信标设备竞争方法、系统及设备的制作方法

专利名称：：信标设备竞争方法、系统及设备的制作方法信标设备竟争方法、系统及{殳备技术领城本发明涉及无线通信领域，特别涉及信标设备竟争方法、系统及设备。
背景技术：
：近年来，通信技术得到了迅猛发展。当前甚至出现了一些免许可系统，比如无线区域网络(WirelessRegionalAreaNetwork,简称"WRAN")，国际电气电子工程师协会(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,简称"IEEE")802.16H,无线局域网(WirelessLocalAreaNetwork,简称"WLAN")等系统。其中，WRAN网络是一种新兴的网络技术，为偏远地区、较低密度人口地区提供高带宽大范围的覆盖。IEEE正式为其成立了IEEE802.22工作组，因此，WRAN即为IEEE802.22的别名。WRAN系统是一种免i午可运营(license-exemptoperation)的系统，WRAN网络使用认知无线电技术，寻找许可用户(LU)的空闲频带进行通信。比如在无线数字电视(DTV)的VHF/UHF等许可频带中，寻找没有被占用的频段来作为WRAN网络的承载频段。WRAN系统主要包括基站(BS)和客户端设备(CPE)。这系统的特征是其工作频段是不需要授权的。在工作频段内，这些免许可系统需要和授权系统进行共存，比如WRAN系统需要和授权系统DTV进行共存。免许可系统首先不能对许可系统进行干扰，当一旦发现许可、授权系统适用某个频段时，免许可系统必须无条件的退出该频段，并跳转到其他的频段上继续工作。这种工作模式，也就是通常说的频谱池(SP)系统，许可用户具有使用频谙的优先权利，免许可用户，也称为租借用户(RU)或第二用户(SU)，在不影响;午可用户的前提下可以4吏用这些频l殳。另外，在实现上述功能时，许可用户是没有义务检测免许可用户信号的，也就是当免许可用户不存在。免许可用户承担了不对许可用户造成干扰的所有义务。许可用户包含一些许可的低功率设备，如PART74设备等，这些设备由于功率比较低，因此抗噪声和干扰性能比较低。为了保护这些低功率许可设备，提出了由保护设备发送的超帧结构、保护设备之间的数据传输模式、同步burst(突发数据)结构、beacon(信标)帧结构等标准。下面分别对这些标准进行说明。(l)超帧结构如图1所示，超帧包含大量的同步burst和一个beacon帧，另外，在上层的控制下可能包含一个可选的接收时段和ANP(发送响应应答ACK或非响应应答NACK)时段。这种超帧结构在保护设备运行期间一直没有间断循环往复。每一同步burst包含一个同步头(Sync)和一个递减的序号，用于接收端确定何时信道中有beacon发送。在beacon中有一个与同步burst所含的一样的同步头和一个序号0。beacon包含被保护设备(如Part74设备)的物理位置和信道占用时间等信息。紧随beacon有一个接收时段，在该时段内主保护设备(PrimaryProtectingDevice,简称"PPD")监视信道，接收可能的来自从保护设备(SecondaryProtectingDevice,简称"SPD")的发送请求，该发送请求用于向PPD请求下一超帧的发送权。最后是一个可选的ACK/NACK时段，即ANP时段，表示PPD是否接收到了发送请求。发送请求结构如图2所示，包含一个4比特的同步头(Sync)和一个12比特的RTS(RequireToSend)码，RTS码结构如图3所示。(2)数据传输模式有两种数据传输模式，第一种是由PPD传送给SPD,如图4所示；第二种是由SPD传送给PPD,如图5所示。在第一种传输模式下，PPD把信息放在其beaconPSDU中传输，其中，PSDU为物理层会聚协i义(PhysicalLayerConvergenceProtocol,简称"PLCP")的月良务凄t据单元(ServiceDataUnit)，SPD检测PPD发送的PSDU获取数据，不需要发送接收数据回执。