CN105071906A - Wlan系统中实现同频同时全双工通信的方法及节点 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种WLAN系统中实现同频同时全双工通信的方法及节点，该方法包括：接收有待发送上行数据的第一站点STA发送的第一数据传输请求；在响应第一数据传输请求的时间窗口内，从有待发送下行数据的STA列表中选择适合与第一STA进行同频同时数据收发的第二STA；向第二STA发送第二数据传输请求；接收第二STA返回的第二数据传输请求确认，并在接收到第二数据传输请求确认时，向第一STA发送第一数据传输请求确认。本发明能够在不改变现有WLAN网络框架和终端的情况下，实现同频同时全双工节点与非同频同时全双工的STA间的同频同时全双工通信，有效的提高了WLAN系统的数据传输效率。

Description

WLAN系统中实现同频同时全双工通信的方法及节点

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种WLAN系统中实现同频同时全双工通信的方法及节点。

背景技术

同频同时全双工，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，即通过在全双工节点的接收机处消除自身发射机信号的干扰，在发射信号同时，接收来自另一节点的同频信号。

用户数量大，导致碰撞增加，网络拥挤，是目前wifi网络中存在的主要弊端，使用全双工无线节点AP(AccessPoint)可以有效提高网络的吞吐率。在现有WLAN系统中部署同频同时全双工AP时，面临着需要在现有协议框架下与大量非同频同时全双工站点STA(Station)间进行通信的问题。如图1所示，在WLAN系统的握手协议下，同频同时全双工AP在空闲状态时，收到第一STA发送的数据发送请求RTS(RequestToSend)，向其回复请求确认CTS(ClearToSend)后，开始第一STA向AP的数据传输；此时，如果有第二STA的下行数据业务请求到达，AP在接收第一STA数据的同时，可以发送RTS给第二STA，但由于在接收第一STA的数据，无法接收第二STA的请求确认CTS，于是只能等待第一STA数据传输完成后，才能为第二STA进行服务，无法AP的全双工工作状态，浪费了同频同时全双工AP的优势。

由于大量现有WLAN系统及STA的存在，在现有协议框架下，实现同频同时全双工AP的全双工工作状态，以提升网络效率成为了一个亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种克服上述问题或者至少部分地解决或者减缓上述问题的WLAN系统中实现同频同时全双工通信的方法及节点，能够有效提高WLAN系统的数据传输效率。

根据本发明的一个方面，提供了一种WLAN系统中实现同频同时全双工通信的方法，该方法包括：

接收有待发送上行数据的第一站点STA发送的第一数据传输请求RTS；

在响应所述第一数据传输请求RTS的系统允许的时间窗口内，从有待发送下行数据的STA列表中选择适合与所述第一STA进行同频同时数据收发的第二STA；

向所述第二STA发送第二数据传输请求RTS；

接收所述第二STA返回的第二数据传输请求确认CTS，并在接收到所述第二数据传输请求确认时，向所述第一STA发送第一数据传输请求确认CTS。

其中，在向所述第一STA发送第一数据传输请求确认CTS之后，所述方法还包括：

采用全双工工作方式，接收第一STA发送的上行数据，并向所述第二STA发送下行数据；

数据传输完成后，向第一STA发送第一确认ACK，并接收所述第二STA发送的第二确认ACK。

其中，所述在响应所述第一数据传输请求RTS的系统允许的时间窗口内，从有待发送下行数据的STA列表中选择适合与所述第一STA进行同频同时数据收发的第二STA，包括：

根据所述第一STA与第二STA之间的相互干扰、欲传输数据量匹配程度、历史组对情况以及位置信息中至少一种建立查找配对准则；

在响应所述第一数据传输请求RTS的系统允许的时间窗口内，根据所述配对准则从有待发送下行数据的STA列表中选择适合与所述第一STA进行同频同时数据收发的第二STA第二STA。

