CN104486057A - 一种基于自适应感知的频域混合mac协议通信方法 - Google Patents

一种基于自适应感知的频域混合mac协议通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于自适应感知的频域混合MAC协议通信方法，包括：接收一个或多个多媒体用户的数据传输请求，检测所述多媒体用户的传输特性；基于多载波无线传输平台在频域上将信道划分为若干子信道，并分析各条所述子信道的信道质量；根据所述多媒体用户的传输特性和各条所述子信道的信道质量，为所述多媒体用户分配MAC协议以及子信道；各个多媒体用户根据分配获得的MAC协议在相应的子信道中进行数据传输。本发明提供的基于自适应感知的频域混合MAC协议通信方法，利用频分复用技术进行多种MAC协议混合，增强数据传输的自适应感知能力，更好地自适应多样化传输需求，提高用户服务质量和增大网络总吞吐量。

Description

一种基于自适应感知的频域混合MAC协议通信方法
技术领域
本发明涉及无线网络通信技术领域，尤其涉及一种基于自适应感知的频域混合MAC协议通信方法。
背景技术
无线局域网作为有线以太网的延伸，以其高效快捷、组网灵活、费用低廉的优势在当今信息社会迅速发展。随着因特网服务和无线移动通信网络服务的集成，话音、视频等实时多媒体业务的剧增，用户对服务质量(Quality of Service，QoS)的要求也越来越高。这要求无线局域网络能够提供更多的带宽资源来满足具体有不同流量特征、不同传输需求的多媒体应用。IEEE80.211WLAN标准只能提供“尽力而为”的服务，没有QoS的保证。在负载较重的情况下，不能很好的支持实时业务。因此，IEEE802.11e协议应运而生。802.11e协议提出了基于无线链路MAC(Media Access Control，介质访问控制)层的多重QoS保障，比如网络业务的区分，优先级的控制，资源的分配等。从而在一定程度上提高了无线局域网络在多媒体实时应用下的性能。然而，无线局域网的带宽资源有限，单一的MAC层协议已经不能满足这种日益增长的传输需要，这成为无线网络提供高质量多媒体服务的性能瓶颈。
为了提高多媒体用户的服务质量，目前有研究者提出了混合MAC协议，即在同一网络中针对不同的网络业务采用不同的MAC机制进行传输。众所周知，在提供多媒体应用的服务中，不同的用户具有不同的传输需求，如流量、带宽、延时、速率等。混合MAC协议针对不同用户对传输质量的需求，定义了不同的信道接入策略，这样可以更加高效的利用信道资源进行多媒体业务支持。
现有技术的混合MAC协议建立在时分复用的基础上，即在时域中将无线局域网络的服务时间分成若干时隙，每个时隙为一种用户提供其所需要的多媒体服务。
参见图1，描述了一种时域混合MAC协议的数据传输机制的示意图。信道中有两种多媒体用户进行传输：视频会议用户和网页浏览用户。其中，视频会议用户使用恒定比特速率编码，因此偏向使用基于预约机制的MAC协议；而网页浏览用户使用可变比特速率编码，因此偏向基于竞争机制的MAC协议。信道在超帧(Super Frame)内分为多个时隙，每种用户分配到若干时隙进行传输。在获得信标信号之后，各个多媒体用户按照基站(Base Station)或者接入点(Access Point)的协议与时隙分配，在相应的时隙用分配获得的MAC协议进行数据传输。
现有技术在混合MAC协议建立在时分复用的基础上，进一步对时域混合MAC协议的通信方法进行了改进。例如：
申请号为201210004527.2，申请日为2012年01月09日的中国发明专利申请公开了一种基于无线传感器网络的混合机制MAC协议通信方法。该发明通过设置周期预约时段，使节点在拥有时隙到来时才参与竞争信道的预约，并实现在单周期的单跳或多跳的数据时隙预约，减少了控制开销和数据传递的时延，并提高了节点的能效利用率。然而，该发明实在时域进行多种MAC协议的复用，并不能提高频域上信道使用效率。
申请号为201010120815.5，申请日为2010年03月09日的中国发明专利申请公开了一种适用于无线传感器网络的拥塞感知自适应混合MAC协议。该发明在不同负载网络情况下使用不同的MAC协议，从而使得吞吐量、丢包率以及时延等性能指标都得到改善，并提高了网络的性能。然而，该发明也是在时域进行MAC协议的混合设计，因此不能利用频域的差异性提高用户服务质量。