在第二种传输模式下，如果一个SPD想发送数据给PPD，则首先需要在超帧的接收时段发送一个发送请求burst给PPD，若PPD在ANP时段发送ACK,则在下一超帧中由这一SPD发送beacon,若接收到PPD发送的NACK，则在下一超帧中不由该SPD发送beacon。该SPD随机回退一定时间后重新发送一个发送请求burst给PPD。(3)同步burst结构源于PPD物理层的同步burst序列结构如图6所示，每一同步burst含有一个15比特的同步头和一个9比特的随burst的传输而递减的序号。同步burst序列用于快速检测PPD，而递减序号给出了beacon传输的开始时间。(4)beacon帧结构源于PPD或一个SPD的媒体接入控制(MediaAccessControl,简称"MAC")子层的beacon帧结构如图7所示，MAC净荷(payload)包含beacon净荷，而beacon净荷轮流含有来自一个或多个SPD的信息。MACpayload前有一个MAC头(MHR)和后有一个MAC尾(MFR)。MHR含有三个参数和ParentCallsign，位置(Location)，子信道Map(SubchannelMap),和timestamp字段。MFR含有一个16字节的信息完整性码(MIC)。MHR、MACpayload、MFR构成MPDU(即PSDU)，PSDU、SHR、PHR构成了beacon帧。MAC作为物理层服务数据传送给PHY(物理层)成为PHYpayload。PHYpayload前有一同步头(SHR)含有Sync和序号0,—个PHY头(PHR)含有PHYpayload长度。SHR、PHR和PHYpayload构成PHY包。不难发现，由于所有RTS码具有相同的结构(如图3所示)，并且通过超帧结构可以发现接收时段会有多个SPD同时发送发送请求的情形，即多个SPD竟争下一超帧beacon发送权，因此如果有多个SPD同时发送发送请求，则PPD无法判别哪个SPD竟争到发送权。另外，发生冲突后，PPD发送NACK,所有竟争发送权的SPD均需在随机回退一定时间后重新发送发送请求，这时就会造成至少一个超帧的损耗(发生冲突时没有一个SPD可竟争到发送权即没有一个SPD可在下一超帧发送数据)，而在随后的竟争中可能会存在更多冲突，这样对于每次冲突的超帧下一帧的发送权都会给PPD或者浪费，造成很大的系统负担。目前，为了解决多个SPD同时竟争发送权时，PPD无法区别参与竟争的各SPD的问题，同步burst和PHY包的beacon的每一比特都要通过如图8所示的处理流程。在实际应用中，现有技术存在以下问题当多个SPD同时竟争发送权时，PPD无法有效地区分出各SPD,并且，发生冲突时仍会造成冲突后下一超帧的浪费。造成这种情况的主要原因在于，SPD通过向PPD发送发送请求请求发送权，而发送请求中RTS码为固定的一个序列，因此，当多个SPD向PPD发送发送请求时，PPD无法有效地区分出各SPD。另外，当发生冲突时，也就是PPD收到多个SPD发送的发送请求后，发送NACK,所有参与发送权竟争的SPD采用随机回退算法，下一超帧没有SPD发送数据，因此造成了下一超帧的浪费。并且，由于SPD所需发送的数据中很可能含有被保护设备千扰的信息，因此还有可能对被保护设备造成影响。由于进行了回退，所有发送发送请求产生沖突的SPD均需随机回退一段时间，这样下面继续的若干超帧产生冲突的概率会增大，造成更多潜在的超帧的浪费和对被保护设备更大的影响。
发明内容本发明各实施方式要解决的主要技术问题是提供一种信标设备竟争方法、系乡充及i更备。为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种信标设备竟争方法，包含以下步骤从保护设备向主保护设备发送请求，该请求中包含从至少两个候选识别码中选择的一个识别码；主保护设备从所收到的携带不同识别码的请求中选择一个，并发送对应该请求的识别码的响应应答ACK;如果从保护设备收到对应自身所选择的识别码的ACK，则该从保护设备竟争成功。