其中，所述方法还包括：

对历史组对情况进行学习，更新所述配对准则；

获取有待发送下行数据的STA的信息，更新有待发送下行数据的STA列表。

其中，当有待发送下行数据的STA列表为空时，所述方法还包括：

在所述窗口时间内等待下行数据；

当在所述窗口时间内等到下行数据时，判断与所述下行数据对应的STA是否适合与所述第一STA同时进行数据传输。

其中，当在所述窗口时间内没有等到下行数据时，所述方法还包括：

向所述第一STA发送第一数据传输请求确认CTS；

接收所述第一STA发送的上行数据，数据传输完成后，向所述第一STA发送ACK进行确认。

其中，所述方法还包括：

当所述第一STA与所述第二STA的待传输数据所需传输时长不一致时，对较长数据进行分割，以使得所述第一STA与所述第二STA的数据传输时长保持一致。

其中，所述时间窗口的长度小于所述第一STA的最大CTS响应时间。

根据本发明的另一个方面，提供了一种WLAN系统中实现同频同时全双工通信节点，该节点包括：

接收模块，用于接收有待发送上行数据的第一站点STA发送的第一数据传输请求RTS；

组对匹配模块，用于在响应所述第一数据传输请求RTS的系统允许的时间窗口内，从有待发送下行数据的STA列表中选择适合与所述第一STA进行同频同时数据收发的第二STA；

发射模块，用于向所述第二STA发送第二数据传输请求RTS；

所述接收模块，还用于接收所述第二STA返回的第二数据传输请求确认CTS；

所述发射模块，还用于在接收到所述第二数据传输请求确认时，向所述第一STA发送第一数据传输请求确认CTS；

其中，所述时间窗口的长度小于所述第一STA的最大CTS响应时间。

其中，所述组对匹配模块包括：

配对准则建立单元，用于根据所述第一STA与第二STA之间的相互干扰、欲传输数据量匹配程度、历史组对情况以及位置信息中至少一种建立配对准则；

计时单元，用于在收到所述第一STA发送的第一数据传输请求RTS后启动对时间窗口的计时；

STA列表建立单元，用于获取有待发送下行数据的STA的信息，更新有待发送下行数据的STA列表；

组对单元，用于在所述时间窗口内，根据所述配对准则从所述STA列表中选择适合与所述第一STA进行同频同时数据收发的第二STA进行组对，在组对成功后，向所述接收模块和发射模块发送组对成功信息，并告知计时单元停止计时。

本发明的有益效果为：

本发明提供的WLAN系统中实现同频同时全双工通信的方法及节点，在收到有待发送下行数据的第一STA的第一数据传输请求时，利用AP响应RTS的窗口时间，在需要进行下行传输的STA中，进行匹配组对，选择对于第一STA最适合同时传输的第二STA，向其发送第二数据传输请求，并在接收到第二STA返回的第二数据传输请求确认时，向所述第一STA发送第一数据传输请求确认，不改变现有协议框架和STA的情况下，实现WLAN系统的同频同时全双工通信，有效的提高了WLAN系统的数据传输效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为现有技术中实现WLAN系统中AP节点与STA通信的方法示意图；

图2为本发明实施例提出的一种WLAN系统中实现同频同时全双工通信的方法的流程图；

图3为本发明实施例提出的一种WLAN系统中实现同频同时全双工通信的AP节点的结构框图；

图4为本发明实施例提出的WLAN系统中实现同频同时全双工通信的AP节点与STA通信的方法示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

图2示出了本发明实施例提出的一种WLAN系统中实现同频同时全双工通信的方法的流程图。

参照图2，本发明实施例提出的WLAN系统中实现同频同时全双工通信的方法包括：

S11、接收有待发送上行数据的第一站点STA发送的第一数据传输请求RTS；

S12、在响应所述第一数据传输请求RTS的时间窗口内，从有待发送下行数据的STA列表中选择适合与所述第一STA进行同频同时数据收发的第二STA；

S13、向所述第二STA发送第二数据传输请求RTS；

S14、接收所述第二STA返回的第二数据传输请求确认CTS，并在接收到所述第二数据传输请求确认时，向所述第一STA发送第一数据传输请求确认CTS。

进一步地，在向所述第一STA发送第一数据传输请求确认CTS之后，所述方法还包括以下步骤：

采用全双工工作方式，接收第一STA发送的上行数据，并向所述第二STA发送下行数据；

数据传输完成后，向第一STA发送第一确认ACK，并接收所述第二STA发送的第二确认ACK。

其中，所述时间窗口的长度小于所述第一STA的最大CTS响应时间，以保证在时间窗口内，从有待发送下行数据的STA列表中选择适合与所述第一STA进行同频同时数据收发的第二STA的步骤不会对第一STA的数据传输造成影响，而且进一步保证第一STA与第二STA的同频同时全双工通信的实现。