申请号为201110143096.3，申请日为2011年05月30日的中国发明专利申请公开了一种无线传感器网络自适应混合MAC协议。该方法基于汇聚节点-骨干节点-普通节点分级粗同步和按需精同步的同步算法，可以在降低无线传感器网络整体能耗的同时满足不同业务等级的QoS需求。同样的，该发明是基于时域的混合MAC，不能利用频域的差异性提高多媒体用户的服务质量。
但是，以上这些混合时域MAC协议的信道利用率在有限的带宽资源下仍然很低，而且不能利用频域上信道质量的多样性进一步提高用户的服务体验。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种频域混合MAC协议通信方法，利用频分复用技术进行多种MAC协议混合，在有限的带宽资源下可以更好的自适应不同用户的多样化传输需求，并提高用户服务质量。
为解决以上技术问题，本发明实施例提供一种基于自适应感知的频域混合MAC协议通信方法，包括：
接收一个或多个多媒体用户的数据传输请求，检测所述多媒体用户的传输特性；
基于多载波无线传输平台在频域上将信道划分为若干子信道，并分析各条所述子信道的信道质量；
根据所述多媒体用户的传输特性和各条所述子信道的信道质量，为所述多媒体用户分配MAC协议以及子信道；
各个多媒体用户根据分配获得的MAC协议在相应的子信道中进行数据传输。
优选地，在所述接收一个或多个多媒体用户的数据传输请求之前，还包括对无线局域网的初始化，具体为：
预设超帧的长度和每种MAC协议的初始传输参数；不同类型的数据传输在不同的MAC协议中具有显著差异；
为每个多媒体用户分配用于在上行链路上发送所述数据传输请求的标识；
将每个多媒体用户的数据传输请求的控制信息编码在所述超帧的F-RTS帧和F-CTS帧中；
多媒体用户监听信道空闲达到指定时间之后，开始发送所述F-RTS帧。
进一步地，所述接收一个或多个多媒体用户的数据传输请求，检测所述多媒体用户的传输特性，包括：
接收多媒体用户的数据传输请求；
对所述超帧的F-RTS帧进行解析，并对所述F-RTS帧中的控制信息进行解码，获得所述多媒体用户的传输特性，所述传输特性包括所需传输的数据类型和数据量。
进一步地，所述多载波无线传输平台为正交频分多路复用调制平台，则所述在频域上将信道划分为若干子信道，并分析各条所述子信道的信道质量，具体为：
基于所述正交频分多路复用调制平台，采用OFDM调制将整个信道划分为若干正交子载波，并将所述正交子载波归类为若干频带，各个频带形成所述若干子信道；
对各条所述子信道的包头的前导序列进行估计，获得每条所述子信道的信道质量。
进一步地，根据所述多媒体用户的传输特性和各条所述子信道的信道质量，为所述多媒体用户分配MAC协议以及子信道，包括：
根据所述多媒体用户的传输特性和各条所述子信道的信道质量，利用混合MAC协议的分配算法，计算每个多媒体用户最适合的MAC协议和子信道；
将MAC协议和子信道的分配结果通过所述F-CTS帧向多媒体用户进行广播发送。
优选地，所述利用混合MAC协议的分配算法，计算每个多媒体用户的最适合的子信道，包括：为每个多媒体用户配置效用函数：Ui(ri)＝UT(i)(ri)*[Eb/N0]；
其中，参数ri为多媒体用户i分配获得的带宽，下标T(i)为多媒体用户i的数据类型，Eb/N0为当前子信道的信道质量；
根据所有多媒体用户的最大效用函数为各个多媒体用户分配带宽。
在一种可实现的方式中，所述各个多媒体用户根据分配获得的MAC协议在相应的子信道中进行数据传输，具体为：
各个多媒体用户对待传输数据进行OFDM调制，并将调制后的数据映射在所述多媒体用户各自的子信道上；
在各个多媒体用户对应的子信道上对数据进行快速傅立叶变换，并在变换后的数据中插入循环前缀后，将数据发送到与各个多媒体用户对应的子信道上进行传输；
基站或接入点在收到各个子信道的混合信号后，利用带通滤波器将每个子信道的信号分离出来；
采用与各个子信道相对应的MAC协议对子信道的信号进行处理，完成数据传输。
优选地，多媒体用户的MAC协议和信道参数可以自适应的调整。
优选地，每个所述子信道独立执行一种MAC协议。
