CN101151821A - 用在超宽带无线接入网络中的多路接入数字通信方法 - Google Patents

用在超宽带无线接入网络中的多路接入数字通信方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101151821A
CN101151821A CNA2006800102278A CN200680010227A CN101151821A CN 101151821 A CN101151821 A CN 101151821A CN A2006800102278 A CNA2006800102278 A CN A2006800102278A CN 200680010227 A CN200680010227 A CN 200680010227A CN 101151821 A CN101151821 A CN 101151821A
Authority
CN
China
Prior art keywords
node
quadrature
user
time step
period
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2006800102278A
Other languages
English (en)
Inventor
成檀根
丁放哲
黄镐英
郑昌溶
洪永骏
郑助云
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pantech Co Ltd
Original Assignee
Pantech Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pantech Co Ltd filed Critical Pantech Co Ltd
Publication of CN101151821A publication Critical patent/CN101151821A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/004—Synchronisation arrangements compensating for timing error of reception due to propagation delay
    • H04W56/0045—Synchronisation arrangements compensating for timing error of reception due to propagation delay compensating for timing error by altering transmission time
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2662—Arrangements for Wireless System Synchronisation
    • H04B7/2671—Arrangements for Wireless Time-Division Multiple Access [TDMA] System Synchronisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2643—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile using time-division multiple access [TDMA]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/7163—Spread spectrum techniques using impulse radio
    • H04B1/7183—Synchronisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0212—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave
    • H04W52/0216—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave using a pre-established activity schedule, e.g. traffic indication frame
