一种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法
一种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线网络通信领域，尤其涉及一种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法，本方法将其应用于多节点竞争的多址接入通信模型中，以降低信号碰撞率，延时传输。
【背景技术】
[0002]在许多无线通信系统中，例如，无线传感网络或蜂窝网络，多个发射机需要向基站发送数据，而在传统的多址网络中有多个发送端竞争一条信道来获得通信机会。但是由于信息包发送的随机性和对信道情况的不确定性，会造成发送包的碰撞。信息包的碰撞会使信息数据丢失，接收端无法接收到原有发送信号，从而需要随机延时后，重新发送，这样便造成了传输的延迟。这种传输延迟大大影响通信效率，并造成信道资源的浪费。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法，本发明减小了传输的时延、及握手协议造成的开销，提高了信道利用率，详见下文描述:
[0004]—种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法，所述无线网络随机多址接入方法包括以下步骤:
[0005]构建多址网络的通信过程模型；
[0006]接收端向所有发送节点发送开始通知帧，统一开始发送的时间；
[0007]需要发送数据的发送节点向接收端发送请求帧，请求帧包括2个部分，一个部分为训练序列部分，另一部分为节点身份信息部分；
[0008]接收端先根据发送节点的请求帧的训练序列对信道进行估计，得到测量矩阵，再根据压缩感知理论对发送节点的请求帧的节点身份信息对节点的身份信息进行重构恢复，得到需要发送信息的节点身份；
[0009]接收端为需要发送的发送节点一一分配信道时隙，再通过广播通知各个发送节点以做发送准备；
[0010]各个发送节点根据分配的发送时隙进行发送。
[0011]其中，所述通信过程模型包括:发送端和接收端，
[0012]所述发送端包括N个发送节点，所述接收端包括Μ个天线，在某一时刻，有K个发送节点在同一时间内有信息需要发送，Κ的取值小于等于Ν;所述接收端的Μ个天线接收同一信号来增加接收信号的多样性。
[0013]其中，所述再根据压缩感知理论对发送节点的请求帧的节点身份信息对节点的身份信息进行重构恢复具体为:
[0014]y=Ax
[0015]其中，A为通过训练序列求得的测量矩阵;X为发送节点发送的信息矢量;y为重构节点的身份信息。
[0016]本发明提供的技术方案的有益效果是:本发明可以在多个节点请求发送信息时，避免由于竞争产生的碰撞丢包和延迟问题，而且与传统的通信握手协议相比，该方法可以避免由于多次发送握手协议而造成的资源开销浪费的缺点。
【附图说明】
[0017]图1为多址网络的通信过程模型示意图；
[0018]图中横轴为时间轴，纵轴为接收节点和发送节点。
[0019]图2为一种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法的流程图。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0021]本发明实施例提供了一种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法，参见图1和图2，该无线网络随机多址接入方法包括以下步骤:
[0022]101:构建多址网络的通信过程模型；
[0023]参见图1，该通信过程模型包括:发送端和接收端，发送端包括N个发送节点，接收端包括Μ个天线，在某一时刻，有K个发送节点在同一时间内有信息需要发送，K的取值小于等于Ν。接收端的Μ个天线接收同一信号来增加接收信号的多样性(分集特性)。
[0024]102:接收端向所有发送节点发送开始通知帧，统一开始发送的时间；
[0025]103:需要发送数据的发送节点向接收端发送请求帧，请求帧包括2个部分，一个部分为训练序列部分，另一部分为节点身份信息部分；
[0026]104:接收端先根据发送节点的请求帧的第一部分(训练序列)对信道进行估计，得到测量矩阵，再根据压缩感知理论对发送节点的请求帧的第二部分(节点身份信息)对节点的身份信息进行重构恢复，得到需要发送信息的节点身份；
[0027]本发明实施例基于压缩感知理论，请求帧的第一部分作为压缩感知的训练序列，在接收端可通过接收到的信息，做信道估计，得到测量矩阵Α。接收端可以根据测量矩阵Α来重构节点的身份信息y，如式(1)所示:
[0028]y =Ax(1)
[0029]其中，A为通过训练序列求得的测量矩阵;x为发送节点发送的信息矢量。
[0030]105:接收端为需要发送的发送节点一一分配信道时隙，再通过广播通知各个发送节点以做发送准备；
[0031]106:各个发送节点根据分配的发送时隙进行发送。
[0032]综上所述，本发明实施例可以在多个节点请求发送信息时，避免由于竞争产生的碰撞丢包和延迟问题，而且与传统的通信握手协议相比，该方法可以避免由于多次发送握手协议而造成的资源开销浪费的缺点
