名稱(chēng)：支持信道復(fù)用的超寬帶時(shí)隙預(yù)留方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到媒體接入技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到UWB下支持信道復(fù)用的時(shí)隙預(yù)留算法。
背景技術(shù)：
在超寬帶技術(shù)中，分布式預(yù)留協(xié)議(DRP)是一種采用時(shí)分復(fù)用(TDMA)機(jī)制來(lái)共享信道的預(yù)留協(xié)議。在超寬帶協(xié)議ECMA-368標(biāo)準(zhǔn)中，網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備需要事先聲明自己對(duì)超幀中媒體接入時(shí)隙(MAS)的使用，或者與其他設(shè)備就自己制定的MAS預(yù)留方案進(jìn)行協(xié)商。一旦預(yù)留成功，那么在該預(yù)留時(shí)隙內(nèi)其他設(shè)備將不能接入信道。也就是說(shuō)，在ECMA-368，設(shè)備對(duì)于預(yù)留時(shí)隙是獨(dú)占性的，這樣就保證了通信質(zhì)量，但同時(shí)會(huì)降低其他設(shè)備的接入率。
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預(yù)留方案的制定主要包括發(fā)送速率選擇、預(yù)留MAS個(gè)數(shù)計(jì)算、預(yù)留位置確定等等。設(shè)備節(jié)點(diǎn)通過(guò)預(yù)留算法確定要預(yù)留的MAS個(gè)數(shù)和預(yù)留位置，將自己的預(yù)留方案廣播到信道中，預(yù)留目標(biāo)收到預(yù)留請(qǐng)求后，會(huì)給予回應(yīng)，這個(gè)過(guò)程是預(yù)留協(xié)商過(guò)程。一般情況下的預(yù)留協(xié)商過(guò)程分為以下幾個(gè)階段進(jìn)行I、預(yù)留所有者通過(guò)信標(biāo)幀發(fā)送DRP IE來(lái)發(fā)起一個(gè)預(yù)留協(xié)商。DRP IE中的地址域?yàn)轭A(yù)留目標(biāo)的設(shè)備地址，預(yù)留狀態(tài)為O。2、預(yù)留目標(biāo)收到信標(biāo)巾貞后，需要設(shè)置自己的DRP IE中的相關(guān)參數(shù)來(lái)作為回應(yīng)。預(yù)留目標(biāo)設(shè)備的回應(yīng)有三種允許、不允許、待定，相應(yīng)操作如下允許預(yù)留目標(biāo)將DRP IE中的地址域設(shè)置為預(yù)留所有者的設(shè)備地址，預(yù)留狀態(tài)設(shè)置為1，原因碼設(shè)置為接受(accepted)；不允許預(yù)留目標(biāo)將DRP IE中的地址域設(shè)置為預(yù)留所有者的設(shè)備地址，預(yù)留狀態(tài)設(shè)置為0，原因碼設(shè)置為沖突或否定(conflict/denied);其中沖突表示預(yù)留目標(biāo)發(fā)現(xiàn)預(yù)留所有者預(yù)留的MAS與其他設(shè)備的預(yù)留MAS發(fā)生重疊，這時(shí)預(yù)留目標(biāo)將同時(shí)發(fā)送自己的DRPavailability IE,方便預(yù)留所有者修改自己的預(yù)留計(jì)劃。對(duì)于非沖突的情況,原因碼為否定。待定預(yù)留目標(biāo)將DRP IE中的地址域設(shè)置為預(yù)留所有者的設(shè)備地址，預(yù)留狀態(tài)設(shè)置為0，原因碼設(shè)置為待定(pending);其中待定表示預(yù)留目標(biāo)需要更多的時(shí)間來(lái)給出最終的回應(yīng)。3、預(yù)留所有者必須將預(yù)留請(qǐng)求保持至少4個(gè)超幀或直到收到回應(yīng)。如果預(yù)留成功，則預(yù)留所有者和預(yù)留目標(biāo)都會(huì)在信標(biāo)幀中包含相應(yīng)的DRP IE(預(yù)留狀態(tài)為1，原因碼為接受)，直到預(yù)留結(jié)束或被修改；如果預(yù)留發(fā)生沖突，預(yù)留所有者需要根據(jù)預(yù)留目標(biāo)發(fā)送的DRP availability IE重新制定預(yù)留方案。從上面的內(nèi)容可以看到，DRP協(xié)議和協(xié)商過(guò)程在稀疏節(jié)點(diǎn)分布網(wǎng)絡(luò)能夠有效工作，但是在密集網(wǎng)絡(luò)特別是大量相同業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備接入率較低，超幀內(nèi)的有限時(shí)隙不能滿足全部節(jié)點(diǎn)的接入要求。