CN106817775B - 分布式ofdma随机接入方法、ap及sta - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种分布式OFDMA随机接入方法、接入点AP及用户设备STA，能够有效降低竞争的冲突率，并有效缩短竞争接入时间。本发明实施例方法包括：AP根据已关联的用户设备STA的数量N以及当前时隙中的资源单元RU的数量计算出竞争窗口初始值CWini，以使得CWini为一个动态变化的更合理的竞争时间窗口值。AP再广播该CWini，以使得与所述AP关联的STA根据该CWini来参与竞争。因为CWini为一个动态变化的合理的竞争时间窗口值，从而可以有效降低竞争的冲突率，有效利用带宽资源，提高系统吞吐率，同时有效缩短竞争接入时间。

Description

分布式OFDMA随机接入方法、AP及STA

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种分布式OFDMA随机接入方法、接入点AP及用户设备STA。

背景技术

随着移动互联网的发展和智能终端的普及，数据流量呈现出爆发式的增长趋势。无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)凭借其在高速率和低成本方面的优势，成为当今主流的移动宽带接入技术之一。

现有基于802.11ac的WLAN系统采用正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，OFDM)调制方式，在介质访问控制(Media Access Control，MAC)层并未采用接入点(Access Point，AP)触发的竞争机制来允许用户参与竞争。因此在现有标准中采用传统的竞争方式来参与竞争，当用户数量比较密集时会出现竞争冲突率大大提高。为了提高WLAN系统的竞争效率，需要对于传统的竞争机制进行新的设计，从而提升系统性能。

专利“一种适用于正交频分多址(Orthogonal Frequency Division MultipleAccess，OFDMA)的802.11ax系统的干净信道评估(Clear Channel Assessment，CCA)方法”公开了一种修改CCA检测规则从而降低与邻基本服务集(Basic Service Set，BSS)竞争冲突的方法及装置，在上述方法中，对非本BSS的CCA检测规则进行修正；根据修正后的规则当接收到为非本BSS的包时用提高后的CCA阈值来进行CCA检测，从而达到降低冲突，提高网络吞吐率的效果。但是，密集场景的WiFi系统，本BSS同样会存在很多STA有参与竞争的可能性，从而引起较大的竞争接入的干扰，反而影响随机竞争的性能。

在引入调度等新技术的下一代WLAN系统中，在802.11ax中如何具体设定竞争参数需要一套机制设计，从而来降低AP触发的随机接入竞争的冲突概率是本发明要解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种分布式OFDMA随机接入方法、接入点AP及用户设备STA，能够有效降低竞争的冲突率，并有效缩短竞争接入时间。

第一方面，本发明实施例提供了一种分布式OFDMA随机接入方法，包括：

接入点AP根据已关联的用户设备STA的数量和当前时隙中的资源单元RU的数量计算得到竞争窗口初始值CWini：

AP广播该CWini，以使得与AP关联的STA根据该CWini来参与竞争。

本发明实施例中，CWini是AP根据已关联的用户设备STA的数量N以及当前时隙中的资源单元RU的数量M，计算出竞争窗口初始值CWini。使得CWini为一个既能能够有效降低竞争的冲突率，又能有效缩短竞争接入时间的，更合理的竞争时间窗口值。AP再通过广播帧广播该CWini，以使得与所述AP关联的STA根据该CWini来参与竞争。从而可以有效降低竞争的冲突率，有效利用带宽资源，提高系统吞吐率，同时有效缩短竞争接入时间。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，接入点AP根据已关联的用户设备STA的数量和当前时隙中的资源单元RU的数量计算得到竞争窗口初始值CWini包括：

所述AP通过以下公式计算竞争窗口初始值CWini：

CWini＝C3×N-C4×M

其中，C3和C4为正整数常量，N为所述AP已关联的STA的数量，M为当前时隙中的资源单元RU的数量。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，当前时隙中的资源单元RU的数量具体为当前时隙中可随机接入的资源单元RU的数量。

结合第一方面，或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，AP广播CWini包括：

AP通过在管理帧、控制帧或数据帧中增加一个字段来广播CWini；

或，AP通过单独的广播帧广播所述CWini。

第二方面，本发明实施例提供了一种分布式OFDMA随机接入方法，包括：

用户设备STA接收接入点AP广播的竞争窗口初始值CWini，将CWini作为OFDMA的竞争窗口CWO，CWini为AP根据已关联的STA的数量和当前时隙中的资源单元RU的数量计算获得；

STA根据CWO来参与竞争。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，CWini为AP通过如下公式计算获得：

CWini＝C3×N-C4×M

其中，C3和C4为正整数常量，N为所述AP已关联的STA的数量，M为当前时隙中的资源单元RU的数量。

结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述当前时隙中的资源单元RU的数量具体为当前时隙中可随机接入的资源单元RU的数量。

