CN103414542A

CN103414542A - 无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送方法及装置

Info

Publication number: CN103414542A
Application number: CN2013103650558A
Authority: CN
Inventors: 李云洲; 许希斌; 兰駃; 张艳
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2013-11-27

Abstract

本发明公开了一种无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送方法，即在全双工节点发送数据时，如果同时接收天线收到了其他节点发送的可以判定为会对当前发送数据造成强干扰的信号，则比较干扰节点与本节点之间的优先级，若干扰节点优先于本节点，则暂停本节点的数据传输；若本节点优先于干扰节点，则根据接收天线提供的信息，判断受干扰数据的位置、长度，重新传送受干扰部分的数据。同时本发明公开了一种无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送装置，包含监听单元、阈值判定单元、高优先级数据发送单元和低优先级数据发送单元。通过本发明的方法和装置，减少了数据传输的延时，提高了数据传输效率。

Description

无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种同时同频全双工节点数据传输方法及装置。

背景技术

共享通信介质被用在许多通信网络中，以在节点之间实现数据交换。为了使节点对共享介质进行可靠并且可预测的使用，它们使用多路访问技术并遵守一组媒体访问控制(MAC)规则，该组规则控制介质如何被访问和共享。

所谓全双工，是指收发信机在相同的时频资源上进行上下行信号的同时传输，其频谱效率是单工和半双工的两倍。现有技术根据上行链路和下行链路在时频资源上不同的划分方式，将半双工划分为时分双工（Time Division Duplexing，以下简称：TDD）和频分双工（Frequency Division Duplexing，以下简称：FDD）。其中，TDD采用不同的时隙来区分上下行链路，比如在长期演进（Long Term Evolution，以下简称：LTE）系统中，将一个帧分为上行子帧和下行子帧分别用于上下行传输；而FDD则是指采用不同的频谱区分上下行链路。

在Mayank Jain等在MobiCom’11发表的“Practical,Real-time,FullDuplex Wireless”一文中，通过试验结果表明，在全时频全双工工作模式下，可以减少88%的丢包，并在改善了公平性的基础上，增加下行吞吐量110%，上行吞吐量15%。这些结果表明，同频同时全双工的工作模式，将为无线通信领域带来革命性的变革。

然而，对于无线网络，由于无线电信号的有限的传播范围，会由于无法感知附近节点，导致信号同时发射从而造成干扰的情况。例如，假设有三个无线节点A、B，以及C。节点A在节点B的传播范围，但不在节点C的传播范围，类似地，节点C在节点B的传播范围，但不在节点A的传播范围。由于节点A和节点C不在彼此的范围之内，因此，它们不能侦听到另一方正在发射的信号。当节点A希望向节点B发射时，它在共享的通信介质上监听（相关的无线电频率），以确定载波是否空闲。如果没有检测到其他发射，那么，开始从节点A到节点B的发射。随后，如果节点C希望向节点B发射，则它还在载波上监听以侦听发射。节点C不会检测到来自节点A的发射，因为它越出其范围外。因此，节点C也开始向节点B发射。由于节点B在节点A和C两者的范围内，因此，这两个发射会发生干扰，由此，会发生冲突。当有冲突和/或在有不可预知的强干扰存在的情况下，只能在接收到接收方的确认信息ACK/NACK（确认字符/否定字符）后，通过数据帧/包的重传来解决。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的在于解决同时同频全双工节点在传送数据时，被强干扰湮没发送信号时，只能等接收到接收方的确认信息ACK/NACK后，才能重传数据帧/包的问题。

（二）技术方案

本发明采用如下技术方案：

一种无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送方法，在同时同频全双工节点在进行数据收发时，包含以下步骤：

1）监听来自其他无线通信节点的干扰信号；

2）设定干扰信号阈值，当干扰信号超过当前数据发送正常允许范围的阈值时，对自身节点与干扰数据发送节点的优先级进行比较；

3）若当前节点优先级高，则继续发送当前数据；

4）若当前节点优先级低，则暂停当前数据发送，另外选择合适时机发送当前数据。

优选的，所述步骤2）的阈值设定方法为以下方法的任意一种或其任意的组合：试验阈值确定法；理论计算；经验确定；均值法；极值法；加权平均法。

优选的，所述步骤3）所述的继续发送当前数据是方法为，在被大于设定阈值的干扰数据干扰时，始终保持当前数据的传输。

进一步的，保持当前数据传输时，记录被干扰数据湮没的当前数据段的起始位置、长度，并在当前数据传送完成时，对被干扰数据湮没的当前数据段进行重传。

更进一步的，对被干扰数据湮没的当前数据段的起始位置、长度的判断根据监听到超过允许阈值干扰的起始、结束时刻及传输时延的影响确定。。

优选的，所述步骤4）等合适时机发送当前数据的方法为，干扰结束后有可使用频隙资源时发送。

优选的，以上任意一项步骤所述的无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送方法，都需要对于当前传送数据进行分段。