本发明实施例提供的基于自适应感知的频域混合MAC协议通信方法，针对每个用户的数据传输请求进行不同的接入处理，基于多载波无线传输平台在频域上将信道划分为若干子信道，并分析各条所述子信道的信道质量；根据所述多媒体用户的传输特性和各条所述子信道的信道质量，为所述多媒体用户分配MAC协议以及子信道；各个多媒体用户根据分配获得的MAC协议在相应的子信道中进行数据传输。优选地，本发明实施例可以采用OFDM(Orthogonalfrequency-division multiplexing，正交频分复用)调制为各个多媒体用户划分子信道，根据用户的传输需求和每个子信道的质量，进行MAC协议的分配，使多种类型用户可以在同一时刻进行传输。OFDM是多载波传输的一个特例，使用大量紧邻的正交子载波，每个子载波分别进行低符号率调制。OFDM具备高速率资料传输的能力，并能够有效对抗频率选择性衰减。
因此，本发明可以同时为多种类型的多媒体用户提供服务，使同一信道中若干子信道上的用户可以独立的进行信道接入，利用信道频域的多样性和MAC协议本身的多样性为每种服务提供更准确和适当的支持，从而提高多媒体用户的传输质量，增大网络总吞吐量，增强数据传输的自适应感知能力，提高了用户体验。
附图说明
图1是现有技术提供的一种时域混合MAC协议的数据传输机制的示意图。
图2是本发明提供的基于自适应感知的频域混合MAC协议通信方法的一个实施例的步骤流程图。
图3是本发明实施例提供的频域混合MAC协议的协议栈的架构示意图。
图4是本发明实施例提供的一种无线局域网络的拓扑结构图。
图5是本发明实施例提供的多个子信道进行数据传输时的数据结构示意图。
图6是本发明提供的一种基于自适应感知的频域混合MAC协议通信系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图2，是本发明提供的基于自适应感知的频域混合MAC协议通信方法的一个实施例的步骤流程图。
本实施例提供的基于自适应感知的频域混合MAC协议通信方法，具体包括以下步骤S101～S104：
步骤S101：接收一个或多个多媒体用户的数据传输请求，检测所述多媒体用户的传输特性。
具体实施时，多媒体用户通过上行链路提出服务请求，即数据传输请求。而在基站或接入点接收一个或多个多媒体用户的数据传输请求之前，通常还需要对无线局域网进行初始化。
在本实施例中，对无线局域网的初始化，具体包括以下四个方面：
a.预设超帧的长度和每种MAC协议的初始传输参数；不同类型的数据传输在不同的MAC协议中具有显著差异。具体实施时，多媒体用户的MAC协议和信道参数可以自适应的调整。如，在获得不同的协议和信道分配结果后，多媒体用户将自适应地调整相应的参数。
b.为每个多媒体用户分配用于在上行链路上发送所述数据传输请求的标识。对于无线局域网的每一个多媒体用户而言，获得了一个自己特有的标识，用来发送上行链路的请求。
c.将每个多媒体用户的数据传输请求的控制信息编码在所述超帧的F-RTS(Frequency Request To Send，频域呼叫请求)帧和F-CTS(Frequency Clear ToSend，频域呼叫准入)帧中。
d.多媒体用户监听信道空闲达到指定时间之后，开始发送所述F-RTS帧。F-RTS帧包含了每个多媒体用户所需要传输的数据类型和数据量。在监听信道空闲指定时间，特别地，如在DIFS(Distributed Inter-frame Spacing DistributedInter-frame Spacing，分布式帧间间隙)之后，需要进行数据传输的多媒体用户分别向基站或者接入点发送自己的F-RTS帧。
经过以上对无线局域网的初始化之后，所述步骤S101具体包括：
接收多媒体用户的数据传输请求；对所述超帧的F-RTS帧进行解析，并对所述F-RTS帧中的控制信息进行解码，获得所述多媒体用户的传输特性，所述传输特性包括所需传输的数据类型和数据量。
在本实施例中，多媒体用户在收到基站(或者接入点)的MAC协议与信道的分配决策/分配结果之后，在监听信道空闲达到预测等待的时间之后，如PIFS(PCF Inter-frame Spacing Distributed Inter-frame Spacing，集中式帧间间隙)，根据获得分配决策/分配结果采用分配获得的MAC协议在相应的子信道上进行数据传输。