结合第二方面、第二方面的第一种可能的实现方式或第二方面的第二中可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，STA根据CWO来参与竞争包括：

STA通过在0到CWO之间随机选择一个值作为退避计数器来参与竞争。

因为CWini是AP计算得出的一个更合理的竞争时间窗口值，因此STA将此CWini作为OFDMA的竞争窗口CWO初始值，在0至CWO之间随机选择一个值作为退避计数器来参与竞争。从而可以有效降低竞争的冲突率，有效利用带宽资源，提高系统吞吐率，同时有效缩短竞争接入时间。

结合第二方面、第二方面的第一种可能的实现方式至第二方面的第三种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，该方法还包括：

若STA竞争成功，则STA将CWO减C1，C1为正整数；

若STA竞争失败，则STA将CWO加C2，C2为正整数。

如此，如果STA竞争成功，则STA将CWO减C1，从而使得STA在下次发送数据时能有效缩短竞争接入时间；如果STA竞争失败，发生冲突，则STA将CWO加C2，从而使得站点在下次发送之前有更大的概率选取较大的退避时间。因此能够在CWini值的基础上根据当前网络中STA间对信道的竞争程度来动态调整CWO的值，从而能够更加有效的利用带宽资源，提高系统的吞吐率。

结合第二方面的第四种可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，C1的取值为2，C2的取值为1。

如此，每次CWini的值仅进行微调，这种竞争窗口的变化幅度不剧烈，在网络负载较重的情况下，能够提高系统的性能。

结合第二方面、第二方面的第一种可能的实现方式至第二方面的第三种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第二方面的第六种可能的实现方式中，该方法还包括：

若STA竞争成功，则STA将CWO重置为CWini；

若STA竞争失败，则STA将CWO重置为CWini。

因为CWini原本是一个比较合理的竞争时间窗口值，所以在竞争成功和失败时可以仍然保持CWO＝CWini不变。

结合第二方面的第三种可能的实现方式至第二方面的第六种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第二方面的第七种可能的实现方式中，该方法还包括：

当退避计数器减至0时，STA获取自身的优先级；

STA根据优先级确定可选择的可随机接入的RU的数量L；

STA随机选择L个可随机接入的RU进行接入。

如此，可以根据不同STA的优先级来给STA分配多个可随机接入RU，从而提高其信道接入成功的概率。

第三方面，本发明实施例提供了一种接入点AP，包括：

计算模块，用于根据已关联的用户设备STA的数量和当前时隙中的资源单元RU的数量计算得到竞争窗口初始值CWini：

广播模块，用于广播CWini，以使得与AP关联的STA根据该CWini来参与竞争。

结合第三方面，在第三方面的第一种可能的实现方式中，计算模块，具体用于根据已关联的用户设备STA的数量和当前时隙中的可随机接入的资源单元RU的数量计算得到所述竞争窗口初始值CWini。

结合第三方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第二种可能的实现方式中，计算模块，具体用于通过以下公式计算竞争窗口初始值CWini：

CWini＝C3×N-C4×M

其中，C3和C4为正整数常量，N为AP已关联的STA的数量，M为当前时隙中的资源单元RU的数量。

结合第三方面，第三方面的第一种可能的实现方式，或第三方面的第二种可能的实现方式，在第三方面的第三种可能的实现方式中，广播模块，具体用于通过在管理帧、控制帧或数据帧中增加一个字段来广播CWini。

结合第三方面，第三方面的第一种可能的实现方式，或第三方面的第二种可能的实现方式，在第三方面的第四种可能的实现方式中，广播模块，具体用于通过单独的广播帧广播CWini。

第四方面，本发明实施例提供了一种STA，包括：

接收模块，用于接收接入点AP广播的竞争窗口初始值CWini，CWini为AP根据已关联的STA的数量和当前时隙中的资源单元RU的数量计算获得；

竞争接入模块，用于将CWini作为OFDMA的竞争窗口CWO，根据CWO随机选择一个值作为退避计数器来参与可随机接入的资源单元RU的竞争。

结合第四方面，在第四方面的第一种可能的实现方式中，接收模块，具体用于接收接入点AP广播的竞争窗口初始值CWini，CWini为AP根据已关联的STA的数量和当前时隙中的可随机接入的资源单元RU的数量计算获得。

结合第四方面的第一种可能的实现方式，在第四方面的第二种可能的实现方式中，接收模块，具体用于接收接入点AP广播的竞争窗口初始值CWini，该CWini为AP通过如下公式计算获得：

CWini＝C3×N-C4×M

其中，C3和C4为正整数，N为所述AP已关联的STA的数量，M为当前时隙中的可随机接入的资源单元RU的数量。

结合第四方面、第四方面的第一种可能的实现方式或第四方面的第二种可能的实现方式，在第四方面的第三种可能的实现方式中，竞争接入模块，具体用于通过在0到CWO之间随机选择一个值作为退避计数器来参与竞争。