进一步的，被分段的当前数据段有部分被干扰数据湮没时，记录被湮没的数据段，并重发数据段。

更近一步的，所述的被湮没的数据段包含在进行自身节点与干扰数据发送节点的优先级进行比较时被湮没的数据段。

一种无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送装置，所述装置包括以下单元：

监听单元，用于监听来自其他无线通信节点的干扰信号；

阈值判定单元，用于判定干扰信号阈值，当干扰信号超过当前数据发送正常允许范围的阈值时，对自身节点与干扰数据发送节点的优先级进行比较，把比较的结果发送给高优先级数据发送单元和低优先级数据发送单元；

高优先级数据发送单元，用于对当接收到阈值判定单元判定当前节点优先级为高时，继续发送当前数据；

低优先级数据发送单元，用于对当接收到阈值判定单元判定当前节点优先级为低时，则暂停当前数据发送，等合适时机发送当前数据。

（三）有益效果

本发明通过采用本发明的对监听来自其他无线通信节点的干扰信号，然后设定干扰信号阈值，当干扰信号超过当前数据发送正常允许范围的阈值时，对自身节点与干扰数据发送节点的优先级进行比较，若当前节点优先级高，则继续发送当前数据，若当前节点优先级低，则暂停当前数据发送，等干扰结束后发送当前数据的技术手段，解决了被强干扰湮没发送信号时，只能等接收到接收方的确认信息ACK/NACK后，才能重传数据帧/包的问题。采用本发明的方法和装置，可以提高当前节点优先度高时的重要数据的传输效率。

附图说明

图1所示的是本发明的一种无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送方法流程图；

图2所示的是本发明的一种无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送装置的示意图；

图3是本发明在干扰节点优先级较低时，数据干扰重发示意图；

图4是本发明在干扰节点优先级较高时，数据传输示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式做进一步描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1是本发明的一种无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送方法流程图，如图2所示的是本发明的一种无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送装置的示意图，在本实施例中，使用图2所示的装置和如图1所示的方法进而完成一种无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送方法，以下实施例以此方案为例。在本文中，当干扰信号强度在某时频资源上超过允许阈值时，定义为传送数据在该时频被“湮没”。

实施例

首先使用如图2中所示的监听单元监听来自其他无线通信节点的干扰信号。

由于无线电信号的有限的传播范围，会由于无法感知附近节点，导致信号同时发射从而造成干扰的情况，所以需要使用监听单元监听来这其他无线节点的发送信息。

然后，设定干扰信号阈值。在无线网中，不论是数字信号还是模拟信号，其发送是对于干扰信号的强度都有一定的要求。当干扰信号过大时，被发送的信号会被干扰信号湮没，导致严重失真无法有效读取。同理，在无线领域的同时同频全双工节点传输信息时，其干扰信号主要来自未被感知的其他节点同时同频发射的其他数据，其他节点发射的数据则对于当前节点而言就是干扰信号。

而这些干扰信号不局限于其他节点的发射信号，也可能是其他因素而产生的强干扰信号。当干扰信号强度大于当前节点可有效发射的最大值时，将导致当前节点的信号发射无效。所以需要设定阈值以判断当前节点的信号发射是否有效。

阈值的设定可使用一下方法的任意一种和其任意的组合：理论计算；经验确定；均值法；极值法；加权平均法等等。

使用如图2中所述的阈值判定单元，判定干扰信号阈值，当干扰信号超过当前数据发送正常允许范围的阈值时，对自身节点与干扰数据发送节点的优先级进行比较，把比较的结果发送给高优先级数据发送单元和低优先级数据发送单元。