步骤S102：基于多载波无线传输平台在频域上将信道划分为若干子信道，并分析各条所述子信道的信道质量。各个子信道，作为每种多媒体用户接入的信道单元。
多载波调制(Multicarrier Modulation)是无线局域网通用一种调制技术。它把数据流分解为若干个子数据流，从而使子数据流具有低得多的传输比特速率，利用这些数据分别去调制若干个载波。所以，在多载波调制信道中，数据传输速率相对较低，码元周期加长，只要时延扩展与码元周期相比小于一定的比值，就不会造成码间干扰。因而多载波调制对于信道的时间弥散性不敏感。此外，多载波调制使得单一信道不同载波的质量也有显著的差异性。因此，可以利用多载波无线传输平台，获得不同可以显著区分的多个子载波，从而可以根据多媒体用户的需要在频域上对信道的划分。
优选地，所述多载波无线传输平台为正交频分多路复用调制(Orthogonalfrequency-division multiplexing，简称OFDM)平台，则在所述步骤S102中，所述在频域上将信道划分为若干子信道，并分析各条所述子信道的信道质量，具体为：
基于所述正交频分多路复用调制平台，采用OFDM调制将整个信道划分为若干正交子载波，并将所述正交子载波归类为若干频带，各个频带形成所述若干子信道；对各条所述子信道的包头的前导序列进行估计，获得每条所述子信道的信道质量。具体实施时，每个频带作为多媒体用户的基本传输单元，并且频带的大小mi由多媒体用户的需求自适应的调整。
正交频分复用(OFDM)是多载波传输的一个特例，具备高速率资料传输的能力，并且能有效对抗频率选择性衰减。OFDM使用大量紧邻的正交子载波，每个子载波进行低符号率调制，可以视为调制技术与复用技术的结合。
多载波调制，尤其是OFDM调制是本发明采用的关键技术，其使得高效的频域混合MAC协议成为可能。
在本实施例中，每个多媒体用户将各自的传输需求通过控制信息发送给基站或者接入点，由基站或者接入点对所有数据传输请求进行统计分析，再进行相应的频带分配，即子信道划分。子信道的划分保证了多种MAC协议类型的多媒体用户可以同时在一个信道中的各个子信道中进行数据传输。这样不仅可以增大复用效率，还可以更快的提供多种类型的多媒体服务，减少服务延时，提高服务质量。
步骤S103：根据所述多媒体用户的传输特性和各条所述子信道的信道质量，为所述多媒体用户分配MAC协议以及子信道。
参见图3，是本发明实施例提供的频域混合MAC协议的协议栈的架构示意图。
如图3所示，频域混合MAC协议的协议栈可分为六层，分别为应用层301、传输层302、网络层303、混合MAC协议层304，传统MAC层305和物理层306。其中，
本发明实施例提供的混合MAC协议层304设置在传统MAC层305和网络层303之间；而传统MAC层305在本实施例中被划分若干并行的MAC子层，分别为MAC1，MAC2，……，MACn(n＞1)，即可以包含有多个不同类型的MAC协议。混合MAC协议层304根据应用层301发出的(数据)传输请求和物理层306发出的信道质量，来控制并行的MAC子层305。相应的，并行的MAC子层305建立在同一个物理层306之上。其中，物理层306的信道在频域上划分为n个子信道。
具体实施时，所述步骤S103包括：根据所述多媒体用户的传输特性和各条所述子信道的信道质量，利用混合MAC协议的分配算法，计算每个多媒体用户最适合的MAC协议和子信道；将MAC协议和子信道的分配结果通过所述F-CTS帧向多媒体用户进行广播发送。
在本实施例中，分配决策包括两个方面：每一种MAC协议的子信道分配，以及每一种多媒体用户所支持的MAC协议分配。基站或者接入点通过两个因素进行决策的判断：多媒体用户的请求量，以及当前信道中各个子信道的质量。请求量由F-RTS帧中的控制信息获得，而子信道的质量由基站或者接入点对包头的前导序列进行估计而获得。
在一种可实现的方式中，所述利用混合MAC协议的分配算法，计算每个多媒体用户的最适合的子信道，包括：为每个多媒体用户配置效用函数(UtilityFunction)：
Ui(ri)＝UT(i)(ri)*[Eb/N0]；   (1)
其中，变量ri为多媒体用户i分配获得的带宽，下标T(i)为多媒体用户i的数据类型，Eb/N0为当前子信道的信道质量。根据所有多媒体用户的最大效用函数为各个多媒体用户分配带宽。