结合第四方面、第四方面的第一种可能的实现方式至第四方面的第三种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第四方面的第四种可能的实现方式中，该STA还包括：

第一竞争窗口调整模块，用于当竞争成功时，将CWO减C1，C1为正整数；当竞争失败时，将CWO加C2，C2为正整数。

结合第四方面的第四种可能的实现方式，在第四方面的第五种可能的实现方式中，第一竞争窗口调整模块，用于当竞争成功时，将CWO减C1；当竞争失败时，将CWO加C2；其中，C1的取值为2，C2的取值为1。

结合第四方面、第四方面的第一种可能的实现方式至第四方面的第二种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第四方面的第六种可能的实现方式中，该STA还包括：

第二竞争窗口调整模块，用于当竞争成功时，将CWO重置为CWini；当竞争失败时，将CWO重置为CWini。

结合第四方面的第三种可能的实现方式至第四方面的第六种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第四方面的第七种可能的实现方式中，竞争接入模块，具体用于当退避计数器减至0时，获取自身的优先级；根据优先级确定可选择的可随机接入的RU的数量L；之后，随机选择L个可随机接入的RU。

第五方面，本发明实施例提供了一种接入点AP，其特征在于，包括接收器、存储器、处理器、发射器，其中：

接收器用于接收STA发送的数据；存储器用于存储应用程序；处理器用于执行应用程序以用于：

用于根据已关联的用户设备STA的数量和当前时隙中的资源单元RU的数量计算得到竞争窗口初始值CWini；

发射器，用于通过广播帧广播CWini，以使得以使得与所述AP关联的STA根据该CWini来参与竞争。

第六方面，本发明实施例提供了一种STA，其特征在于，包括接收器、发射器、存储器及处理器，其中：

接收器，用于接收接入点AP广播的竞争窗口初始值CWini，该CWini为所述AP根据已关联的STA的数量和当前时隙中的资源单元RU的数量计算获得；

发射器用于向接入点AP发送数据；存储器用于存储应用程序；处理器用于执行应用程序以用于：

将CWini作为OFDMA的竞争窗口CWO，根据所述CWO来参与竞争。

第七方面，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，该介质存储有程序，该程序执行时包括上述第一方面的分布式OFDMA随机接入方法方法中的部分或者全部步骤。

第八方面，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，该介质存储有程序，该程序执行时包括上述第二方面的分布式OFDMA随机接入方法方法中的部分或者全部步骤。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例的方案具有如下有益效果：

本发明实施例中，接入点AP根据已关联的用户设备STA的数量N以及当前时隙中的可随机接入的资源单元RU的数量M，通过公式计算出竞争窗口初始值CWini，该公式为经过数学推理验证得出，以使得CWini为一个动态变化的更合理的竞争时间窗口值，AP再通过广播帧广播该CWini，以使得与所述AP关联的STA根据该CWini进行可随机接入的资源单元RU的接入竞争。从而可以有效降低竞争的冲突率，有效利用带宽资源，提高系统吞吐率，同时有效缩短竞争接入时间。

附图说明

图1为本发明实施例中应用场景示意图；

图2为本发明实施例中分布式OFDMA随机接入方法的一种流程图；

图3为本发明实施例中分布式OFDMA随机接入方法的退避计数器退避示意图；

图4为本发明实施例中接入点AP的一种功能模块结构示意图；

图5为本发明实施例中STA的一种功能模块结构示意图；

图6为本发明实施例中接入点AP的一种硬件结构示意图；

图7为本发明实施例中STA的一种硬件结构示意图。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

WLAN主要由站点(Station，STA)，也可以称之为用户设备、接入点AP、无线介质(Wireless Medium，WM)和分布式系统(Dis-tribution System，DS)组成。

其中，本发明实施例中的STA可以是装有无线网卡的计算机，也可以是有WiFi模块的智能手机、平板电脑、物联网终端设备，还可以是具有无线通信功能的手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备等终端设备。

802.11ax是一个802.11无线局域网(WLAN)通信标准，它通过5G频段进行传输，是802.11ac的升级版。802.11ax标准会使用正交频分多址接入(OFDMA)来提升路由器可以发射出的数据量，OFDMA会在多个副载波上对数据进行编码，也就是在相同空间区域内装入更多的数据。

基于在引入调度等新技术的下一代WLAN系统中，在802.11ax中，在MAC层要解决在多个STA竞争接入同一信道时，既要尽量降低各STA之间的冲突概率，又要避免因退避时间过长而降低信道利用率，同时，还要保证各节点公平地访问信道。因此，如何选择竞争参数需要一套机制设计，本发明实施例提出了用于通信网络中确定竞争参数，一种分布式OFDMA随机接入的方法。