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0833—Random access procedures, e.g. with 4-step access
    • H04W74/0841—Random access procedures, e.g. with 4-step access with collision treatment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)

Abstract

提供用在超宽带(ultra－wideband，UWB)无线接入网络中的多路接入数字通信(multipleaccessdigitalcommunication)方法。更具体地说，提供这样的用在UWB通信信道中的多路接入技术，在其中UWB通信信道可以被更有效地使用，并且当信道具有很大的路径衰落时可以更有效地避免多路接入用户节点之间的冲突。用在UWB通信系统的上行连路中的数字通信方法包括步骤：从根据相应正交时间跳跃模式(正交时间跳跃模式)传送数据码元的相应节点接收数据码元；检查是否存在正交时间跳跃模式的冲突；以及依赖于涉及正交时间跳跃模式的冲突的节点的码元是否相同来解码该数据码元。

Description

用在超宽带无线接入网络中的多路接入数字通信方法
技术领域
本发明总体涉及用在超宽带(以下称为“UWB”)无线接入网络中的多路接入数字通信方法。更具体地说，本发明涉及这样的多路接入技术，通过该多路接入技术，可以更有效地使用UWB通信信道，并且在信道经历很大路径衰落的环境下可以更有效地控制多路接入用户节点之间的冲突。
背景技术
传统UWB通信系统中的多路接入方案包括用于由管理节点给呼叫分配时隙或时间资源的时分多址接入(Time Division Multiple Access，TDMA)、用于在发现共享信道可用之后尝试进行接入的载波感测多址接入/防冲突(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance，CSMA/CA)、时间跳跃多址接入(Time Hopping Multiple Access，THMA)、码分多址接入(Code DivisionMultiple Access，CDMA)等。然而，由于这些技术在开发出UWB通信技术之前已经得到广泛应用，所以应该依据最新的物理层技术适当改进或改良这些技术。
TDMA是允许多址接入的技术，在该技术中，管理节点查询每一个节点是否向请求数据传输的节点传送了数据并分配了特定的正交时隙(orthogonaltime slot)。即使TDMA对于有效地管理每一个节点的服务质量有用，管理节点每隔一个地(every second)管理所有节点以便于网络操作也是很困难并且非常复杂的。而且很不幸的是，随着节点数量的增加，这种复杂性急剧增加。
CSMA/CS是共享这样的信道的网络控制技术，在该信道中载波感测方案被用来发现另一节点是否在试图传送数据之前使用该信道。当没有接收到确认应答(acknowledgement，ACK)或当多余一个节点同时使用该共享信道时，通告冲突并在特定时间量之后再次尝试通信。即使CSMA/CS可以具有很简单的实施方式，其对感测该共享信道是否正在使用也有困难，特别在UWB信号功率非常低并且多径衰落的影响很大时尤其如此。当降低关于信道使用的检测概率的可靠性时，会实质性地恶化CSMA/CA的性能。为了获得高可靠性，需要进行延长的时间量的感测，而这预示着效率变低。而且，在CSMA/CA的情况下，当节点数量多于一定级别时，多址接入的成功概率显著降低。
最新开发的多址接入方案包括THMA和CDMA。这些方案通过平均多用户干扰而对干扰保持健壮，并且对UWB信号有极好的频域特性。不过，当从管理节点到每一个节点的距离不同时，它们产生“near-far(近-远)”效应，并且当节点数量多于给定级别时干扰量增加，以至于所有节点都可能不能相互通信。出现这种问题的原因是接入管理节点的多个节点的信号不是相互正交的。在传统多址接入方案的情况下，不可能使用正交码，原因是节点信号关于管理节点的接收时间不同步。
图1图示了传统系统中的异步上行链路的操作当从管理节点305到各节点的距离不同时，从这些节点到管理节点的传输时间310、315和320也不同。此外，虽然这些节点同时传送数据，但管理节点在不同的时间接收数据。在这种情况下尝试利用正交时间资源进行通信只会导致对通信区域中的其他节点的干扰。因此，取代正交时间资源，可以使用作为低度相关的资源的伪噪声(pseudo noise，PN)(DS-CDMA或THMA)，或可以检查和使用共享信道(CSMA-CA)，或可以使用随机信道(ALOHA)。