基于多媒体用户的请求量以及当前信道中各个子信道的质量这两个因素，本实施例提供的决策算法意在最大化的满足所有多媒体用户的效用函数。其准则为：为QoS用户保证较好的信道质量，而为非QoS用户提供尽力而为的服务。这样可以实现公平而且高效的信道和MAC协议分配决策。MAC协议分配决策可以利用信道质量在频域的多样性以及不同类型多媒体数据对MAC协议的适用性进行选择，从而保证为每一个多媒体用户提供更适合的和更好的服务质量。
参看图4，是本发明实施例提供的多媒体用户与基站或接入点组成的无线局域网络的结构示意图。
图4表示了一种无线局域网络可能的拓扑结构，其中，该无线局域网络设有一个基站G和六个多媒体用户A～F，并且，每个多媒体用户需要对外或相互之间进行数据传输。如图4所示，本发明实施例对各个多媒体用户分配数据传输的频带(即子信道)。
本实施例采用以上技术手段灵活地进行子信道划分，并进行多种MAC协议的混合，使得多种类型的多媒体用户可以在频域上同时选用适合自己的MAC协议进行数据通信，提高了信道利用率。
步骤S104：各个多媒体用户根据分配获得的MAC协议在相应的子信道中进行数据传输。
具体地，所述步骤S104，包括：各个多媒体用户对待传输数据进行OFDM调制，并将调制后的数据映射在所述多媒体用户各自的子信道上；在各个多媒体用户对应的子信道上对数据进行快速傅立叶变换(Fast Fourier Transformation，简称IFFT)，并在变换后的数据中插入循环前缀后，将数据发送到与各个多媒体用户对应的子信道上进行传输；基站或接入点在收到各个子信道的混合信号后，利用带通滤波器将每个子信道的信号分离出来；采用与各个子信道相对应的MAC协议对子信道的信号进行处理，完成数据传输。
参看图5，是本发明实施例提供的多个子信道进行数据传输时的数据结构示意图。
多媒体用户向基站或接入点发出数据传输请求时，可称为上行链路请求，具体地，信道在频域上被分为若干子信道，每个子信道可以独立进行一种MAC接入协议。无线局域网络初始化之后，多媒体用户监听信道空闲到达DIFS时间之后，开始发送F-RTS请求帧，表明自己的数据传输类型和需求。基站在获得该F-RTS请求帧之后，采用方程(1)中的MAC分配决策算法进行MAC协议和子信道的分配。然后将分配结果由F-CTS帧进行广播发送。多媒体用户接收到F-CTS帧之后，等待信道空闲达到PIFS时间之后，每个用户在分配获得的子信道和相应的MAC协议进行数据通信。然后，进入下行链路传输过程。即各个多媒体用户在分配获得用于数据传输的MAC协议和频域子信道后，执行下行链路的数据通信。如图5所示，并行传输的5个子信道的多媒体用户首先在自己的子信道上，对数据进行OFDM调制；发送的数据首先进行映射，之后在相应的子信道进行IFFT，加入循环前缀，在该子信道进行传输。基站或者接入点在收到混合信号之后，利用带通滤波器将每个子信道的信号分离出来，滤出的信号再进行传统的解调和解码，再根据相应的MAC协议进行处理，完成数据传输。
基站或者接入点利用带通滤波器可以有效地同时在不同子信道上将混合MAC协议在频域上进行分离，实时的获得每一种MAC协议类型的多媒体用户的传输数据，保证了协议的准确性和高效性。
需要说明的是，本发明并未对以上步骤S101～S104之间先后顺序关系进行限定，在具体实施时，可以根据实际需要调整各个步骤的先后顺序，或者，同时/并行执行多个步骤。
参考图6，是本发明提供的一种基于自适应感知的频域混合MAC协议通信系统的结构示意图。
所述基于自适应感知的频域混合MAC协议通信系统具体包括上行链路请求模块601、物理层子信道划分模块602、MAC层分配决策模块603和下行链路传输模块604。
其中，上行链路请求模块601，用于接收一个或多个多媒体用户的数据传输请求；检测所述多媒体用户的传输特性；
物理层子信道划分模块602，用于基于多载波无线传输平台在频域上将信道划分为若干子信道，并分析各条所述子信道的信道质量；
MAC层分配决策模块603，用于根据所述多媒体用户的传输特性和各条所述子信道的信道质量，为所述多媒体用户分配MAC协议以及子信道；
下行链路传输模块604，用于各个多媒体用户根据分配获得的MAC协议在相应的子信道中进行数据传输。