图1为本发明实施例的应用场景示意图，场景中有3个AP，若干个STA。AP通过随机接入触发帧(Trigger Frame for Random access，TF-R)通知STA参与竞争，STA侦听信道，并在侦听到AP下发的随机接入触发帧后参与随机竞争接入。

图2是本发明实施例的分布式OFDMA随机接入方法的流程图，该方法包括：

201、AP通过根据STA的数量N和当前时隙中的资源单元(Resource Unit，RU)的数量计算竞争窗口初始值CWini；

STA经过扫描附近存在的AP，选择需要接入的AP，再进行认证，即可建立STA与AP之间的链路，可以互相收发数据报文。

接入点AP可以获知与自身关联的(即已接入的)STA的的数量N。

且AP获知当前时隙中的可分配的资源单元RU的数量M。根据已关联的STA的数量N和当前时隙中的RU的数量M计算竞争窗口初始值CWini。

优选的，当前时隙中RU包括可随机接入的RU和不可随机接入的RU，本发明实施例中优选的指可随机接入的RU，即AP根据已关联的STA的数量N和当前时隙中的可随机接入的RU的数量M计算竞争窗口初始值CWini。

可选的，通过如下公式计算：

CWini＝C3×N-C4×M

其中，C3和C4为正整数的常量。M为AP当前时隙中的可随机接入的资源单元RU的数量，该数量可以由AP进行设定，一般来说，M的最大取值为9。

优选的，常量C3的取值为2，常量C4的取值为1，该取值是经过数学推理验证得出的。

上述计算CWini的公式是经过数学推理验证得出的，具体原理是接入点AP可以根据已关联的用户设备STA的数量N以及当前时隙中的可随机接入的资源单元RU的数量M来动态确定竞争窗口初始值CWini，使得CWini为一个既能能够有效降低竞争的冲突率，又能有效缩短竞争接入时间的，更合理的竞争时间窗口值。

202、AP广播CWini；

AP在计算得到合理的竞争时间窗口初始值CWini后，通过广播帧广播该值，之后，与该AP相关联的STA能够接收到该CWini。

可选的，AP可以在发送随机接入触发帧TF-R一起广播CWini。

可选的，在实际应用中，AP可以通过在现有管理帧、控制帧或数据帧中增加一个字段来广播CWini，例如，该字段可以用10比特来表示CWini；另外，该字段可以在物理层中，也可以在MAC层中。

可选的，AP还可以通过单独的广播帧来广播CWini。具体形式本发明实施例不做限定。

203、STA接收接入点AP广播的竞争窗口初始值CWini，将所述CWini作为OFDMA的竞争窗口CWO；

STA本地存储有基站上一次广播的CWini值，当STA在接收到AP广播的CWini后，更新本地存储的CWini值。当STA没有参与任何一次竞争时，STA的OFDMA的竞争窗口CWO值即为竞争窗口初始值CWini。

204、STA根据CWO来参与竞争。

AP通过发送随机接入触发帧TF-R来通知STA参与竞争，此时说明信道是空闲的。STA接收到TF-R后，就可以与其他STA竞争接入的资源单元RU。

下面介绍基于时隙的动态退避机制来参与资源单元RU的竞争的详细过程：

1、STA在每次试图发送数据之前都会根据CWO来随机选择一个整数作为本次发送过程中的退避(Back Off，BO)计数器初始值，它决定了本次之前所必须经历的退避时间(以时隙为单位)。

优选的，一般来说，STA是在0至CWO之间随机选择一个整数作为退避计数器的初始值。

具体的，如图3所示，同一个AP下有STA1、STA2和STA3三个STA参与竞争。

STA1、STA2、STA3在0到CWO之间随机选择的退避计数器初始值分别为10，4，0，如下所示：

STA1 BO＝10；

STA2 BO＝4；

STA3 BO＝0。

2、对于退避计数器初始值为0的STA，随机选择一个可随机接入的资源单元RU。

如图3所示，随机接入触发帧Trigger Frame 1中有资源单元RU1、RU2、RU3、RU4、RU5为可随机接入的RU。STA3的退避计数器初始值为0，因此，STA3可以从资源单元RU1、RU2、RU3、RU4、RU5中随机选择一个RU，STA3选择了RU3作为接入RU，可以在随机接入触发帧TF-R之后的第一个时隙发送数据报文。

需要说明的是，本发明实施例中，对随机接入触发帧TF-R之后的时隙的数量不做限定，可以是一个时隙，也可以个两个时隙，还可以是多个时隙。

3、对于退避计数器初始值不为0的STA，每遇到一个RU，各站点都会将自己的退避计数器就减去1，直至退避计数器减至0。

当退避计数器减至0时，表示已完成退避过程，可以开始发送数据包。

可选的，也可以是直接减去TF-R之后分配的随机接入的RU数量。

如图3所示，在随机接入触发帧Trigger Frame 1有RU1、RU2、RU3、RU4、RU5共5个RU，各STA在遇到第一个RU(图中的RU1)时，各STA的BO值减1，各STA的BO值为：