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有UWB技術(shù)的分布式預(yù)留協(xié)議的不足，針對(duì)短距離內(nèi)稠密節(jié)點(diǎn)的場(chǎng)景，在滿足業(yè)務(wù)QoS要求的基礎(chǔ)上提供一種支持信道復(fù)用的超寬帶時(shí)隙預(yù)留方法。技術(shù)方案本發(fā)明所述的支持信道復(fù)用的超寬帶時(shí)隙預(yù)留方法，首先，根據(jù)業(yè)務(wù)的類(lèi)型確定預(yù)留的位置；其次，通過(guò)接收到的信標(biāo)幀獲取DRP availability IE的比特映射域，觀察MAS的占用的情況以及占用這些MAS的設(shè)備信息，如果預(yù)留位置處MAS未被占用，則制定MAS預(yù)留方案，否則，預(yù)留節(jié)點(diǎn)將開(kāi)始聯(lián)盟博弈；再次，節(jié)點(diǎn)通過(guò)博弈選擇在合適的位置處加入最優(yōu)的性能聯(lián)盟，并制定MAS預(yù)留方案；最后，將預(yù)留結(jié)果寫(xiě)入DRP IE，向預(yù)留目標(biāo)以及聯(lián)盟內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行組播，發(fā)起預(yù)留協(xié)商，若預(yù)留請(qǐng)求被所有的設(shè)備允許，則預(yù)留成功。預(yù)留節(jié)點(diǎn)可以與聯(lián)盟內(nèi)的節(jié)點(diǎn)共享時(shí)隙。本發(fā)明的支持信道復(fù)用的超寬帶時(shí)隙預(yù)留方法包括如下步驟 I)根據(jù)發(fā)送業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)速率Vehml和服務(wù)速率VM_ed來(lái)確定需要預(yù)留的媒體接入時(shí)隙MAS的個(gè)數(shù)以及預(yù)留位置；2)獲取其它預(yù)留成功的設(shè)備信標(biāo)幀中的分布式預(yù)留協(xié)議信息元素DRP IE的比特映射域，將預(yù)留相同媒體接入時(shí)隙MAS的設(shè)備劃分為同一聯(lián)盟；3)依次計(jì)算加入所有聯(lián)盟后的信干比變化和特征函數(shù)的值，經(jīng)過(guò)比較，選擇加入使得特征函數(shù)最大的聯(lián)盟；4)展開(kāi)預(yù)留協(xié)商，廣播攜帶預(yù)留方案的DRP IE;5)聯(lián)盟收到預(yù)留請(qǐng)求后，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都計(jì)算新節(jié)點(diǎn)加入帶來(lái)的信干比變化，并對(duì)預(yù)留請(qǐng)求給出回應(yīng)；6)節(jié)點(diǎn)根據(jù)聯(lián)盟內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的回應(yīng)來(lái)確定是否預(yù)留成功。其中，步驟2)、3)、5)中的主要過(guò)程是采用博弈論的思想來(lái)實(shí)現(xiàn)，得到預(yù)留方案后，修改分布式預(yù)留協(xié)議信息元素DRP IE和分布式預(yù)留協(xié)議可用性信息元素DRPavailability IE,并在下一超巾貞的信標(biāo)期進(jìn)行廣播。有蓋效果從上面的博弈過(guò)程看到，在本發(fā)明的分布式預(yù)留算法中，總共進(jìn)行了兩次博弈，一次是節(jié)點(diǎn)對(duì)在多個(gè)聯(lián)盟中博弈，選擇加入最佳聯(lián)盟；另一次是聯(lián)盟在面臨多個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)預(yù)留時(shí)，通過(guò)博弈允許最佳節(jié)點(diǎn)對(duì)加入聯(lián)盟。因此，本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)時(shí)隙復(fù)用增加了設(shè)備的接入率，間接的增加了信道的吞吐量，具有更高的效率。


圖I為74節(jié)點(diǎn)的室內(nèi)單跳UWB應(yīng)用場(chǎng)景。
圖2為本發(fā)明的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的支持信道復(fù)用的超寬帶時(shí)隙預(yù)留方法，具體包括如下步驟(I)預(yù)留前的準(zhǔn)備工作在信標(biāo)期通過(guò)信標(biāo)幀的交換，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)能掌握了其他節(jié)點(diǎn)對(duì)信道的預(yù)留情況。