本发明的实施方式还提供了一种信标设备竟争系统，包含主保护设备和从保护设备，从保护设备包含第一选择模块，用于从至少两个候选识别码中选择的一个识别码；请求发送模块，用于向主保护设备发送请求，该请求中包含第一选择模块选择的一个识别码；判断模块，用于判断本从保护设备是否竟争成功，该判断模块在收到对应本从保护设备所选择的识别码的ACK时，判定本从保护设备竟争成功；主保护设备包含第二选择模块，用于从所收到的携带不同识别码的请求中选择一个；和应答模块，用于发送对应第二选择模块选择的请求的识别码的响应应答ACK。本发明的实施方式还提供了一种从保护设备，包含第一选择模块，用于从至少两个候选识别码中选择的一个识别码；请求发送模块，用于向主保护设备发送请求，该请求中包含第一选择模块选择的一个识别码；判断模块，用于判断本从保护设备是否竟争成功，该判断模块在收到对应本从保护设备所选择的识别码的ACK时，判定本从保护设备竟争成功。本发明的实施方式还提供了一种主保护设备，包含第二选择模块，用于从所收到的携带不同识别码的请求中选择一个；和应答模块，用于发送对应第二选择模块选择的请求的识别码的响应应答ACK。通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，当SPD需要发送4又时，由该SPD向PPD发送请求，该请求中包含从至少两个候选识别码中选择的一个识别码。PPD从所收到的携带不同识别码的请求中选择一个，并发送对应该请求的识别码的ACK。如果SPD收到对应于自身所选择的识别码的ACK,则获得发送权。避免了在发生冲突时所有请求发送权的SPD均需在随机回退一定时间后重新向PPD发送请求所造成的一超帧的浪费，从而更有效地利用了超帧。并且，由于PPD选择的请求所对应的SPD可以在下一帧发送数据，而无需再次请求发送权，从而减小了之后的若干超帧发生多个SPD同时请求发送权的概率，进而减小了多个SPD同时请求发送权时选择相同候选识别码的概率。候选识别码可以是RTS码与PN码的组合，比如设置4个可选的RTS码，8个可选的PN码，则共有32个候选识别码，进一步降低了多个SPD同时请求发送权时选择相同候选识别码的概率，即减小了PPD不能区分选择相同候选识别码的多个SPD的概率。可选的RTS码之间相互正交，可选的PN码之间相互正交，进一步提高了包含候选识别码的请求的传输性能。附困说明图1是根拔现有技术中的超帧结构示意圉；图2是根据现有技术中的发送请求结构示意图3是根据现有技术中的RTS码结构示意图4是根据现有技术中的PPD传送数据给SPD的示意图5是根据现有技术中的SPD传送数据给PPD的示意图6是根据现有技术中的同步burst结构示意图7是根据现有技术中的beacon帧结构示意图8是根据现有技术中的对同步burst和PHY包的beacon的每一比特的处理流程示意图9是根据本发明第一实施方式的信标设备竟争方法流程图IO是根据本发明第一实施方式中ACK比特位的扩展示意图ll是根据本发明第一实施方式中将ACK设置为3的二进制序列示意图12是根据本发明第一实施方式中NACK的格式设置示意图。具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。在本发明中，当SPD需要向PPD竟争某种权限时，向PDD发送用于竟争该权限的请求，该请求中包含从至少两个候选识别码中选择的识别码。候选识别码可以是RTS码、或用于扩频的PN码(PN码并不作为请求的内容，而是通过所选择的用于扩频的PN码对SPD进4亍识另'j)、或RTS码与PN码的组合，以扩大可以选择的候选识别码的范围，从而降低多个SPD发送请求时逸摔相同候逸识别码的概率。PPD从所收到的携带不同识别码的请求中逸择一个，并发送对应该请求的识别码的ACK。如果SPD收到对应自身所选择的识别码的ACK,则竟争成功，如果未收到对应自身所选择的识别码的ACK,则在随机回退一定时间后继续向PPD重新发送请求。SPD向PDD竟争的权限可以是发送权，如果SPD收到对应自身所选择的识别码的ACK,则获得发送权。