本发明实施例，通过在收到有待发送下行数据的第一STA的第一数据传输请求时，利用发送回退机制的窗口时间，在需要进行下行传输的STA中，进行匹配组对，选择对于第一STA最适合同时传输的第二STA，向其发送第二数据传输请求，并在接收到第二STA返回的第二数据传输请求确认时，向所述第一STA发送第一数据传输请求确认，实现WLAN系统的同频同时全双工通信，有效的提高了WLAN系统的数据传输效率。

在本发明实施例中，步骤S12进一步包括以下图中未示出的步骤：

S121、根据所述第一STA与第二STA之间的相互干扰、欲传输数据量匹配程度、历史组对情况以及位置信息中至少一种建立配对准则；

S122、在响应所述第一数据传输请求RTS的系统允许的时间窗口内，根据所述配对准则从有待发送下行数据的STA列表中选择适合与所述第一STA进行同频同时数据收发的第二STA。

进一步地，所述方法还包括：

对历史组对情况进行学习，更新所述配对准则；

获取有待发送下行数据的STA的信息，更新有待发送下行数据的STA列表。

本发明实施例中，选择第二STA的配对准则可以通过对历史组对情况的学习进行完善更新，以保证组对的真确性。

本发明实施例中，获取有待发送下行数据的STA的信息的获取方式可为实时获取。STA的信息包括：STA标识、数据长度、位置等信息，本发明对此不做具体限定。有待发送下行数据的STA列表为当前节点根据当前数据传输状态建立的。

在本发明实施例中，当有待发送下行数据的STA列表为空时，所述方法还包括以下步骤：

在所述窗口时间内等待下行数据；

当在所述窗口时间内等到下行数据时，判断与所述下行数据对应的STA是否适合与所述第一STA同时进行数据传输。

当在所述窗口时间内没有等到下行数据时，向所述第一STA发送第一数据传输请求确认CTS；

接收所述第一STA发送的上行数据，数据传输完成后，向所述第一STA发送ACK进行确认。

实际应用中，有待发送下行数据的STA列表如果为空，则在窗口时间内等待下行数据请求，并在等到的下行数据后按照已建立的配对准则确定该下行数据对应的STA是否适合与第一STA进行同频同时数据收发，如适合，则进行与第一STA的同时收发；如果在窗口时间内没有等到下行数据请求，则直接回复CTS确认给第一STA，为第一STA进行数据传输。

进一步地，当所述第一STA与所述第二STA的待传输数据所需传输时长不一致时，对较长数据进行分割，以使得所述第一STA与所述第二STA的数据传输时长保持一致。

本发明通过对较长数据进行分割，保证第一STA与第二STA的待传输数据所需传输时长基本一致，其中，第二STA的数据传输时长可以稍长于第一STA。长出范围小于第一STA传输完成后，等待所述同频同时全双工节点发送ACK确认允许的最长时间。保证长出的数据符号部分的数据传输时间小于第一STA传输完成后，等待AP发送ACK确认允许的最长时间。

本发明能够在不改变现有WLAN网络框架和终端的情况下，实现同频同时全双工节点与非同频同时全双工的STA间的同频同时全双工通信，有效的提高了WLAN系统的数据传输效率。尤其在用户终端(STA)密集的情况下，充分利用同频同时全双工节点工作特点，可以大幅度提高WLAN系统工作效率。

图3示出了本发明实施例提出的一种WLAN系统中实现同频同时全双工通信的AP节点的结构框图。

如图3所示，本发明实施例提供的WLAN系统中实现同频同时全双工通信的AP节点包括接收模块101、组对匹配模块102以及发射模块103，其中：

所述接收模块101，用于接收有待发送上行数据的第一站点STA发送的第一数据传输请求RTS；

所述组对匹配模块102，用于在响应所述第一数据传输请求RTS的系统允许的时间窗口内，从有待发送下行数据的STA列表中选择适合与所述第一STA进行同频同时数据收发的第二STA；

