[发明专利]自适应信道访问方法

说明书

这里披露的内容是关于通信系统的，更具体地说，是关于(但不限于)在数据通信系统中应用的自适应信道访问方法。

多重访问通信系统用于提供由多个通信终端对有限的通信资源(例如一个信道)的访问，以便在一个基础结构(infrastructure)或网络与该终端之间交换通信消息，这里的消息是指各种消息包、数据包、消息等。所选择的访问方法称作多重访问协议，以满足一组适当的性能约束条件。典型的性能约束条件包括通信资源的使用效率，通信消息延迟，以及其他类似的因素。

通常可以把多重访问协议看作是属于两种类型之一。这两种类型是争用型和非争用型。非争用型协议设计成允许一个希望发送一包消息的终端独自使用一个通信资源或者说信道。这类协议的一个实例是时分多址(TDMA)，这里通信资源或信道被分成多个时间帧，这些时间帕又进一步分成多个时隙，每个终端被指定独自使用每个时帧中的一个或多个时隙。

这类协议对于那些不经常发出或产生消息的终端而言是低效率的，因为在大多数时间里所分配的时隙是闲置的或者说没有被任何人使用。这类协议能适用的实际终端数量也受到等待分配时隙所造成的延迟的限制。这种等待时间通常随着被分配时隙的终端数的增加而成比例地增大。

争用协议的特点是各终端彼此之间积极主动地竞争以便得到对通信资源或信道的访问。时隙ALOHA协议是这类协议的一个实例。在时隙ALOHA协议中，通信资源或信道被分成多个时隙。一个希望发送一个消息包的终端可以在下一个时隙中传送，但要注意不要在时隙的边界外进行传送。如果在这同一个时隙中没有其他终端也在传送，则认为这个消息包传送成功了。请注意，其他因素(如通信信道噪声)也会最终造成消息传送失败，但这些其他因素与这个访问协议无关。然而，如果一个或多个其他终端在这同一时隙中也传送了消息包，那么所有的传送(不计俘获效应或其他效应)都会由于碰撞而失败。这样，对于轻载荷系统争用协议一般工作得好，但随着载荷增加其性能下降，因为此时碰撞的可能性也增大了。再有，长于时隙持续时间的通信消息必须在多个时隙中发送，并且在每个所用时隙中都会受到碰撞。

作为争用协议一个子类的预订(reservation)协议也是众所周知的。预订协议试图把争用协议和非争用协议的某些方面结合起来，从而对更广泛的通信系统状况提供改善了的通信性能。一个典型的预订协议把一个通信资源或信道分成一系列固定大小的时帧，再进一步分成一系列时隙。这些时隙有两类：预订时隙和数据时隙，在每个时帧中每种时隙的个数是变化的。预订时隙往往显著地小于数据时隙，而且通常集中在每个时帧的开始。

希望访问通信资源或信道的一个终端争用或者说按纯ALOHA方式在预订时隙之一中随机地传送，其目的是预订一个相关的数据时隙。如果该单元成功地避免了碰撞或争用成功，也就是说只有这一个单元在一给定的预订时隙传送了一个预订请求，那么它便被允许独自访问其后在该时帧中出现的被指定或者说伴随的数据时隙。预订协议改善了效率，利用这种协议使多个竞争终端可以利用一个通信资源或信道，特别是当预订请求显著短于平均消息长度时更是如此，尽管如此，这些方法仍存在一些缺陷。

希望访问信道的通信单元或终端首先必须等待“预订时隙”。如果当前没有被发送的消息，则表明若在随机访问方式下便不会发生这个延迟。再有，在终端通过随机访问成功地访问了预订时隙之时和它收到对其预订请求的确认之时二者之间存在延迟。

此外，即使采用预订协议，在一些情况下所有终端还必须争抢上行或进入信道。为在这方面进一步改进，  已提出和使用了各种争用管理算法。特别是，载波侦听多路存取(Carrier SenseMultiple Access，CSMA)是一种争用管理方法，在这种方法中试图访问信道的终端必须首先确认在请求访问之前信道是闲置的，即不忙的。在终端不能看见(即不能监视)它们要争用的信道的情况下(例如很多无线通信系统中便是如此)，经常使用一种称作数字侦听多路存取(Digital Sense Multiple Access，DSMA)的技术。在这一作法中，基础结构监视争抢信道者，并向下行或外出信道的终端发出与信道状态有关的信息，例如“忙”或“闲”的信息。请注意，为了使这些协议是有效的，必须有某种方法向终端回送关于访问请求成功与否的信息。