然而，即使无论多低度相关地使用PN码，在通信中仍然存在干扰。这样的干扰对不使用功率控制的系统导致非常严重的问题。在其中节点在共享信道上进行传送之前查验其他通信量不存在的CSMA的情况下，除非该共享信道绝对空旷(clear)或者不出现其他通信量，否则不能进行通信。这相当于多径衰落变坏的情况或具有“隐藏节点/暴露节点(Hidden node/Exposednode)”的问题的情况。最后，由于随着节点数量增加而通信的成功概率显著降低，所以在诸如ALOHA中使用随机信道不是很有效。
同时，用于传统UWB通信系统中的接入方案的帧结构是由有功时期(active period)和非有功时期(inactive period)组成的超帧。在其中对通信而激活节点的有功时期由信标时期、争用接入时期和免争用时期(contentionfree period)组成。另一方面，在非有功时期中，去激活包括网络协调器的网络的所有节点。在免争用时期中，基于TDMA的技术被用于管理节点操作网络，因此管理节点每隔一个地管理所有节点是很困难且很复杂的。然而，在争用接入时期中，使用基于CSMA/CA的技术，因此，当UWB信号的功率很低并且多径衰落的效应很大时，很难感测共享信道上的通信量。特别地，随着节点数量的增加，免争用时期中的TDMA方案的复杂度迅速增加，而争用接入时期中的CSMA/CA方案的多址接入的成功概率显著降低。结果，整个通信系统的性能被恶化。
发明内容
本发明的各种实施方式目的在于通过提供用于其特征在于有效无线接入技术、低功耗和高效率的超宽带(ultra-wideband，UWB)通信系统的、非常有效的帧结构，来提供用在UWB无线接入网络中的多址接入数字通信方法。
根据本发明的多址接入数据通信方法是这样的无线接入方案，其充分利用在用于多径效应很大的UWB通信系统的传统系统中没有发现的上行链路中的统计多路复用效应(effect of statistical multiplexing)。根据本发明，在特定管理节点以低信道活动度管理各节点的通信系统中，每一个节点尝试利用在一定时间预分配的正交时间跳跃模式进行通信，并且该管理节点通过各个节点的跳跃模式来区分各个节点。按照这种方式，实现统计多路复用效应，并且由于不需要管理通信信道的复杂控制信号系统而达到简化操作的目的。本发明解决在利用传统接入技术的UWB通信系统发现的问题，即，多径效应引起的感测可用信道方面的困难以及当特定管理节点管理多个用户节点时增加的系统操作的复杂度。而且，该发明的无线接入方案以很有效的、以低功耗和高效率为特征的自适应帧结构(adaptive frame structure)进行操作，其中通过该帧结构，在考虑到它们的电池功耗的情况下向用户分配省功时期，在非省功时期的有功时期中使用将正交时间跳跃系统和正交时分系统的混合模式进行通信，并且到不同多址接入方法的转换成为可能。
通过允许用户节点与该管理节点的接收时间同步并且尝试通过正交跳跃时间进行接入，本发明利用了上行链路的正交时间资源的特性，并通过正交时间跳跃多路复用方案、以低活动度或可变的传输数据率来统计地多路复用通信量。因此，用过使管理节点适应更多节点到其信道中、增加受限资源的使用率、降低分配和返回不必要的信道的控制信号通信量、减轻上行链路的传输调度复杂性、减少几点所需要的缓冲容量、减少数据传输延迟时间，等等，来达到UWB通信系统的性能改善的目的。
本发明的额外的优势、目的和特征将部分地在下面的描述中阐明，并且对于本领欲技术人员来说，将部分地在考查下列描述后变明白，或可以从本发明的实践中习得。
根据本发明的一种实施方式，UWB通信系统的上行链路中的数字通信方法包括：从各个用户节点保持与管理节点的时间同步；以及根据该管理节点所分配的正交时间跳跃模式，来跳跃用于通信的可用时隙。该时间同步步骤包括子步骤：计算该管理节点中的时间同步信号的产生与该用户节点中的同步信号的到达之间的时间差；根据该时间差调整到该管理节点的数据传输时间。
根据本发明的一种实施方式，UWB通信系统的上行链路中的数字通信方法包括：总和在通过正交时间跳跃模式分配给各个用户节点的时隙中的所接收信号的能量；将该总和的能量与预定阈值比较；以及该总和的能量大于该阈值时，判定该用户节点已经传送了数据。
根据本发明的一种实施方式，UWB通信系统的上行链路中的数字通信方法包括：将用户节点分类为至少两组；以及以有功时期互不重叠的方式、按组设置有功时期。
根据本发明的一种实施方式，UWB通信系统的上行链路中的数字通信方法包括：从在其中数据码元根据相应正交时间跳跃模式进行传送的各个节点接收数据码元；检查是否存在正交时间跳跃模式的冲突；以及依赖于涉及正交时间跳跃模式的冲突的节点的数据码元是否相同来解码该数据码元。