所述发射模块103，用于向所述第二STA发送第二数据传输请求RTS；

所述接收模块101，还用于接收所述第二STA返回的第二数据传输请求确认CTS；

所述发射模块103，还用于在接收到所述第二数据传输请求确认时，向所述第一STA发送第一数据传输请求确认CTS；

其中，所述时间窗口的长度小于所述第一STA的最大CTS响应时间。

图4示出了本发明实施例提出的WLAN系统中实现同频同时全双工通信的AP节点与STA通信的方法示意图，如图4所示，AP节点通过在收到有待发送下行数据的第一STA的第一数据传输请求时，利用AP响应RTS的系统允许的窗口时间，在需要进行下行传输的STA中，进行匹配组对，选择对于第一STA最适合同频同时收发的第二STA，向其发送第二数据传输请求，并在接收到第二STA返回的第二数据传输请求确认时，向所述第一STA发送第一数据传输请求确认，实现WLAN系统的同频同时全双工通信，有效的提高了WLAN系统的数据传输效率。

本发明实施例中，所述组对匹配模块102包括配对准则建立单元、计时单元、STA列表建立单元以及组对单元，其中：

所述配对准则建立单元，用于根据所述第一STA与第二STA之间的相互干扰、欲传输数据量匹配程度、历史组对情况以及位置信息中至少一种建立配对准则；

所述计时单元，用于在收到所述第一STA发送的第一数据传输请求RTS后启动对时间窗口的计时；

所述STA列表建立单元，用于获取有待发送下行数据的STA的信息，更新有待发送下行数据的STA列表；

所述组对单元，用于在所述时间窗口内，根据所述配对准则从所述STA列表中选择适合与所述第一STA进行同频同时数据收发的第二STA进行组对，在组对成功后，向所述接收模块和发射模块发送组对成功信息，并告知计时单元停止计时。

其中，所述组对单元，还用于对历史组对情况进行学习，更新所述配对准则。

组对成功的具体工作流程具体如下：

(1)接收模块接收到第一STA的数据传输请求RTS后，发送第一STA的组对请求给组对单元；

(2)组对单元发送开启计时单元定时器命令给定时器，定时器开始时间窗口的计时，在定时结束后发送报告给组对单元；

(3)组对单元发送请求到STA列表建立单元，获取有待发送下行数据STA列表，STA列表建立单元收到请求后，如果列表为空，则进行等待，直到发送模块向其发送第二STA下行数据请求，再将信息反馈到组对单元；如果列表不为空，则直接将列表信息反馈给组对单元；

(4)组对单元在欲进行数据下行传输的STA集合中为第一STA选择适合同时传输的第二STA，进行组对；

(5)组对单元发送消息给定时器终止计时，并发送确认给发送模块和接收模块，告知第二STA和第一STA组对成功；

(6)接收模块接收第一STA发送的数据，发送模块向第二STA发送数据，结束后分别向组对单元发送干扰情况报告；

(7)组对单元收到报告后对组对匹配情况进行更新；

组对失败的具体工作流程具体如下：

(1)接收模块接收到第一STA的数据传输请求RTS后，发送第一STA的组对请求给组对单元；

(2)组对单元发送开启计时单元定时器命令给定时器，定时器开始时间窗口的计时；

(3)组对单元发送请求到STA列表建立单元，获取有待发送下行数据STA列表，STA列表建立单元收到请求后，由于列表为空，则进行等待；

(4)定时器定时结束，发送报告给组对单元；

(5)组对单元收到定时结束报告后，告知接收模块组对不成功

(6)接收模块发送CTS给第一STA，进行数据接收。

综上所述，本发明实施例提供的WLAN系统中实现同频同时全双工通信的方法及节点，在收到有待发送下行数据的第一STA的第一数据传输请求时，利用系统允许的响应RTS的窗口时间，在需要进行下行传输的STA中，进行组对，选择对于第一STA最适合同时收发的第二STA，向其发送第二数据传输请求，并在接收到第二STA返回的第二数据传输请求确认时，向所述第一STA发送第一数据传输请求确认，实现WLAN系统的同频同时全双工通信，有效的提高了WLAN系统的数据传输效率。

