[发明专利]一种高密度无线网络中信道资源分配方法

说明书

本发明涉及无线网络通信领域，具体而言，涉及一种高密度无线网络中信道资源分配方法；所述方法将信道划分为多个子信道即资源单元；并将信道划分为多个阶段，包括上行随机接入阶段以及上行资源分配阶段；本发明在上行随机接入阶段通过减少网络中竞争站点数量，即降低网络密度从而减少冲突，通过最大化上行随机接入过程的RU吞吐量来调整最优竞争窗口值，以此提高MAC效率。在上行资源分配阶段，通过构建最大独立集，极大提高上行资源分配效率，使尽可能多的D2D链路对复用RU资源，极大提高了信道资源复用率。在上行数据传输阶段，站点和D2D链路对可在其分配的RU资源上实现无冲突的数据传输，从而提高信道利用率和系统吞吐量。

技术领域

本发明涉及无线网络通信领域，具体而言，涉及一种高密度无线网络中信道资源分配方法。

背景技术

如今，无线通信技术已经渗透到人们生活和工作的方方面面，发挥着越来越重要的作用。随着无线通信技术的飞速发展，无线局域网已广泛应用于住宅、商业和公共服务等领域。因此，如何利用新技术来降低网络负载，提高信道利用率，降低用户终端的功耗成为无线网络面临的主要挑战。最近，D2D通信的概念已经成为5G中频谱效率问题的潜在解决方案。因此，近距离的两个用户可以在不依赖于诸如AP或基站的网络基础设施实体的情况下以简单和快速的方式进行直接通信。特别是在高密度场景下，D2D通信可以通过复用蜂窝用户的资源，极大减轻数据业务对网络的影响，缓解无线资源约束问题，提高系统的频谱效率。

IEEE 802.11ax是第一个借鉴蜂窝网络采用的正交频分多址接入(OrthogonalFrequency Division Multiple Access,OFDMA)技术的Wi-Fi标准。OFDMA将WLAN中所有带宽的子载波分为若干子信道或RU。其中，20MHz、40MHz、80MHz和160MHz的Wi-Fi信道分别可划分为9、18、37和74个RU资源。基于此，多个站点可以同时访问不同的RU以实现多用户并行发传输。IEEE 802.11ax信道接入包括调度访问和随机访问两种机制。在调度访问模式下，AP通过随机访问机制从站点接收到缓冲状态报告(Buffer Status Report,BSR)帧后，通过预先定义的方式将RU集中分配给用户。在调度访问模式中，调度站的数据可以无冲突地传输。然而，由于采用传统的随机访问机制，导致网络中的冲突不可避免。尤其是高密度网络中，大量站点争夺信道会导致更高的冲突，这将显著降低网络性能。

发明内容

基于现有技术存在的问题，本发明受传统蜂窝网络中D2D通信的启发，将D2D概念引入到Wi-Fi网络中，将会极大提高网络性能。在Wi-Fi网络中，在某些设备空间位置非常接近并且与AP的通信信号质量较差时，使用D2D通信技术可以提高频谱效率并减少AP上的负载。因此，借鉴和改进适合802.11ax的蜂窝网络模式的D2D通信资源分配算法具有重要意义。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案包括：

在本发明的第一方面，一种高密度无线网络中信道资源分配方法，包括：

将信道划分为多个子信道即资源单元；并将信道划分为多个阶段，包括上行随机接入阶段以及上行资源分配阶段；并将站点划分为D2D站点和非D2D站点即Wi-Fi站点；

在上行随机接入阶段，非D2D站点即Wi-Fi站点采用退避机制随机接入资源单元，并发送BSR帧竞争信道资源；当成功竞争到资源单元的站点数量大于或等于RU数量，或者当上行周期达到时，

进入上行资源分配阶段，AP根据预先建立的D2D链路对信息，将D2D链路对之间的干扰关系建模为干扰图，并生成包含所有D2D链路对的多个最大独立集MIS信息，以及Wi-Fi站点和所有D2D链路对之间的干扰关系矩阵LRSD；AP依次给成功竞争到信道的Wi-Fi站点分配RU资源，并根据所述最大独立集信息和所述干扰关系矩阵信息为每个RU分配无干扰的D2D链路对。

在本发明的第二方面，本发明还提供了适用于数据传输的一种高密度无线网络中信道资源分配方法，包括：