[发明专利]水声通信网络OFDM链路物理层与MAC层跨层通信方法

摘要

本发明提供的是一种水声通信网络OFDM链路物理层与MAC层跨层通信方法。本发明以合理分配信道资源、提高网络吞吐量为目的，通过物理层和MAC层跨层数据交互的方法，对网络性能进行优化。物理层根据水声信道环境自适应调整调制阶数、编码速率和频率分集阶数，实现不同速率的数据传输，以适应快速时变的水声信道，MAC层采用改进的CSMA/CA协议，提高数据包重传成功概率，减小数据传输时延，通过物理层和MAC层之间的跨层设计，解决水声信道快速时变和长传输时延等因素引起的丢包率高和传输效率低的问题，从而提高水声通信网络吞吐量和系统的频谱效率。

主权项

一种水声通信网络OFDM链路物理层与MAC层跨层通信方法，其特征是：步骤1：网络节点采用虚拟载波侦听的方式检测信道是否忙碌，通过侦听数据帧代替RTS/CTS握手过程避免碰撞，如果节点检测到数据帧，判断本节点是否是目的节点，如果本节点非目的节点，则根据数据帧帧头中的所传数据帧占用信道时间设置该节点的网络分配矢量即NAV，保持静默避免冲突，信道空闲后，节点随机退避；步骤2：如果目的节点成功解调数据帧，则节点回复ACK信号，同时物理层估计信道信息有效信噪比即ESNR，并将ESNR通过ACK信号反馈给发送节点；步骤3：如果目的节点解调数据帧失败，并且检测到解调失败是由冲突引起的，此时目的节点广播NACK控制帧，定义此时的NACK为类型I，记为NACK1；步骤4：如果目的节点解调数据帧失败，并且检测到解调失败是由信道环境恶劣引起的，此时目的节点广播NACK控制帧，定义此时的NACK为类型II，记为NACK2，NACK2中包含重传数据帧所占用信道时间Tbusy和信道信息导频信噪比即PSNR；步骤5：如果目的节点检测数据帧失败，则节点不作任何反应，对于发送节点来说，ACK等待超时；步骤6：如果发送节点接收到ACK信号，表示上一个数据帧成功发送，则节点进行随机退避，并准备发送下一个数据帧，下一帧数据调制参数由反馈的ESNR决定；步骤7：如果发送节点接收到NACK1信号或者ACK等待超时，此时节点进行随机退避，退避时间结束后，节点与以前一帧相同的调制参数重复发送该数据帧，当重传次数大于所设置的最大重传次数时，丢弃该数据帧；步骤8：如果发送节点接收到NACK2信号，则该节点根据反馈的PSNR进行降速率对数据帧立刻重传，其他子节点侦听到NACK2后，根据NACK2中的Tbusy设置NAV向量，保持静默避免冲突。