根据本发明的一种实施方式，用于UWB通信系统的帧结构能够有效地适应网络上具有各种服务要求的用户和对各个用户保证良好的服务质量，并且降低用户节点的功耗。本发明引进一种自适应通信方法，通过该方法，在考虑到用户节点的电池功耗的情况下向用户分配省功时期，在非省功时期的有功时期中使用将正交时间跳跃系统和正交时分系统的混合模式进行通信，并且到不同多址接入方法的转换成为可能。本发明还提出了两种额外的通信方法，在这两种方法中，用户被分类为至少两组并在各个组中合并和使用正交时间跳跃方法和正交时分方法，并且在将正交时分方法用在全部组(entiregroup)的同时，将正交时间跳跃方法用在各个组中。
附图说明
图1是图解传统系统中的未同步的上行链路的图表。
图2示出根据本发明的实施方式的基于管理节点的网络结构。
图3是图解根据本发明的实施方式的、从节点到管理节点的上行链路的同步过程的图表。
图4示出根据本发明的实施方式的、从节点到管理节点的上行链路中的节点的传送器的结构。
图5示出根据本发明的实施方式的、从节点到管理节点的上行链路中的管理节点的接收器的结构。
图6示出用于分配和操作各个节点的跳跃模式的系统的配置。
图7是图解用于在所有冲突码元都相同的情况下控制用BPPM调制的各个节点中的跳跃模式的冲突的方法的图表。
图8是图解用于在所有冲突码元都不相同的情况下控制用BPPM调制的各个节点中的跳跃模式的冲突的方法的图表。
图9是图解用于在各个节点使用BPSK调制方法的情况下控制冲突的方法的图表。
图10是示出建立根据本发明的一种实施方式的通信时的节点服务的分类的概念性图表。
图11示出根据本发明的一种实施方式的混合模式多址接入方法的帧结构，其中灵活地分配时间资源而不用区分上行链路和下行链路时期。
图12示出根据本发明的一种实施方式的混合模式多址接入方法的帧结构，其中通过区分上行链路和下行链路时期来分配时间资源。
图13示出根据本发明的一种实施方式的混合模式多址接入方法的帧结构，其中在正交时分接入时期中将上行和下行链路数据一起供应给各个用户。
图14示出根据本发明的一种实施方式的用于组的混合模式多址接入方法的帧结构，其中将用户节点分类为至少一个组并将时间资源灵活地分配给各个组，而不用区分上行和下行链路时期。
图15示出根据本发明的一种实施方式的用于组的混合模式多址接入方法的帧结构，其中通过区分上行链路(upward)和下行链路时期(downwardperiod)来将用户节点分类为至少一个组并将时间资源分配给各个组。
图16示出根据本发明的一种实施方式的用于组的混合模式多址接入方法的帧结构，其中在正交时分接入时期中将上行和下行链路数据一起供应给各个用户。
图17示出根据本发明的一种实施方式的用于组的混合模式多址接入方法的帧结构，其中在已知将正交时间跳跃方法应用到各个组，而将正交时分方法应用到全部组(entire group)的情况下，将时间资源灵活地分配给各个组，而不用区分上行和下行链路时期。
图18示出根据本发明的一种实施方式的用于组的混合模式多址接入方法的帧结构，其中在已知将正交时间跳跃方法应用到各个组，而将正交时分方法应用到全部组的情况下，通过区分上行链路和下行链路时期来分配时间资源。
图19示出根据本发明的一种实施方式的用于组的混合模式多址接入方法的帧结构，其中在已知将正交时间跳跃方法应用到各个组，而将正交时分方法应用到全部组的情况下，将上行和下行链路数据一起供应给各个用户。
图20是图解依据本发明的一种实施方式的、在多个节点同时向管理节点请求通信建立的情况下该多个节点通过分布式争用模式的通信建立过程的图表。
具体实施方式
将参考附图解释本发明。
正交时间跳跃多址接入(Orthogonal Time Hopping Multiple Access，OTHMA)的配置和功能
OTHMA是用在UWB通信系统的上行链路环境中的多址接入方案，其中每一个节点调整其信号传输时间以便管理节点可以同时从各个节点接收信号，并且所述节点根据由管理节点分配的正交时间跳跃模式跳跃用于通信的时隙。也就是说，OTHMA是能够处理由管理节点同时接收到的各个节点信号并且能够处理信号之间的可能的冲突的多址接入方法。
图2示出本发明应用到的基于管理节点的网络结构。各个节点105、110和115用管理节点120传送和接收数据。由于每一个节点与管理节点之间的距离不同，因此，虽然所述节点可以同时发送数据，但管理节点一不同的时间接收这些数据。为了实现本发明的OTHMA，管理节点必须从所有节点并发地接收数据。为此，各个节点计算在管理节点的周期测距(同步)信号(periodic ranging(synchronization)signal)产生与该同步信号到达之间的时间差，并且调整传输时间，以使得它们的信号与管理节点的基准信号同步地到达该管理节点。通过该过程，将各个节点的信号同时发送到管理节点。