STA1 BO＝9；

STA2 BO＝3；

当遇到第二个RU(图中的RU2)时，各STA的BO值减1，各STA的BO值为：

STA1 BO＝8；

STA2 BO＝2；

依次类推，减至最后，各STA的退避计数器值应为(图中未标注出)：

STA1 BO＝5。

可选的，也可以直接减去图中的可随机接入的RU的数量5。

其中，STA3退避初始值就为0，已在步骤2中有描述；STA2的退避计数器已在遇到第4个RU时，已减至0。

4、如果STA的退避计数器减至0，那么随机选择一个可随机接入的RU。

当STA的退避计数器减至0时，表示已完成退避过程，可以开始发送数据包，此时，可以随机选择一个可随机接入的RU。

另外，可选的，可以根据不同STA的优先级来给STA分配不同数量的可随机接入RU。具体为：

当STA的退避计数器减至0时，STA获取自身的优先级，根据优先级确定可选择的可随机接入的RU的数量L，STA随机可选择L个可随机接入的RU进行接入。其中，优先级与数量L之间的对应关系可以是预先设置的关系表，例如如下表所示：

表1

优先级	1	2	3	4
					L	1	2	3	4

当STA的优先级为1时，可以随机选择1个可随机接入的RU，当STA的优先级为2时，可以随机选择2个可随机接入的RU等等。

如此，可以使得优先级高的STA能够选择多个RU，当一个RU发生接入冲突时，可以选择另外的RU进行接入，从而提高其信道接入成功的概率。

5、如果不存在多个STA随机选择相同的RU，那么随机接入成功，STA竞争成功，则STA将CWO减C1。

如果竞争成功，则认为网络中STA间对信道的竞争程度降低，所以可以缩小竞争时间窗口CWO的值，STA在数据发送成功，接收到MAC子层的ACK消息后，将CWO减去一个固定常量C1(即：CWO＝CWO-C1)，从而使得STA在下次发送数据时能有效缩短竞争接入时间。

优选的，C1的取值2，C1的取值也可以为1。

当CWO减至等于CWO的最小值CWmin时，STA不再将CWO减C1，保持CWO等于CWmin。其中CWmin可以为预设值，也可以为AP根据已关联的STA的数量而生成的值。

此种情况下，若AP重新广播一个CWini值，则STA再重复步骤204，更新本地存储的CWini，将CWini作为OFDMA的竞争窗口CWO。

上述CWO＝CWO-C1的方案可作为本发明实施例的一种优选的方案，另外，可选的，如果竞争成功，STA也可以直接将CWO重置为CWini，因为CWini原本是一个比较合理的竞争时间窗口值，所以可以保持CWO＝CWini不变。

6、如果有多个STA随机选择相同的RU，那么发生冲突，CWO＝CWO+C2。

当多个STA因同时完成退避后而发送自己的数据包时，就会有冲突发生。每当STA发送失败，则认为网络中STA间对信道的竞争程度加剧。所以，此时STA将自己的竞争窗口值CWO增加一个常量值C2(即：CWO＝CWO+C2)，从而使得站点在下次发送之前有更大的概率选取较大的退避时间。

优选的，C2的取值为1。C2的取值也可以取值为2。

当CWO增至等于CWO的最大值CWmax时，STA不再将CWO增加，保持CWO等于CWmax。其中CWmax可以为预设值，也可以为AP根据已关联的STA的数量而生成的值。

此种情况下，若AP重新广播一个CWini值，则STA再重复步骤204，更新本地存储的CWini，将CWini作为OFDMA的竞争窗口CWO。

上述CWO＝CWO+C2的方案可作为本发明实施例的一种优选的方案，另外，可选的，如果竞争失败，STA也可以直接将CWO重置为CWini，因为CWini原本是一个比较合理的竞争时间窗口值，所以可以保持CWO＝CWini不变。

本发明实施例中，接入点AP根据已关联的用户设备STA的数量N以及当前时隙中的可随机接入的资源单元RU的数量M，通过特定的公式计算出竞争窗口初始值CWini，该公式为经过数学推理验证得出，使得CWini为一个既能能够有效降低竞争的冲突率，又能有效缩短竞争接入时间的，更合理的竞争时间窗口值。AP再通过广播帧广播该CWini，以使得与所述AP关联的STA将此CWini作为OFDMA的竞争窗口CWO初始值，STA在0至CWO之间随机选择一个值作为退避计数器来参与可随机接入的资源单元RU的接入竞争。从而可以有效降低竞争的冲突率，有效利用带宽资源，提高系统吞吐率，同时有效缩短竞争接入时间。