具体地，多媒体用户通过上行链路请求模块601来提出数据传输请求。物理层子信道划分模块602负责将信道在频域上划分为若干子信道，作为每种多媒体用户接入的信道单元；物理层子信道划分模块602建立在OFDM调制技术的基础上。MAC层分配决策模块603用以解决混合MAC协议的分配问题。下行链路传输模块604利用带通滤波器，可以同时在不同子信道上分离出采用不同MAC协议进行信道接入的数据。下行链路传输模块604完整的实现了频域混合MAC协议。
具体实施时，以上各个功能模块与图2实施例中的方法步骤S101～S104分别一一对应，其具体的工作原理在此不再赘述，可参考上文中关于各个步骤的实现原理。
本发明提供的技术方案建立在多载波调制，尤其是OFDM调制技术的基础上，从无线局域网物理层入手，在频域信道上对多个多媒体用户进行复用。复用的多媒体用户在每个子信道上采用不同的MAC协议，满足不同类型数据的传输需求。多媒体用户采取MAC协议的选取基于两个因素：首先，不同类型的数据传输在不同MAC协议下的表现具有显著差异性；其次，信道质量的差异对不同的MAC协议也有不同的影响。在本发明中，基站或者接入点作为控制终端，首先获得用户的数据传输请求，判断其数据传输类型。同时，控制终端对信道进行估测，来获得每个频段的子信道质量。基于以上两个度量，控制终端利用MAC协议分配算法，计算每个用户最适合的MAC协议和子信道，并通过控制信息进行广播。用户在获得控制信息之后，按照所分配的MAC协议和子信道进行传输。这种自适应的频域混合MAC协议可以提高信道利用率，利用MAC协议和信道的多样性满足多媒体用户的不同数据传输需求，增大网络整体吞吐量。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于自适应感知的频域混合MAC协议通信方法，其特征在于，包括：
接收一个或多个多媒体用户的数据传输请求，检测所述多媒体用户的传输特性；
基于多载波无线传输平台在频域上将信道划分为若干子信道，并分析各条所述子信道的信道质量；
根据所述多媒体用户的传输特性和各条所述子信道的信道质量，为所述多媒体用户分配MAC协议以及子信道；
各个多媒体用户根据分配获得的MAC协议在相应的子信道中进行数据传输。
2.如权利要求1所述的基于自适应感知的频域混合MAC协议通信方法，其特征在于，在所述接收一个或多个多媒体用户的数据传输请求之前，还包括对无线局域网的初始化，具体为：
预设超帧的长度和每种MAC协议的初始传输参数；不同类型的数据传输在不同的MAC协议中具有显著差异；
为每个多媒体用户分配用于在上行链路上发送所述数据传输请求的标识；
将每个多媒体用户的数据传输请求的控制信息编码在所述超帧的F-RTS帧和F-CTS帧中；
多媒体用户监听信道空闲达到指定时间之后，开始发送所述F-RTS帧。
3.如权利要求2所述的基于自适应感知的频域混合MAC协议通信方法，所述接收一个或多个多媒体用户的数据传输请求，检测所述多媒体用户的传输特性，包括：
接收多媒体用户的数据传输请求；
对所述超帧的F-RTS帧进行解析，并对所述F-RTS帧中的控制信息进行解码，获得所述多媒体用户的传输特性，所述传输特性包括所需传输的数据类型和数据量。
4.如权利要求2所述的基于自适应感知的频域混合MAC协议通信方法，其特征在于，所述多载波无线传输平台为正交频分多路复用调制平台，则所述在频域上将信道划分为若干子信道，并分析各条所述子信道的信道质量，具体为：
基于所述正交频分多路复用调制平台，采用OFDM调制将整个信道划分为若干正交子载波，并将所述正交子载波归类为若干频带，各个频带形成所述若干子信道；
对各条所述子信道的包头的前导序列进行估计，获得每条所述子信道的信道质量。
5.如权利要求4所述的基于自适应感知的频域混合MAC协议通信方法，其特征在于，根据所述多媒体用户的传输特性和各条所述子信道的信道质量，为所述多媒体用户分配MAC协议以及子信道，包括：
根据所述多媒体用户的传输特性和各条所述子信道的信道质量，利用混合MAC协议的分配算法，计算每个多媒体用户最适合的MAC协议和子信道；
将MAC协议和子信道的分配结果通过所述F-CTS帧向多媒体用户进行广播发送。
6.如权利要求5所述的基于自适应感知的频域混合MAC协议通信方法，其特征在于，所述利用混合MAC协议的分配算法，计算每个多媒体用户的最适合的MAC协议和子信道，包括：