高优先级数据发送单元接收到阈值判定单元发送的当前节点为高优先级的信息时，则继续发送当前数据，如图3所示。

在阈值判断单元进行阈值判定时，当前节点一直保持数据的发送，此时的发送状态与阈值判定的结果无关，即使被大于设定阈值的干扰数据干扰时，始终保持当前数据的传输。

在保持当前数据传输时，记录被干扰数据湮没的当前数据段的起始位置、长度，并在当前数据传送完成时，即可对被干扰数据湮没的当前数据段进行重传。

干扰数据湮没当前数据的情况分为两种，第一种情形为干扰数据湮没部分当前数据，第二种情况是干扰数据湮没全部当前数据。

当湮没部分当前数据时，等待干扰信号消失，立即重传被湮没部分的数据。当湮没全部数据时，等待干扰信号消失，立即重新传送被湮没的全部数据。

对被干扰数据湮没的当前数据段的起始位置、长度的判断可以通过发送数据与接收数据训练匹配得到。具体训练的方法可以使用函数训练或取各次的均值。

低优先级数据发送单元接收到阈值判定单元发送的当前节点为低优先级的信息时，等干扰结束后发送当前数据，如图4所示。

具体的发送方法为，干扰结束后发送当前数据的时期为有频隙资源时发送，即等干扰结束时，可以不立即进行发送，而是寻找可以发送的时间点再择机发送当前数据。

具体的发送内容及如何判断被干扰数据湮没的当前数据段的起始位置、长度的方法与使用高优先级数据发送单元发送数据时相同，再次不在重复说明。

情形二。对以上情形所述的发送方法及判别方法在情形二中都相同，故不再重复阐述，不同点在于，无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送前，都需要对于当前传送数据进行分段。

被分段的当前数据段，当有部分被干扰数据湮没时，记录被湮没的数据所在的数据段，并重发数据段，如当前数据被分成ABCDE五段，干扰数据湮没数据段B的部分，湮没数据段C的全部，数据段D的部分，则重新传输时，传送数据段B、C、D的全部而不是只传输数据段B和D被湮没的部分与全部的数据段C。

此时，被被湮没的数据段包含在进行自身节点与干扰数据发送节点的优先级进行比较时被湮没的数据段。

本发明的装置采用如图2所示的结构，包括以下单元：

监听单元，用于监听来自其他无线通信节点的干扰信号；

对于能够预先确定全双工节点为“高优先级”或“低优先级”节点的场合，例如：认知无线通信系统中的主用户节点，阈值判定单元可以省略，直接根据该节点的优先级进行后续处理。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。

Claims

1.一种无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送方法，其特征在于，在同时同频全双工节点在进行数据传送时，包含以下步骤：

1）监听来自其他无线通信节点的干扰信号；

3）若当前节点优先级高，则继续发送当前数据；

4）若当前节点优先级低，则暂停当前数据发送，选择合适的时机发送当前数据。

2.根据权利要求1所述的无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送方法，其特征在于，所述步骤2）的阈值设定方法为以下方法的任意一种或其任意的组合：试验阈值确定法；理论计算；经验确定；均值法；极值法；加权平均法。

3.根据权利要求1所述的无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送方法，其特征在于，所述步骤3）所述的继续发送当前数据是方法为，在被大于设定阈值的干扰数据干扰时，始终保持当前数据的传输。

4.根据权利要求3所述的无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送方法，其特征在于，保持当前数据传输时，记录被干扰数据湮没的当前数据段的起始位置、长度，并在当前数据传送完成时，对被干扰数据湮没的当前数据段进行重传或对整个数据包/帧进行重发。

5.根据权利要求4所述的无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送方法，其特征在于，对被干扰数据湮没的当前数据段的起始位置、长度根据监听到超过允许阈值干扰的起始、结束时刻及传输时延的影响确定。

6.根据权利要求1所述的无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送方法，其特征在于，所述步骤4）选择合适时机发送当前数据的方法为，干扰结束后且有可使用时频资源时发送。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送方法，其特征在于，对于当前传送数据进行分段。

8.根据权利要求7所述的无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送方法，其特征在于，被分段的当前数据段有部分被干扰数据湮没时，记录被湮没的数据段，并重发该数据段。

9.根据权利要求8所述的无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送方法，其特征在于，所述的被湮没的数据段包含在进行自身节点与干扰数据发送节点的优先级进行比较时被湮没的数据段。

10.一种无线通信系统中同时同频全双工节点数据传送装置，其特征在于，所述装置包括以下单元：

监听单元，用于监听来自其他无线通信节点的信号；

低优先级数据发送单元，用于对当接收到阈值判定单元判定当前节点优先级为低时，则暂停当前数据发送，选择合适时间发送当前数据。