[0033]本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0034]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法，其特征在于，所述无线网络随机多址接入方法包括以下步骤: 构建多址网络的通信过程模型； 接收端向所有发送节点发送开始通知帧，统一开始发送的时间； 需要发送数据的发送节点向接收端发送请求帧，请求帧包括2个部分，一个部分为训练序列部分，另一部分为节点身份信息部分； 接收端先根据发送节点的请求帧的训练序列对信道进行估计，得到测量矩阵，再根据压缩感知理论对发送节点的请求帧的节点身份信息对节点的身份信息进行重构恢复，得到需要发送信息的节点身份； 接收端为需要发送的发送节点一一分配信道时隙，再通过广播通知各个发送节点以做发送准备； 各个发送节点根据分配的发送时隙进行发送。2.根据权利要求1所述的一种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法，其特征在于，所述通信过程模型包括:发送端和接收端， 所述发送端包括N个发送节点，所述接收端包括Μ个天线，在某一时刻，有K个发送节点在同一时间内有信息需要发送，Κ的取值小于等于Ν;所述接收端的Μ个天线接收同一信号来增加接收信号的多样性。3.根据权利要求1所述的一种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法，其特征在于，所述再根据压缩感知理论对发送节点的请求帧的节点身份信息对节点的身份信息进行重构恢复具体为: y=Ax 其中，A为通过训练序列求得的测量矩阵;x为发送节点发送的信息矢量;y为重构节点的身份信息。
【专利摘要】本发明公开了一种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法，该方法包括以下步骤：构建多址网络的通信过程模型；接收端向所有发送节点发送开始通知帧，统一开始发送的时间；需要发送数据的发送节点向接收端发送请求帧；接收端先根据发送节点的请求帧的训练序列对信道进行估计，得到测量矩阵，再根据压缩感知理论对发送节点的请求帧的节点身份信息对节点的身份信息进行重构恢复，得到需要发送信息的节点身份；接收端为需要发送的发送节点一一分配信道时隙，再通过广播通知各个发送节点以做发送准备；各个发送节点根据分配的发送时隙进行发送。本方法可以避免由于竞争产生的碰撞丢包和延迟问题，避免由于多次发送握手协议而造成的资源开销浪费的缺点。
【IPC分类】H04W74/08
【公开号】CN105491676
【申请号】CN201510883383
【发明人】付晓梅, 徐乃珅, 李奕
【申请人】天津大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月3日
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线网络通信领域，尤其涉及一种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法，本方法将其应用于多节点竞争的多址接入通信模型中，以降低信号碰撞率，延时传输。
【背景技术】
[0002]在许多无线通信系统中，例如，无线传感网络或蜂窝网络，多个发射机需要向基站发送数据，而在传统的多址网络中有多个发送端竞争一条信道来获得通信机会。但是由于信息包发送的随机性和对信道情况的不确定性，会造成发送包的碰撞。信息包的碰撞会使信息数据丢失，接收端无法接收到原有发送信号，从而需要随机延时后，重新发送，这样便造成了传输的延迟。这种传输延迟大大影响通信效率，并造成信道资源的浪费。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法，本发明减小了传输的时延、及握手协议造成的开销，提高了信道利用率，详见下文描述:
[0004]—种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法，所述无线网络随机多址接入方法包括以下步骤:
[0005]构建多址网络的通信过程模型；
[0006]接收端向所有发送节点发送开始通知帧，统一开始发送的时间；
[0007]需要发送数据的发送节点向接收端发送请求帧，请求帧包括2个部分，一个部分为训练序列部分，另一部分为节点身份信息部分；
[0008]接收端先根据发送节点的请求帧的训练序列对信道进行估计，得到测量矩阵，再根据压缩感知理论对发送节点的请求帧的节点身份信息对节点的身份信息进行重构恢复，得到需要发送信息的节点身份；
[0009]接收端为需要发送的发送节点一一分配信道时隙，再通过广播通知各个发送节点以做发送准备；
[0010]各个发送节点根据分配的发送时隙进行发送。
[0011]其中，所述通信过程模型包括:发送端和接收端，
[0012]所述发送端包括N个发送节点，所述接收端包括Μ个天线，在某一时刻，有K个发送节点在同一时间内有信息需要发送，Κ的取值小于等于Ν;所述接收端的Μ个天线接收同一信号来增加接收信号的多样性。
[0013]其中，所述再根据压缩感知理论对发送节点的请求帧的节点身份信息对节点的身份信息进行重构恢复具体为:
[0014]y=Ax
[0015]其中，A为通过训练序列求得的测量矩阵;X为发送节点发送的信息矢量;y为重构节点的身份信息。