這時(shí)，預(yù)留所有者會(huì)根據(jù)自己業(yè)務(wù)的服務(wù)間隔來(lái)確定預(yù)留位置，比如具體到標(biāo)準(zhǔn)區(qū)的編號(hào)或者是行預(yù)留，然后將不同預(yù)留位置處的節(jié)點(diǎn)對(duì)定義到不同的聯(lián)盟中，這些聯(lián)盟中可能只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)，也可能有多個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)在復(fù)用，用S1, S2, , Sn來(lái)表示。定義一個(gè)集合O，使得& C①。通過(guò)接收其他節(jié)點(diǎn)的信標(biāo)幀，由I. I式比較接收功率Pk與發(fā)送功率Rt可以得到路徑損耗Y，由路徑損耗公式(I. 2式)就可以估計(jì)本設(shè)備與該節(jié)點(diǎn)的距離d，由節(jié)點(diǎn)間距離d可以計(jì)算如果多個(gè)節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)獲得的信干比SIR(1. 3式)。
權(quán)利要求
1.一種支持信道復(fù)用的超寬帶時(shí)隙預(yù)留方法，其特征在于該方法包括如下步驟 1)根據(jù)發(fā)送業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)速率Vdiannel和服務(wù)速率Vraiuiral來(lái)確定需要預(yù)留的媒體接入時(shí)隙MAS的個(gè)數(shù)以及預(yù)留位置； 2)獲取其它預(yù)留成功的設(shè)備信標(biāo)幀中的分布式預(yù)留協(xié)議信息元素DRPIE的比特映射域，將預(yù)留相同媒體接入時(shí)隙MAS的設(shè)備劃分為同一聯(lián)盟； 3)依次計(jì)算加入所有聯(lián)盟后的信干比變化和特征函數(shù)的值，經(jīng)過(guò)比較，選擇加入使得特征函數(shù)最大的聯(lián)盟； 4)展開(kāi)預(yù)留協(xié)商，廣播攜帶預(yù)留方案的DRPIE； 5)聯(lián)盟收到預(yù)留請(qǐng)求后，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都計(jì)算新節(jié)點(diǎn)加入帶來(lái)的信干比變化，并對(duì)預(yù)留請(qǐng)求給出回應(yīng)； 6)節(jié)點(diǎn)根據(jù)聯(lián)盟內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的回應(yīng)來(lái)確定是否預(yù)留成功。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的支持信道復(fù)用的超寬帶時(shí)隙預(yù)留方法，其特征在于步驟2)、3)、5)中，主要過(guò)程是采用博弈論的思想來(lái)實(shí)現(xiàn)，得到預(yù)留方案后，修改分布式預(yù)留協(xié)議信息元素DRP IE和分布式預(yù)留協(xié)議可用性信息元素DRP availability IE，并在下一超幀的信標(biāo)期進(jìn)行廣播。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種支持信道復(fù)用的超寬帶時(shí)隙預(yù)留方法，該方法主要包括以下步驟(1)根據(jù)發(fā)送業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)速率Vchannel和服務(wù)速率Vrequired來(lái)確定需要預(yù)留的媒體接入時(shí)隙(MAS)的個(gè)數(shù)以及預(yù)留位置；(2)獲取其它預(yù)留成功的設(shè)備信標(biāo)幀中的分布式預(yù)留協(xié)議信息元素(DRP IE)的比特映射域，將預(yù)留相同MAS的設(shè)備劃分為同一聯(lián)盟；(3)依次計(jì)算加入所有聯(lián)盟后的信干比變化和特征函數(shù)的值，經(jīng)過(guò)比較，選擇加入使得特征函數(shù)最大的聯(lián)盟；(4)展開(kāi)預(yù)留協(xié)商，廣播攜帶預(yù)留方案的DRP IE；(5)聯(lián)盟收到預(yù)留請(qǐng)求后，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都計(jì)算新節(jié)點(diǎn)加入帶來(lái)的信干比變化，并對(duì)預(yù)留請(qǐng)求給出回應(yīng)；(6)節(jié)點(diǎn)根據(jù)聯(lián)盟內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的回應(yīng)來(lái)確定是否預(yù)留成功。
文檔編號(hào)H04W28/26GK102711190SQ20121011597
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者宋建永, 徐銘, 曹凱, 杜永強(qiáng), 王捷, 蔣良成, 許斌, 陳佰儒, 韓喬喬 申請(qǐng)人:東南大學(xué)