下面对本发明的第一实施方式进行详细阐述，本实施方式涉及信标设备竟争方法，本实施方式中SPD向PPD竟争发送权，因此SPD向PPD发送的竟争请求为包含一个4比特的同步头(Sync)和一个12比特的RTS码的发送请求，具体流程如图9所示。在步骤910中，SPD需要发送权时，在当前帧向PPD发送竟争请求，该竟争请求包含从候选识别码中选择的一个识别码。具体地说，在本实施方式中，为竟争请求中的RTS码设置一个可选集，同时PN码也有一个可选集，将RTS码与PN码的组合作为候选识别码。也就是说，如果RTS码的可选集中的元素数为n,而PN码的可选集元素数为m，则多个SPD竟争发送权时，选择相同的识别码的概率为1/nm，因此大大降低了PPD不能区分选择相同候选识别码的多个SPD的概率。另外，如果可选的RTS码之间相互正交，可选的PN码之间相互正交，则可进一步提高包含候选识别码的竟争请求的传输性能。当然，可选的RTS码之间也可以不正交，PN码之间也可以不正交。因此，在本步骤中，SPD首先从可选的PN码集中选取PN码，并从可选的RTS码集中选取RTS码，以选取的PN码和选取的RTS码的组合作为选择的识别码，再将携带该识别码的竟争请求发送给PPD，请求下一超帧的发送权限。需要说明的是，SPD发送给PPD的竟争请求中携带该识别码并非指该竟争请求的内容中包含选取的RTS码和PN码，而是指该竟争请求包含选取的RTS码，并通过逸取的PN码进行扩频，以识别本SPD。其中，SPD可以随才几的方式选取PN码和RTS码。比如说，可选的PN码集中有8个候选的PN码(如表2所示)，可选的RTS码集中有4个候选的RTS码(如表3所示)，则候选的识别码共有32个，也就是说，本SPD与参与发送权竟争的其他SPD选择相同识别码的概率仅为1/32，如表4所示。Index(索引)<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表4由此可见，SPD可从32个候选的识别码中随机选择一个识别码，并携带在竟争请求中发送给PPD。接着，进入步骤920,PPD从所收到的携带不同识别码的竟争请求中选择一个，并发送对应该竟争请求的识别码的ACK，其中，ACK以不同的数值对应不同的识别码。如果该PPD自身需要发送权，则发送NACK。具体地说，当发生发送权的请求冲突时，即有多个SPD同时向PPD发送竟争请求时，该PPD从收到的各SPD发送的竟争请求中选择一个竟争请求，赋予发送该竟争请求的SPD的发送权。因此，该PPD在ANP时段发送对应所选择的竟争请求中包含的识别码的ACK，其中，ACK以不同的数值对应不同的识别码。比如说，假设可选的PN码有8个，如表2所示，SPD选择的PN码为00000000，可选的RTS码有4个，如表3所示，SPD选择的RTS码为111000010010,则该SPD选择的识别码即为表4中的对应的标识号为3的识别码。如果PPD从收到的竟争请求中选择的竟争请求正是该SPD发送的竟争请求，则该PPD可通过发送数值为3的ACK,表示发送的是对应该竟争请求的识别码的ACK。由此可见，通过ACK的值来表示允许在下一超帧中发送数据的SPD，避免了在发生冲突时所有请求发送权的SPD均需在随机回退一定时间后重新向PPD发送请求所造成的一超帧的浪费，从而更有效地利用了超帧。并且，由于PPD选择的竟争请求所对应的SPD可以在下一帧发送数据，而无需再次请求发送权，从而减小了之后的若干超帧发生多个SPD同时请求发送权的相克率，进而减小了多个SPD同时请求发送权时选择相同候选识别码的相无率。当然，如果仅有一个SPD向PPD发送竟争请求，则该PPD选择的竟争请求即为该SPD发送的竟争请求，赋予该SPD的发送权。为了能够将ACK设置为不同的数值，以对应不同的识别码，需要对ACK的比特位进行相应的设计，如图10所示。针对上述案例，PPD需发送数值为3的ACK，则将ACK设置为3的二进制序列000011,如图11所示。如果PPD自身需要发送权，也就是说，该PPD自身需在下一帧发送数据，则该PPD发送NACK，该NACK的格式设置可如图12所示。接着，进入步骤930，SPD判断是否获得了发送权。