[0016]本发明提供的技术方案的有益效果是:本发明可以在多个节点请求发送信息时，避免由于竞争产生的碰撞丢包和延迟问题，而且与传统的通信握手协议相比，该方法可以避免由于多次发送握手协议而造成的资源开销浪费的缺点。
【附图说明】
[0017]图1为多址网络的通信过程模型示意图；
[0018]图中横轴为时间轴，纵轴为接收节点和发送节点。
[0019]图2为一种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法的流程图。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0021]本发明实施例提供了一种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法，参见图1和图2，该无线网络随机多址接入方法包括以下步骤:
[0022]101:构建多址网络的通信过程模型；
[0023]参见图1，该通信过程模型包括:发送端和接收端，发送端包括N个发送节点，接收端包括Μ个天线，在某一时刻，有K个发送节点在同一时间内有信息需要发送，K的取值小于等于Ν。接收端的Μ个天线接收同一信号来增加接收信号的多样性(分集特性)。
[0024]102:接收端向所有发送节点发送开始通知帧，统一开始发送的时间；
[0025]103:需要发送数据的发送节点向接收端发送请求帧，请求帧包括2个部分，一个部分为训练序列部分，另一部分为节点身份信息部分；
[0026]104:接收端先根据发送节点的请求帧的第一部分(训练序列)对信道进行估计，得到测量矩阵，再根据压缩感知理论对发送节点的请求帧的第二部分(节点身份信息)对节点的身份信息进行重构恢复，得到需要发送信息的节点身份；
[0027]本发明实施例基于压缩感知理论，请求帧的第一部分作为压缩感知的训练序列，在接收端可通过接收到的信息，做信道估计，得到测量矩阵Α。接收端可以根据测量矩阵Α来重构节点的身份信息y，如式(1)所示:
[0028]y =Ax(1)
[0029]其中，A为通过训练序列求得的测量矩阵;x为发送节点发送的信息矢量。
[0030]105:接收端为需要发送的发送节点一一分配信道时隙，再通过广播通知各个发送节点以做发送准备；
[0031]106:各个发送节点根据分配的发送时隙进行发送。
[0032]综上所述，本发明实施例可以在多个节点请求发送信息时，避免由于竞争产生的碰撞丢包和延迟问题，而且与传统的通信握手协议相比，该方法可以避免由于多次发送握手协议而造成的资源开销浪费的缺点
[0033]本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0034]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法，其特征在于，所述无线网络随机多址接入方法包括以下步骤: 构建多址网络的通信过程模型； 接收端向所有发送节点发送开始通知帧，统一开始发送的时间； 需要发送数据的发送节点向接收端发送请求帧，请求帧包括2个部分，一个部分为训练序列部分，另一部分为节点身份信息部分； 接收端先根据发送节点的请求帧的训练序列对信道进行估计，得到测量矩阵，再根据压缩感知理论对发送节点的请求帧的节点身份信息对节点的身份信息进行重构恢复，得到需要发送信息的节点身份； 接收端为需要发送的发送节点一一分配信道时隙，再通过广播通知各个发送节点以做发送准备； 各个发送节点根据分配的发送时隙进行发送。2.根据权利要求1所述的一种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法，其特征在于，所述通信过程模型包括:发送端和接收端， 所述发送端包括N个发送节点，所述接收端包括Μ个天线，在某一时刻，有K个发送节点在同一时间内有信息需要发送，Κ的取值小于等于Ν;所述接收端的Μ个天线接收同一信号来增加接收信号的多样性。3.根据权利要求1所述的一种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法，其特征在于，所述再根据压缩感知理论对发送节点的请求帧的节点身份信息对节点的身份信息进行重构恢复具体为: y=Ax 其中，A为通过训练序列求得的测量矩阵;x为发送节点发送的信息矢量;y为重构节点的身份信息。
【专利摘要】本发明公开了一种减少碰撞的无线网络随机多址接入方法，该方法包括以下步骤：构建多址网络的通信过程模型；接收端向所有发送节点发送开始通知帧，统一开始发送的时间；需要发送数据的发送节点向接收端发送请求帧；接收端先根据发送节点的请求帧的训练序列对信道进行估计，得到测量矩阵，再根据压缩感知理论对发送节点的请求帧的节点身份信息对节点的身份信息进行重构恢复，得到需要发送信息的节点身份；接收端为需要发送的发送节点一一分配信道时隙，再通过广播通知各个发送节点以做发送准备；各个发送节点根据分配的发送时隙进行发送。本方法可以避免由于竞争产生的碰撞丢包和延迟问题，避免由于多次发送握手协议而造成的资源开销浪费的缺点。
【IPC分类】H04W74/08
【公开号】CN105491676
【申请号】CN201510883383
【发明人】付晓梅, 徐乃珅, 李奕
【申请人】天津大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月3日
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