一種基于cdma自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)mac準(zhǔn)同步協(xié)議通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明設(shè)及一種基于CDMA自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議方法，具體地設(shè)及一種基于CDMA自 組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)MAC準(zhǔn)同步協(xié)議通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著CDMA技術(shù)的研究和相關(guān)的硬件系統(tǒng)的發(fā)展和成熟，在現(xiàn)實(shí)生活中部 署地越來(lái)越多。無(wú)線自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)系統(tǒng)包括一個(gè)無(wú)線通信節(jié)點(diǎn)的連接，具有獨(dú)立性、多 跳的特點(diǎn)、分布和遷移。介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議決定了節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線信道的共享空間來(lái)發(fā)送和 接收消息?；诟?jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議的隨機(jī)開(kāi)銷(xiāo)低，適用于無(wú)線Ad化C網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的單節(jié)點(diǎn)和實(shí) 現(xiàn)成本不高，因而成為無(wú)線MAC協(xié)議中的主流網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。MAC協(xié)議是為了保證高效通信而創(chuàng) 立的一種的重要而且非常必要的協(xié)議。
[000引網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的MC協(xié)議，如CSMA協(xié)議，ALOHA，其中隱藏終端問(wèn)題的存在或許會(huì)暴露 出一系列的終端問(wèn)題。暴露終端的意思是指發(fā)送者的通訊范圍內(nèi)，但是在接收者的通訊范 圍之外的終端。運(yùn)兩個(gè)主要問(wèn)題的產(chǎn)生是由于自組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)發(fā)射機(jī)的傳輸距離有 限，不能覆蓋全網(wǎng)而引起的特殊問(wèn)題，運(yùn)兩個(gè)問(wèn)題對(duì)自組網(wǎng)的性能有著很?chē)?yán)重的影響，只要 是高性能MAC協(xié)議始終要有效克服運(yùn)兩個(gè)問(wèn)題。所W-般在設(shè)計(jì)基于自組網(wǎng)的MAC協(xié)議時(shí)， 為了提高網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性能，把解決隱藏終端問(wèn)題和暴露終端問(wèn)題作為切入點(diǎn)進(jìn)行研究的很 多，但由于網(wǎng)絡(luò)中的終端節(jié)點(diǎn)能量受限，節(jié)點(diǎn)通常被用來(lái)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)具有相同的功率， 會(huì)導(dǎo)致不必要的沖突，影響共享信道復(fù)用率，從而使自組網(wǎng)的性能?chē)?yán)重下降。
[0004]當(dāng)前的MAC協(xié)議可W分為兩類(lèi)，用于異步MAC協(xié)議的第一類(lèi)協(xié)議，此協(xié)議不需要保 持所有節(jié)點(diǎn)之間的同步，該類(lèi)協(xié)議主要通過(guò)載波監(jiān)聽(tīng)(CSMA ) W及控制分組(諸如RTS/CTS 等）的多次交互來(lái)減少隱藏終端問(wèn)題。優(yōu)點(diǎn)是比較簡(jiǎn)單，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間不需要保持同步，然 而該類(lèi)協(xié)議不能保證實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)所要求的最大延遲。第二類(lèi)協(xié)議為同步的MAC協(xié)議，運(yùn)類(lèi)協(xié) 議要求網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)都保持時(shí)鐘同步，主要包括ADAPT、FPRP、RBRP、CATA、ADHOC等，它 們通常能夠更好地滿(mǎn)足實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的QoS要求。但是在當(dāng)代的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)基站的數(shù) 據(jù)要與各移動(dòng)用戶(hù)之間達(dá)到完全同步是相當(dāng)困難的，由于QS-CDMA標(biāo)準(zhǔn)允許各個(gè)節(jié)點(diǎn)間有 一定的相對(duì)時(shí)延，所W有必要提出一種準(zhǔn)同步的MC協(xié)議。