其次，本发明实施例中，如果STA竞争成功，则STA将CWO减C1(其中，C1等于2是优选方案)，从而使得STA在下次发送数据时能有效缩短竞争接入时间；如果STA竞争失败，发生冲突，则STA将CWO加C2(其中，C1等于1是优选方案)，从而使得站点在下次发送之前有更大的概率选取较大的退避时间。因此能够在CWini值的基础上根据当前网络中STA间对信道的竞争程度来动态调整CWO的值，从而能够更加有效的利用带宽资源，提高系统的吞吐率；并且，在优选方案中，每次CWini的值仅进行加1或减2的调整，这种竞争窗口的变化幅度不剧烈，在网络负载较重的情况下，能够提高系统的性能。

另外，本发明实施例中，在STA退避的过程中，如果STA的退避计数器减至0，则可以根据不同STA的优先级来给STA分配多个可随机接入RU，从而提高其信道接入成功的概率。

上面是对分布式OFDMA随机接入方法进行介绍，下面从功能模块实现角度对本发明实施例中的无线访问接入点AP和用户设备STA进行介绍。

结合图4，本发明实施例提供了一种无线访问接入点AP，包括：

计算模块401，用于根据已关联的用户设备STA的数量和当前时隙中的资源单元RU的数量计算得到竞争窗口初始值CWini：

广播模块402，用于广播CWini，以使得与AP关联的STA根据该CWini来参与竞争。

优选的，在一些具体的实施中，计算模块401，具体用于根据已关联的用户设备STA的数量和当前时隙中的可随机接入的资源单元RU的数量计算得到所述竞争窗口初始值CWini。

具体的，在一些具体的实施中，计算模块401，具体用于通过以下公式计算竞争窗口初始值CWini：

CWini＝C3×N-C4×M

其中，C3和C4为正整数常量，N为AP已关联的STA的数量，M为当前时隙中的可随机接入的资源单元RU的数量；

优选的，C3的取值为2，C4的取值为1。

可选的，在一些具体的实施中，广播模块402，具体是通过在管理帧、控制帧或数据帧中增加一个字段来广播CWini。

可选的，在一些具体的实施中，广播模块402，具体用于通过单独的广播帧广播CWini。

另外，结合图5，本发明实施例提供了一种STA，包括：

接收模块501，用于接收接入点AP广播的竞争窗口初始值CWini，CWini为AP根据已关联的STA的数量和当前时隙中的资源单元RU的数量计算获得；

竞争接入模块502，用于将CWini作为OFDMA的竞争窗口CWO，根据CWO来参与竞争。

优选的，接收模块501，具体用于接收接入点AP广播的竞争窗口初始值CWini，CWini为AP根据已关联的STA的数量和当前时隙中的可随机接入的资源单元RU的数量计算获得。

具体的，在一些具体的实施中，接收模块501，具体用于接收接入点AP广播的竞争窗口初始值CWini，该CWini为AP通过如下公式计算获得：

CWini＝C3×N-C4×M

其中，C3和C4为正整数，N为所述AP已关联的STA的数量，M为当前时隙中的可随机接入的资源单元RU的数量；优选的，C3的取值为2，C4的取值为1。

在一些具体的实施中，竞争接入模块502，具体用于通过在0到CWO之间随机选择一个值作为退避计数器来参与竞争。

可选的，在一些具体的实施中，该STA还包括：

第一竞争窗口调整模块503，用于当竞争成功时，将CWO减C1，C1为正整数；当竞争失败时，将CWO加C2，C2为正整数。

可选的，在一些具体的实施中，第一竞争窗口调整模块503，用于当竞争成功时，将CWO减C1；当竞争失败时，将CWO加C2；C1的取值为2，C2的取值为1。

可选的，在一些具体的实施中，该STA还包括：

第二竞争窗口调整模块504，用于当竞争成功时，将CWO重置为CWini；当竞争失败时，将CWO重置为CWini。

可选的，在一些具体的实施中，竞争接入模块502，具体用于当退避计数器减至0时，获取自身的优先级；根据优先级确定可选择的可随机接入的RU的数量L；之后，随机选择L个可随机接入的RU。

图4和图5所示的实施中所描述的无线访问接入点AP 4和STA 5的各功能模块之间的交互过程可以参阅前述图2所示的实施例中的交互过程，具体此处不再赘述。

本发明实施例中，AP的计算模块401根据已关联的用户设备STA的数量N以及当前时隙中的资源单元RU的数量M计算出竞争窗口初始值CWini，使得CWini为一个既能能够有效降低竞争的冲突率，又能有效缩短竞争接入时间的，更合理的竞争时间窗口值。AP的广播模块402再通过广播帧广播该CWini。与所述AP关联的STA的接收模块501接收到该CWini后，竞争接入模块503将此CWini作为OFDMA的竞争窗口CWO初始值，在0到CWO之间随机选择一个值作为退避计数器来参与可随机接入的资源单元RU的竞争。从而可以有效降低竞争的冲突率，有效利用带宽资源，提高系统吞吐率，同时有效缩短竞争接入时间。