具体地说，SPD判断是否收到对应自身所选择的识别码的ACK，如果收到了，则说明获得了下一超帧的发送权，进入步骤940，在下一超帧中发送数据；否则，说明尚未获得下一超帧的发送权，进入步骤950,在随机回退一定时间后继续向PPD发送竟争请求。针对上述案例，如果SPD向PDD发送的竟争请求中的识别码为表4中的对应的标识号为3的识别码，并且在收到ACK后，通过解码获知该ACK的数值为3，则得知本SPD获得发送权，在下一超帧中发送数据。如果获知ACK的数值不为3，或是收到了NACK，则得知本SPD尚未获得发送权，在随机回退一定时间后继续向PPD发送竟争请求。需要说明的是，本实施方式以候选识别码为RTS码与PN码的组合为例进行说明，在实际应用中，候选识别码也可以是单独的RTS码或单独的PN码。本发明的第二实施方式涉及信标设备竟争系统，包含PPD和SPD。在SPD中包含第一选择模块，用于从至少两个候选识别码中选择的一个识别码；请求发送模块，用于向PDD发送请求，该请求中包含该第一选择模块选择的一个识别码；判断^^莫块，用于判断本SPD是否竟争成功，该判断模块在收到对应本SPD所选择的识别码的ACK时，判定本SPD竟争成功。比如说，如果SPD竟争的是发送权，则请求发送模块在需要发送权时，向PDD发送请求，该请求中包含该第一选择模块选择的一个识别码，该请求发送模块可通过在当前超帧向PPD发送请求，请求下一超帧的发送权；判断模块在收到对应本SPD所选择的识别码的ACK时，判定本SPD获得发送权。其中，候选识别码是RTS码、或PN码、或RTS码与PN码的组合，使得不同SPD选择相同的识别码的概率为1/nm,从而大大降低了PPD不能区分选择相同候选识别码的多个SPD的概率。RTS码之间可以相互正交，PN码之间也可以相互正交，以进一步提高传输性能。需要说明的是，如果SPD未竟争成功，则请求发送模块在随机回退的一定时间后继续向PPD发送请求。在PPD中包含第二选择模块，用于从所收到的携带不同识别码的请求中选择一个；和应答模块，用于发送对应该第二选择模块选择的请求的识别码的ACK，ACK以不同的数值对应不同的识别码，如果PPD自身需要SPD所竟争的权限，如发送权，则该应答模块在收到携带不同识别码的请求后发送NACK。由此可见，本实施方式避免了在发生沖突时所有请求发送权的SPD均需在随机回退的一定时间后重新向PPD发送请求所造成的一超帧的浪费，从而更有效地利用了超帧。并且，由于PPD选择的请求所对应的SPD可以在下一帧发送数据，而无需再次请求发送权，从而减小了之后的若干超帧发生多个SPD同时请求发送权的概率，进而减小了多个SPD同时请求发送权时选择相同候选识别码的概率。虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的冲奮神和范围权利要求1.一种信标设备竞争方法，其特征在于，包含以下步骤从保护设备向主保护设备发送请求，该请求中包含从至少两个候选识别码中选择的一个识别码；所述主保护设备从所收到的携带不同识别码的所述请求中选择一个，并发送对应该请求的识别码的响应应答ACK；如果所述从保护设备收到对应自身所选择的识别码的ACK，则该从保护设备竞争成功。2.根据权利要求1所述的信标设备竟争方法，其特征在于，所述从保护设备向所述主保护设备竟争发送权，如果该从保护设备收到对应自身所选择的识别码的ACK,则该从保护设备获得发送权。3.根据权利要求2所述的信标设备竟争方法，其特征在于，所述从保护设备在当前超帧向主保护设备发送所述请求，要求下一超帧的发送权。4.根据权利要求1至3中任一项所述的信标设备竟争方法，其特征在于，所述候选识别码是发送请求码、或PN码、或发送请求码与PN码的组合。5.根据权利要求4所述的信标设备竟争方法，其特征在于，所述发送请求码之间相互正交；和/或所述PN码之间相互正交。6.根据权利要求1至3中任一项所述的信标设备竟争方法，其特征在于，所述ACK以不同的数值对应不同的识别码。7.根据权利要求1至3中任一项所述的信标设备竟争方法，其特征在于，所述从保护设备以随机方式从所述候选识别码中选译一个识别码。