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明目的是：提供一種基于CDMA自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)MAC準(zhǔn)同步協(xié) 議通信方法，在零相關(guān)區(qū)范圍內(nèi)的用戶(hù)信號(hào)，控制的相對(duì)延遲，可W實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的同步效果， 同時(shí)相關(guān)的零相關(guān)區(qū)序列的性能有著顯著提高，而且可W抗多址干擾和多徑干擾。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是： 一種基于CDMA自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)MAC準(zhǔn)同步協(xié)議通信方法，其特征在于，包括W下步驟： SOI:同步信號(hào)發(fā)射器每隔一定的周期發(fā)送同步控制信號(hào)，所述同步控制信號(hào)為共通零 相關(guān)序列ZcZ序列S，節(jié)點(diǎn)之間建立信道連接的信號(hào)為共通零相關(guān)序列ZcZ序列r，為各個(gè)節(jié) 點(diǎn)分配節(jié)點(diǎn)間傳輸數(shù)據(jù)時(shí)用的與各個(gè)節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)的專(zhuān)用零相關(guān)序列； S02:發(fā)送節(jié)點(diǎn)在一個(gè)同步控制信號(hào)區(qū)間中的隨機(jī)時(shí)隙向接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送RTS數(shù)據(jù)帖來(lái)預(yù) 約信道，當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)收到RTS數(shù)據(jù)帖后，向發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送CTS數(shù)據(jù)帖來(lái)確定信道； S03:當(dāng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)接收到由接收節(jié)點(diǎn)返回的CTS數(shù)據(jù)帖后，在下一個(gè)同步控制信號(hào)周期 發(fā)送數(shù)據(jù)給接收節(jié)點(diǎn)； S04:接收節(jié)點(diǎn)在成功接收到一個(gè)同步控制信號(hào)周期內(nèi)發(fā)送的數(shù)據(jù)后，發(fā)送ACK數(shù)據(jù)帖 給發(fā)送節(jié)點(diǎn)。
[0007] 優(yōu)選的，所述步驟S02包括： Sll:在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同步確立之后，發(fā)送節(jié)點(diǎn)向接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求RTS數(shù)據(jù)帖，所述RTS數(shù) 據(jù)帖中存儲(chǔ)有發(fā)送節(jié)點(diǎn)的專(zhuān)用零相關(guān)序列的序號(hào)，將RTS信號(hào)經(jīng)共通的ZCZ序列r擴(kuò)頻后發(fā) 送給接收節(jié)點(diǎn)； S12:當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)接收到RTS數(shù)據(jù)帖后采用共通的ZcZ序列r進(jìn)行解擴(kuò)，得到發(fā)送請(qǐng)求的 信號(hào)，然后從RTS數(shù)據(jù)帖中獲取到是否要向自身發(fā)送數(shù)據(jù)的信息，如果向自身發(fā)送數(shù)據(jù)且該 接收節(jié)點(diǎn)處在可接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，則向發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送CTS數(shù)據(jù)帖，否則什么也不發(fā)送，發(fā)送 CTS數(shù)據(jù)帖采用發(fā)送節(jié)點(diǎn)的專(zhuān)用零相關(guān)序列進(jìn)行信號(hào)擴(kuò)頻。
[0008] 優(yōu)選的，所述步驟S03中當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度大于一個(gè)同步控制信號(hào)周期數(shù)據(jù)帖長(zhǎng) 度時(shí)，將數(shù)據(jù)拆分成若干個(gè)子數(shù)據(jù)帖在若干個(gè)連續(xù)的信同步控制信號(hào)周期中進(jìn)行發(fā)送。
[0009] 優(yōu)選的，所述步驟S04中若接收節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)失敗，則接收節(jié)點(diǎn)不發(fā)送ASK數(shù)據(jù)帖， 發(fā)送節(jié)點(diǎn)在下一個(gè)同步控制信號(hào)周期發(fā)送上一個(gè)同步控制信號(hào)周期發(fā)送的數(shù)據(jù)給接收節(jié) 點(diǎn)。