为每个多媒体用户配置效用函数：Ui(ri)＝UT(i)(ri)*[Eb/N0]；
其中，变量ri为多媒体用户i分配获得的带宽，下标T(i)为多媒体用户i的数据类型，Eb/N0为当前子信道的信道质量；
根据所有多媒体用户的最大效用函数为各个多媒体用户分配带宽。
7.如权利要求5所述的基于自适应感知的频域混合MAC协议通信方法，其特征在于，所述各个多媒体用户根据分配获得的MAC协议在相应的子信道中进行数据传输，具体为：
各个多媒体用户对待传输数据进行OFDM调制，并将调制后的数据映射在所述多媒体用户各自的子信道上；
在各个多媒体用户对应的子信道上对数据进行快速傅立叶变换，并在变换后的数据中插入循环前缀后，将数据发送到与各个多媒体用户对应的子信道上进行传输；
基站或接入点在收到各个子信道的混合信号后，利用带通滤波器将每个子信道的信号分离出来；
采用与各个子信道相对应的MAC协议对子信道的信号进行处理，完成数据传输。
8.如权利要求5所述的基于自适应感知的频域混合MAC协议通信方法，其特征在于，多媒体用户的MAC协议和信道参数可以自适应的调整。
9.如权利要求1所述的基于自适应感知的频域混合MAC协议通信方法，其特征在于，每个所述子信道独立执行一种MAC协议。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106330208A (zh) * 2016-08-22 2017-01-11 武汉芯泰科技有限公司 IP over RF网络制式
WO2018035659A1 (zh) * 2016-08-22 2018-03-01 武汉芯泰科技有限公司 Ip over rf网络制式

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101827378A (zh) * 2010-03-09 2010-09-08 北京交通大学 一种适用于无线传感器网络的混合mac协议设计方法
CN102695265A (zh) * 2012-01-09 2012-09-26 河南科技大学 一种基于无线传感器网络的混合机制mac协议通信方法
CN103166896A (zh) * 2013-03-14 2013-06-19 北京大学 Ofdm系统中基于子信道划分实现双向通信的传输方法
US20140119291A1 (en) * 2012-10-25 2014-05-01 Snu R&Db Foundation Wlan service method and wlan system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101827378A (zh) * 2010-03-09 2010-09-08 北京交通大学 一种适用于无线传感器网络的混合mac协议设计方法
CN102695265A (zh) * 2012-01-09 2012-09-26 河南科技大学 一种基于无线传感器网络的混合机制mac协议通信方法
US20140119291A1 (en) * 2012-10-25 2014-05-01 Snu R&Db Foundation Wlan service method and wlan system
CN103166896A (zh) * 2013-03-14 2013-06-19 北京大学 Ofdm系统中基于子信道划分实现双向通信的传输方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘文珂: "基于OFDM的自适应传输技术研究", 《信息工程大学学报》 *
张枫: "车载无线自组织网络中MAC层协议的研究", 《中国优秀硕士学位论文数据库信息科技辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106330208A (zh) * 2016-08-22 2017-01-11 武汉芯泰科技有限公司 IP over RF网络制式
WO2018035659A1 (zh) * 2016-08-22 2018-03-01 武汉芯泰科技有限公司 Ip over rf网络制式

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