下面从硬件结构角度对本发明实施例中的AP和STA分别进行介绍。

其中，在实际应用中，AP就是也是组建小型无线局域网时最常用的Wifi热点，可以是无线路由器。

图6是本发明实施例中的AP的硬件结构示意图，可包括至少一个网络接口或者其它通信接口、至少一个接收器601、至少一个发射器602、至少一个处理器603和存储器604，以实现这些装置之间的连接通信，通过无线网络接口实现该AP与至少一个其它网元之间的通信连接。

其中，接收器601、发射器602用于接收和发送数据；存储器604存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者它们的子集，或者它们的扩展集:

操作指令：包括各种操作指令，用于实现各种操作。

操作系统：包括各种系统程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。

在本发明实施例中，处理器603通过调用存储器604存储的操作指令(该操作指令可存储在操作系统中)，执行图4所示的AP中的计算模块401所执行的程序步骤。发射器602具体发射图4所示的AP中的广播模块402所广播的CWini。

图7是本发明实施例中的STA的硬件结构示意图，如前所述，该STA在实际应用中可以是装有无线网卡的计算机，也可以是有WiFi模块的智能手机、平板电脑、物联网终端设备，还可以是具有无线通信功能的手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备等终端设备。

如图7所述，该STA至少包括一个网络接口或者其它通信接口、至少一个接收器701、至少一个发射器702、至少一个处理器703和存储器704，以实现这些装置之间的连接通信，通过无线网络接口实现该AP与至少一个其它网元之间的通信连接。

其中，接收器701、发射器702用于接收和发送数据；接收器701具体用于接收接入点AP广播的竞争窗口初始值CWini。存储器704存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者它们的子集，或者它们的扩展集:

操作指令：包括各种操作指令，用于实现各种操作。

操作系统：包括各种系统程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。

在本发明实施例中，处理器703通过调用存储器704存储的操作指令(该操作指令可存储在操作系统中)，具体用于执行图5所示的实施例中的竞争接入模块503所执行的程序步骤。

需要说明的是，图6所示的存储器604和图7所示的存储器704可以包括只读存储器和随机存取存储器，存储器604的一部分还可以包括可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (23)

1.一种分布式正交频分多址OFDMA随机接入方法，其特征在于，包括：

接入点AP根据已关联的用户设备STA的数量和当前时隙中的资源单元RU的数量计算得到竞争窗口初始值CWini；

所述AP广播所述CWini，以使得与所述AP关联的STA根据所述CWini来参与竞争；

所述接入点AP根据已关联的用户设备STA的数量和当前时隙中的资源单元RU的数量计算得到竞争窗口初始值CWini包括：

所述AP通过以下公式计算竞争窗口初始值CWini：

CWini＝C3×N-C4×M

其中，C3和C4为正整数常量，N为所述AP已关联的STA的数量，M为当前时隙中的资源单元RU的数量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前时隙中的资源单元RU的数量具体为当前时隙中可随机接入的资源单元RU的数量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述AP广播所述CWini包括：

所述AP通过在管理帧、控制帧或数据帧中增加一个字段来广播CWini；

或，所述AP通过单独的广播帧广播所述CWini。

4.一种分布式正交频分多址OFDMA随机接入方法，其特征在于，包括：

用户设备STA接收接入点AP广播的竞争窗口初始值CWini，将所述CWini作为OFDMA的竞争窗口CWO，所述CWini为所述AP根据已关联的STA的数量和当前时隙中的资源单元RU的数量计算获得；

所述STA根据所述CWO来参与竞争；

所述CWini为所述AP通过以下公式计算获得：

CWini＝C3×N-C4×M

其中，C3和C4为正整数常量，N为所述AP已关联的STA的数量，M为当前时隙中的资源单元RU的数量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当前时隙中的资源单元RU的数量具体为当前时隙中可随机接入的资源单元RU的数量。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述STA根据所述CWO来参与竞争包括：

所述STA在0至CWO之间随机选择一个值作为退避计数器来参与竞争。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述STA竞争成功，则所述STA将所述CWO减C1，所述C1为正整数；

若所述STA竞争失败，则所述STA将CWO加C2，所述C2为正整数。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：

所述C1的取值为2，所述C2的取值为1。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述STA竞争成功，则所述STA将所述CWO重置为CWini；

若所述STA竞争失败，则所述STA将所述CWO重置为CWini。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述退避计数器减至0时，所述STA获取自身的优先级；