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范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种WLAN系统中实现同频同时全双工通信的方法，其特征在于，所述方法包括：

接收有待发送上行数据的第一站点STA发送的第一数据传输请求RTS；

在响应所述第一数据传输请求RTS的系统允许的时间窗口内，从有待发送下行数据的STA列表中选择适合与所述第一STA进行同频同时数据收发的第二STA；

向所述第二STA发送第二数据传输请求RTS；

接收所述第二STA返回的第二数据传输请求确认CTS，并在接收到所述第二数据传输请求确认时，向所述第一STA发送第一数据传输请求确认CTS。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在向所述第一STA发送第一数据传输请求确认CTS之后，所述方法还包括：

采用全双工工作方式，接收第一STA发送的上行数据，并向所述第二STA发送下行数据；

数据传输完成后，向第一STA发送第一确认ACK，并接收所述第二STA发送的第二确认ACK。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在响应所述第一数据传输请求RTS的系统允许的时间窗口内，从有待发送下行数据的STA列表中选择适合与所述第一STA进行同频同时数据收发的第二STA，包括：

根据所述第一STA与第二STA之间的相互干扰、欲传输数据量匹配程度、历史组对情况以及位置信息中至少一种建立配对准则；

在响应所述第一数据传输请求RTS的系统允许的时间窗口内，根据所述配对准则从有待发送下行数据的STA列表中选择适合与所述第一STA进行同频同时数据收发的第二STA。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对历史组对情况进行学习，更新所述配对准则；

获取有待发送下行数据的STA的信息，更新有待发送下行数据的STA列表。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当有待发送下行数据的STA列表为空时，所述方法还包括：

在所述窗口时间内等待下行数据；

当在所述窗口时间内等到下行数据时，判断与所述下行数据对应的STA是否适合与所述第一STA同时进行数据传输。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当在所述窗口时间内没有等到下行数据时，所述方法还包括：

向所述第一STA发送第一数据传输请求确认CTS；

接收所述第一STA发送的上行数据，数据传输完成后，向所述第一STA发送ACK进行确认。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述第一STA与所述第二STA的待传输数据所需传输时长不一致时，对较长数据进行分割，以使得所述第一STA与所述第二STA的数据传输时长保持一致。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述时间窗口的长度小于所述第一STA的最大CTS响应时间。

9.一种WLAN系统中实现同频同时全双工通信节点，其特征在于，所述节点包括：

接收模块，用于接收有待发送上行数据的第一站点STA发送的第一数据传输请求RTS；

组对匹配模块，用于在响应所述第一数据传输请求RTS的系统允许的时间窗口内，从有待发送下行数据的STA列表中选择适合与所述第一STA进行同频同时数据收发的第二STA；

发射模块，用于向所述第二STA发送第二数据传输请求RTS；

所述接收模块，还用于接收所述第二STA返回的第二数据传输请求确认CTS；

所述发射模块，还用于在接收到所述第二数据传输请求确认时，向所述第一STA发送第一数据传输请求确认CTS；

其中，所述时间窗口的长度小于所述第一STA的最大CTS响应时间。

10.根据权利要求9所述的节点，其特征在于，所述组对匹配模块包括：

配对准则建立单元，用于根据所述第一STA与第二STA之间的相互干扰、欲传输数据量匹配程度、历史组对情况以及位置信息中至少一种建立配对准则；

计时单元，用于在收到所述第一STA发送的第一数据传输请求RTS后启动对时间窗口的计时；

STA列表建立单元，用于获取有待发送下行数据的STA的信息，更新有待发送下行数据的STA列表；

组对单元，用于在所述时间窗口内，根据所述配对准则从所述STA列表中选择适合与所述第一STA进行同频同时数据收发的第二STA进行组对，在组对成功后，向所述接收模块和发射模块发送组对成功信息，并告知计时单元停止计时。