8.根据权利要求1至3中任一项所述的信标设备竟争方法，其特征在于，如果所迷从保护设备未收到对应自身所选捧的识别码的ACK，则该从保护设备在随机回退一定时间后继续向所述主保护设备发送所述请求。9.根据权利要求1至3中任一项所述的信标设备竟争方法，其特征在于，还包含以下步骤如果所述主保护设备自身需要所述从保护设备竟争的权限，则在收到携带不同识别码的所述请求后发送不响应应答NACK。10.—种信标设备竟争系统，包含主保护设备和从保护设备，其特征在于，所述从保护设备包含第一选择模块，用于从至少两个候选识别码中选择的一个识别码；请求发送模块，用于向主保护设备发送请求，该请求中包含所述第一选择模块选择的一个识别码；判断模块，用于判断本从保护设备是否竟争成功，该判断模块在收到对应本从保护设备所选择的识别码的ACK时，判定本从保护设备竟争成功；所述主保护设备包含第二选择模块，用于从所收到的携带不同识别码的所述请求中选择一个；和应答模块，用于发送对应所述第二选择模块选择的请求的识别码的响应应答ACK。11.根据权利要求10所述的信标设备竟争系统，其特征在于，所述请求发送模块在所述从保护设备竟争发送权时，向所述主保护设备发送用于竟争发送权的请求；所述判断模块在收到对应本从保护设备所选择的识别码的ACK时，判定本从保护设备获得发送权。12.根据权利要求11所述的信标设备竟争系统，其特征在于，所述请求发送模块在当前超帧向主保护设备发送所述请求，要求下一超帧的发送权。13.根据权利要求10至12中任一项所述的信标设备竟争系统，其特征在于，所述候选识别码是发送请求码、或PN码、或发送请求码与PN码的组合。14.根据权利要求13所述的信标设备竟争系统，其特征在于，所述发送请求码之间相互正交；和/或所述PN码之间相互正交。15.根据权利要求10至12中任一项所述的信标设备竟争系统，其特征在于，所述ACK以不同的数值对应不同的识别码。16.根据权利要求10至12中任一项所述的信标设备竟争系统，其特征在于，所述请求发送模块还用于在所述判断模块判定本从保护设备未竟争成功时，在随机回退的一定时间后继续向所述主保护设备发送所述请求。17.根据权利要求10至12中任一项所述的信标设备竟争系统，其特征在于，所述应答模块还用于在所述主保护设备自身需要所述从保护设备竟争的权限时，在收到携带不同识别码的所述请求后发送不响应应答NACK。18.—种从保护设备，其特征在于，包含第一选择模块，用于从至少两个候选识别码中选择的一个识别码；请求发送模块，用于向主保护设备发送请求，该请求中包含所述第一选择模块选择的一个识别码；判断模块，用于判断本从保护设备是否竟争成功，该判断模块在收到对应本从保护设备所选择的识别码的ACK时，判定本从保护设备竟争成功。19.一种主保护设备，其特征在于，包舍第二选择模块，用于从所收到的携带不同识别码的所述请求中选择一个；和应答模块，用于发送对应所迷第二逸择模块逸棒的请求的识别码的响应应答ACK。20.根据权利要求19所述的主保护设备，其特征在于，所述应答模块还用于在所述主保护设备自身需要所述从保护设备竟争的权限时，在收到携带不同识别码的所述请求后发送不响应应答NACK。全文摘要本发明涉及无线通信领域，公开了一种信标设备竞争方法、系统及设备。本发明中，当SPD需要发送权时，由该SPD向PPD发送请求，该请求中包含从至少两个候选识别码中选择的一个识别码。PPD从所收到的携带不同识别码的请求中选择一个，并发送对应该请求的识别码的ACK。如果SPD收到对应于自身所选择的识别码的ACK，则获得发送权。避免了在发生冲突时所有请求发送权的SPD均需在随机回退一定时间后重新向PPD发送请求所造成的一超帧的浪费，从而更有效地利用了超帧。候选识别码可以是RTS码与PN码的组合。可选的RTS码之间可以相互正交，可选的PN码之间相互正交。文档编号H04L12/28GK101179460SQ200610146638公开日2008年5月14日申请日期2006年11月10日优先权日2006年11月10日发明者史志学,吕林军申请人:华为技术有限公司