所述STA根据所述优先级确定可选择的可随机接入的RU的数量L；

所述STA随机选择L个可随机接入的RU进行接入。

11.一种接入点AP，其特征在于，包括：

计算模块，用于根据已关联的用户设备STA的数量和当前时隙中的资源单元RU的数量计算得到竞争窗口初始值CWini；

广播模块，用于广播所述CWini，以使得与所述AP关联的STA根据所述CWini来参与竞争；

所述计算模块，具体用于通过以下公式计算竞争窗口初始值CWini：

CWini＝C3×N-C4×M

其中，C3和C4为正整数常量，N为所述AP已关联的STA的数量，M为所述当前时隙中的可随机接入的资源单元RU的数量。

12.根据权利要求11所述的AP，其特征在于：

所述计算模块，具体用于根据所述已关联的用户设备STA的数量和当前时隙中的可随机接入的资源单元RU的数量计算得到所述竞争窗口初始值CWini。

13.根据权利要求11或12所述的AP，其特征在于：

所述广播模块，具体用于通过在管理帧、控制帧或数据帧中增加一个字段来广播CWini。

14.根据权利要求11或12所述的AP，其特征在于：

所述广播模块，具体用于通过单独的广播帧广播所述CWini。

15.一种用户设备STA，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收接入点AP广播的竞争窗口初始值CWini，所述CWini为所述AP根据已关联的STA的数量和当前时隙中的资源单元RU的数量计算获得；

竞争接入模块，用于将所述CWini作为OFDMA的竞争窗口CWO，根据所述CWO来参与竞争；

所述接收模块，具体用于接收接入点AP广播的竞争窗口初始值CWini，所述CWini为所述AP通过如下公式计算获得：

CWini＝C3×N-C4×M

其中，C3和C4为正整数，N为所述AP已关联的STA的数量，M为当前时隙中的可随机接入的资源单元RU的数量。

16.根据权利要求15所述的STA，其特征在于：

所述接收模块，具体用于接收接入点AP广播的竞争窗口初始值CWini，所述CWini为所述AP根据已关联的STA的数量和当前时隙中的可随机接入的资源单元RU的数量计算获得。

17.根据权利要求15或16所述的STA，其特征在于：

所述竞争接入模块，具体用于将所述CWini作为OFDMA的竞争窗口CWO，通过在0到CWO之间随机选择一个值作为退避计数器来参与竞争。

18.根据权利要求15或16所述的STA，其特征在于，所述STA还包括：

第一竞争窗口调整模块，用于当竞争成功时，将所述CWO减C1，所述C1为正整数；当竞争失败时，将CWO加C2，所述C2为正整数。

19.根据权利要求18所述的STA，其特征在于：

所述第一竞争窗口调整模块，用于当竞争成功时，将所述CWO减C1；当竞争失败时，将CWO加C2；所述C1的取值为2，所述C2的取值为1。

20.根据权利要求15或16所述的STA，其特征在于，所述STA还包括：

第二竞争窗口调整模块，用于当竞争成功时，将所述CWO重置为CWini；当竞争失败时，将所述CWO重置为CWini。

21.根据权利要求17所述的STA，其特征在于：

所述竞争接入模块，具体用于当所述退避计数器减至0时，获取自身的优先级；根据所述优先级确定可选择的可随机接入的RU的数量L；之后，随机选择L个可随机接入的RU。

22.一种接入点AP，其特征在于，包括接收器、存储器、处理器、发射器，其中：

所述接收器用于接收用户设备STA发送的数据；所述存储器用于存储应用程序；所述处理器用于执行所述应用程序以用于：

用于根据已关联的用户设备STA的数量和当前时隙中的资源单元RU的数量计算得到竞争窗口初始值CWini；

所述发射器，用于广播所述CWini，以使得与所述AP关联的STA根据所述CWini来参与竞争；

所述处理器具体用于：

通过以下公式计算竞争窗口初始值CWini：

CWini＝C3×N-C4×M

其中，C3和C4为正整数常量，N为所述AP已关联的STA的数量，M为当前时隙中的资源单元RU的数量，所述AP广播所述CWini，以使得与所述AP关联的STA根据所述CWini来参与竞争。

23.一种用户设备STA，其特征在于，包括存储器、处理器、接收器，发射器，其中：

接收器，用于接收接入点AP广播的竞争窗口初始值CWini，所述CWini为所述AP根据已关联的STA的数量和当前时隙中的资源单元RU的数量计算获得；

所述发射器用于向接入点AP发送数据；所述存储器用于存储应用程序；所述处理器用于执行所述应用程序以用于：

将所述CWini作为OFDMA的竞争窗口CWO，根据所述CWO来参与竞争；

所述接收器，具体用于接收接入点AP广播的竞争窗口初始值CWini，所述CWini为所述AP通过如下公式计算获得：

CWini＝C3×N-C4×M

其中，C3和C4为正整数，N为所述AP已关联的STA的数量，M为当前时隙中的可随机接入的资源单元RU的数量。