[发明专利]自适应信道接入尝试的方法

说明书

本发明涉及通信系统，尤其涉及但不局限于在数据通信系统中具有可用性的自适应信道接入的方法。

多址通信系统是利用多个通信终端提供对有限通信资源(如信道)的接入，多个通信终端用于交换基础结构设施或网络与终端之间的通信消息的目的，通信消息分别称为包、数据包、消息等。称作多址联接协议的这种接入方法被选择来满足某些适当的性能限制的规定。典型的性能限制包括通信资源使用的效率、通信消息的延时及其它相似的因素。

多址联接协议一般被视为属于争用和非争用二种形式之一。非争用协议被设计使要发送数据包的终端被允许使用专门的通信资源或信道。此类协议的一个实例是时分多址(TDMA)，其中的通信资源或信道被分成多个时间帧，再被细分成多个时隙，且每一终端都被分配给在每个时间帧中的一个或多个专用时隙。

对于那些不常发出或产生信息的终端而言，此类型协议是无效率的，因为指定的时隙在多数的时间是空闲或不被任何终端所用。能够由此类协议所容纳的实际终端数目还受到在等待一个分配的时隙的同时出现的延迟的限制。这种等待通常正比于已经分配了时隙的终端数而增加。

争用协议特征在于，多个终端积极地彼此竞争或争用以接入通信资源或信道。分时隙的阿乐哈(ALOHA)协议是这类协议的一个例子。在分时隙的ALOHA中，通信资源或信道被分成多个时隙。想要发送数据包的终端可在第一随后时隙内发送，不考虑在该时隙的边界之外发送。如果没有别的终端也在该同一时隙内发送，则该数据包的发送被认为是成功的。注意，其它因素如通信信道的噪声可最终导致信息的失败，但是这些其它因素与接入协议无关。然而，如果有一个或更多的其它终端的确在同一时隙内发送数据包，那么，忽略捕获类似的效应，这全部的发送都将会由于碰撞而告失败。所以，争用协议通常对于轻负载系统工作良好，但随着负载增加，由于其碰撞的可能性也增加，使其性能受影响。而且，比该时隙持续期长的通信消息必须在多个时隙内发送，而在每个使用的时隙内要碰撞。

还公知一种争用协议的子集，即保留协议。保留协议试图组合争用和非争用协议的一些方面，以提供改进的性能用于更广泛多样的通信系统的条件，典型的保留协议把通信资源或信道分成一系列固定长度的时间帧，进一步分成一系列时隙。这些时隙包括两种类型，保留时隙和数据时隙，在每个时间帧中，每一个都是有变化的数目。保留时隙常常要比数据时隙小得多，且通常在每个时间帧的开始处成组在一起。

希望接入到通信资源或信道的一个终端争用或在纯ALOHA中，在保留时隙之一中随机地发送，以实现保留相关数据时隙的目的。如果信单元成功地避免了碰撞或成功地争用，即在给定的保留时隙中该唯一单元发送保留请求，则它被允许单独接入到稍后出现在该时间帧的一个指定的或相关的数据时隙。虽然保留协议改进了效率，使通信资源或信道可被多个争用终端利用，尤其是当保留请求远远短于平均信息长度时，这种方案存在一些缺陷。

希望接入信道的通信单元或终端必须首先等待保留时隙。如果当前无消息发送，则这表示在随机接入方式一个延时，而若已允许该终端立即发送的话就不会出现这种延时。在经过随机接入而使终端成功接入该保留时隙的时间与它接收到它的保留确认的时间之间，还会遇到进一步的延时。

此外，即使利用保留协议，在某些条件下，全部终端仍必须对上行链路或入境信道争用。为进一步改进这方面的情况，已提出并采用了多种争用管理算法。尤其是载波检测多址接入(CSMA)是一种争用管理方案，其中寻求接入信道的终端必须首先确认信道是空闲的，即在请求接入之前是非占用的。在多个终端不知道即无法监视它们正在争用的信道，例如许多无线通信系统的条件下，经常采用数字检测多址接入(DSMA)。在此方案中，基础设施监视争用信道，并把对应于信道状态的信息，如占用或空闲的信息在下行线路上或出境信道上发送到终端。应注意，为使这些协议行之有效，将涉及接入请求是成功或是失败的信号反馈到终端的某些方法是必要的。

关于接入协议的另一已知方案是一种争用管理机构，它包括具有以固定上限正常分布的随机时间延时。在多个终端实际上确实争用信道的条件下，这种随机延时在一个接入尝试之前就开始了。在一给定的通信系统中，关于随机时间延时这一上限对于所有的终端是一个预计的常数。进行争用的终端寻找信道空闲指示，并在一个随机时间之后发送数据包或接入请求数据包，或交替地查看信道占用指示，并在再次寻找之前等待一个随机时间。换句话说，在进行发送之前该终端等待一个随机时间，而且这就减小了与自其它终端的发送发生碰撞的可能性。