[0010] 優(yōu)選的，當(dāng)不同的發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送的RTS數(shù)據(jù)帖在同一個(gè)時(shí)隙內(nèi)，則發(fā)送節(jié)點(diǎn)在下一 個(gè)同步控制信號(hào)周期重新發(fā)送RTS數(shù)據(jù)帖。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是： 1.如果不同節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的RTS不在同一個(gè)時(shí)隙的話，也就是各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的RTS不發(fā)生沖 突的話，不同節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳送就可W避免碰撞，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)間的多對(duì)多的同時(shí)通 信，運(yùn)樣會(huì)大大提高系統(tǒng)的性能及吞吐量。另外由于準(zhǔn)同步和零相關(guān)序列的采用，不同節(jié)點(diǎn) 間的收發(fā)信息不需要完全的同步，只要不同節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)延控制在零相關(guān)區(qū)窗口內(nèi)，傳送 數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)之間就可W在接近沒(méi)有相互干擾的情況下的實(shí)現(xiàn)多對(duì)多的通信。
[0012] 在零相關(guān)區(qū)范圍內(nèi)的用戶(hù)信號(hào)，控制的相對(duì)延遲，可W實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的同步效果，同時(shí) 相關(guān)的零相關(guān)區(qū)序列的性能有著顯著提高，而且可W抗多址干擾和多徑干擾。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述： 圖1為本發(fā)明基于CDMA自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)MAC準(zhǔn)同步協(xié)議通信方法的通信環(huán)境的結(jié)構(gòu)示意 圖； 圖2為本發(fā)明基于CDMA自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)MAC準(zhǔn)同步協(xié)議通信方法的通信環(huán)境的通信時(shí)序 圖； 圖3為本發(fā)明基于CDMA自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)MAC準(zhǔn)同步協(xié)議通信方法的AWGN信道下系統(tǒng)的誤碼 率特性曲線圖； 圖4為本發(fā)明基于CDM自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)MAC準(zhǔn)同步協(xié)議通信方法的瑞利衰落信道下系統(tǒng)的 誤碼率特性曲線圖； 圖5為本發(fā)明基于CDMA自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)MAC準(zhǔn)同步協(xié)議通信方法的采用等增益合并分集技 術(shù)的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的誤碼率特性曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】并參 照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該理解，運(yùn)些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā) 明的范圍。此外，在W下說(shuō)明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，W避免不必要地混淆本 發(fā)明的概念。
[001引實(shí)施例： 如圖1所示，某一個(gè)基地局的信號(hào)能夠到達(dá)的范圍為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，在運(yùn)個(gè)范圍內(nèi)有若干個(gè) 節(jié)點(diǎn)(4、8、(：、0、6、。）。其中，基地局內(nèi)設(shè)有同步信號(hào)發(fā)射器，每隔一定的時(shí)間間隔該發(fā)射器 就發(fā)送同步控制信號(hào)一次，在基地局覆蓋的范圍內(nèi)所有的節(jié)點(diǎn)都能夠收到運(yùn)樣的同步控制 信號(hào)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)在該同步信號(hào)控制下收發(fā)信息。在基地局信號(hào)控制范圍內(nèi)的距離較遠(yuǎn)的節(jié) 點(diǎn)之間（如節(jié)點(diǎn)B和節(jié)點(diǎn)D)也能夠互相收發(fā)信息?；鼐址秶鷥?nèi)的所有節(jié)點(diǎn)在同步控制信號(hào) 的控制下通過(guò)MAC協(xié)議進(jìn)行通信，兩個(gè)基地局之間的網(wǎng)絡(luò)通過(guò)基地局作為中介進(jìn)行數(shù)據(jù)傳 輸與通信。下面就傳輸過(guò)程中所使用的零相關(guān)序列及具體的傳輸過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0016] 使用了巧巾零相關(guān)序列，一種是同步控制信號(hào)所要用到的序列，記為ZcZ序列S; - 種是不同節(jié)點(diǎn)之間用來(lái)確認(rèn)能否互相收發(fā)信息的序列，記為ZcZ序列。另外一種就是各個(gè) 節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)時(shí)所分配的專(zhuān)用序列，為節(jié)點(diǎn)A、B、C、D、E、F所分配的零相關(guān)序列分別為 ZcZ序列a、ZcZ序列b、ZcZ序列C、ZcZ序列d、ZcZ序列e、ZcZ序列f。從零相關(guān)序列的使用可W 看出，用來(lái)確認(rèn)同步信號(hào)和收發(fā)信息信號(hào)的零相關(guān)序列都是共通的，而用于各個(gè)節(jié)點(diǎn)收發(fā) 數(shù)據(jù)的零相關(guān)序列是系統(tǒng)自動(dòng)分配的并且是一一對(duì)應(yīng)的。也就是說(shuō)，基地局的同步信號(hào)發(fā) 射器每間隔一定的時(shí)間間隔所發(fā)送同步控制信號(hào)和節(jié)點(diǎn)之間建立信道連接的信號(hào)采用的 都是共通零相關(guān)序列，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳送數(shù)據(jù)采用的是由系統(tǒng)自動(dòng)分配的對(duì)應(yīng)的零相關(guān)序 列。
[0017] 零相關(guān)序列在零延時(shí)附近的一定區(qū)域內(nèi)（零相關(guān)窗口之內(nèi)）具有理想的相關(guān)特性， 運(yùn)樣的擴(kuò)頻序列能夠?qū)S-CDMA系統(tǒng)的多址干擾降至最低，甚至完全消除。
[0018] 協(xié)議采用基于RTS/CTS的接入方案，發(fā)送節(jié)點(diǎn)首先發(fā)送一個(gè)RTS用來(lái)預(yù)約信道，當(dāng) 接收點(diǎn)收到RTS后，將向發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送CTS用來(lái)確定信道。在同步信號(hào)區(qū)間當(dāng)中，分別設(shè)置了 用于發(fā)送RTS信號(hào)和CTS信號(hào)的兩個(gè)子區(qū)間，分別為RTS區(qū)間和CTS區(qū)間。RTS使用共通的零相 關(guān)序列從同步區(qū)間中隨機(jī)的時(shí)隙開(kāi)始發(fā)送傳送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，CTS從接下來(lái)的時(shí)隙開(kāi)始對(duì)RTS進(jìn) 行應(yīng)答。當(dāng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)間的連接建立之后，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間就會(huì)開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0019] 不妨W節(jié)點(diǎn)A向節(jié)點(diǎn)C發(fā)送數(shù)據(jù)為例，對(duì)傳送過(guò)程進(jìn)行分析。首先節(jié)點(diǎn)A和C在基地 局的同步信號(hào)發(fā)射器所發(fā)送的同步控制信號(hào)控制下，保持同步，運(yùn)里同步控制信號(hào)使用是 共通的ZcZ序列S來(lái)保持信號(hào)的同步。在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同步確立之后，節(jié)點(diǎn)A向節(jié)點(diǎn)C發(fā)送請(qǐng)求 RTS，運(yùn)個(gè)時(shí)候RTS信號(hào)中存儲(chǔ)有ZcZ序列a的序號(hào)，然后該RTS信號(hào)經(jīng)共通的ZCZ序列r擴(kuò)頻后 發(fā)送給節(jié)點(diǎn)C。接收到RTS發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)的節(jié)點(diǎn)C首先采用共通的ZCZ序列r進(jìn)行解擴(kuò)，得到發(fā) 送請(qǐng)求的信號(hào)，然后從RTS信息中獲取到是否要向自身發(fā)送數(shù)據(jù)的信息，如果目前該節(jié)點(diǎn)處 在可W接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)就會(huì)向發(fā)送節(jié)點(diǎn)A發(fā)送CTS，否則什么也不發(fā)送。運(yùn)個(gè)時(shí)候返回的CTS 信號(hào)和之后的傳送數(shù)據(jù)時(shí)候用的信