图3图解该同步过程。如图3所示，节点a205在时间量A210之后从管理节点接收信号，而节点b215和节点c220分别在时间量B225和C230之后从管理节点接收信号。各个节点存储该时间，并在比基准时间早这些时间量就将数据235、240和245传送到上行链路。这样，正如在图3中所图解的那样，来自节点的信号由管理节点同时接收到。这样的上行链路称为经同步上行链路。
图4示出用在本发明中的节点的传送器的结构。每个发送器405、410和415包括代码产生器425、时间跳跃器430、MAC层435、数据编码器440和数据调制器445。如参考图3所述，每一个节点同步要被发送到管理节点的数据码元的传输时间。在同步之后，当存在要发送的数据时，MAC层435产生传送帧、检查所分配的正交时间跳跃模式并且如果必要还加密要发送的数据码元。而且MAC层435传输关于要使用的正交时间跳跃模式周期的信息和其产生到代码产生器425。然后，代码产生器425利用MAC层435提供的信息和时间跳跃代码时钟信号(Time Hopping Code Clock Signal)420产生各个节点的正交时间跳跃模式。由数据编码器440编码在MAC层中产生的节点数据，并由数据调制器445通过BPPM(Binary Pulse PositionModulation，二进制脉冲位置调制)、BPSK(Binary Phase Shift Keying，二进制相移键控)等进行调制。经调制的数据码元由时间跳跃器430根据代码产生器425所产生的正交时间跳跃模式分配给相应时隙。被分配给特定时隙的数据码元通过各个节点和管理节点之间的无线信道450、455和460进行传送。图5示出用在本发明中的管理节点的接收器的结构。如上所述，这些节点调整它们的数据传输时间以帮助管理节点并发地接收数据。换句话说，管理节点同步地接收来自每一个节点505、510和515的数据。
各个节点的信号在正交时隙中被多路复用并由管理节点来接收。MAC层545向代码产生器520传送关于各个节点的正交时间跳跃模式的信息。代码产生器520利用MAC层545提供的信息产生各个节点的正交时间跳跃模式。时间去跳器(time dehopper)525在对应于代码产生器520所产生的正交时间跳跃模式的时隙中接收数据。因此，所接收到的信号之后由数据解调器530解调。
MAC层545可以发现哪些节点在哪个时隙中引起冲突。管理节点具有各个节点的正交时间跳跃模式。因此，通过知道每一个节点是否都发送数据，管理节点能够发现哪些节点在哪个正交时间中一起引起冲突。存在两种方式用于管理节点发现各个节点是否发送数据。
一种方法是各个节点首先在数据传输之前利用控制信号、关于它们的数据传输通知管理节点。根据另一方法，当各个节点传送数据而不用特定控制信号时，管理节点总和在通过这些节点的正交时间跳跃模式分配给这些节点的各时隙中所接收到的信号的能量，将该总和的能量与预定阈值进行比较以决定节点是否已经传送了数据。后面将联系帧结构更详细地解释发现节点是否已经传送了数据的该方法。
冲突控制器535从MAC层545接收关于发生冲突的时隙的信息，并基于这个信息对该冲突之后接收到的信号执行冲突控制。该信号在通过冲突控制器535之后，由数据解码器540解码。
图6图解节点如何跳跃正交时隙。对于数据传输，在一个码元时间605期间节点跳跃以一时基(time base)分隔的m个正交时隙610-640。如附图中所示，在节点#a 645的情况下，其使用第n码元中的正交时隙#3传送数据，并使用第(n+1)码元中的正交时隙#5传送数据。类似地，其他节点通过跳跃与每一个码元正交的时隙来传送数据。这里，由于这些节点的跳跃模式是随机和独立的，因此可能发生与其他节点的冲突。例如，在图6中，节点#b和节点#c使用第n码元时期中的相同正交时隙#2。这是两个节点660之间的冲突。正交时间跳跃模式之间的这种冲突应该在接收方被适当地控制。其不是固定不变和特定的正交时隙，但根据正交时间跳跃模式分配给每个节点的正交时隙用于通信。该管理节点通过各个节点的所分配的跳跃模式，解码来自各个节点的数据。
各节点之间的正交时间跳跃模式的冲突概率表达如下：
[公式1]
P C = 1 - ( 1 - v ‾ N OT ) K - 1
这里，NOT指示正交时隙的总数量，K指示具有用以打开通信会话的、所分配的正交时间跳跃模式的节点的数量，而
Figure A20068001022700132
指示各个节点的信号活动度(channel activities)的平均值。基于每一个节点使用总正交时间中的一个正交时间来尝试通信的假设获得公式1。正如从该公式所知道的，冲突概率随着节点的数量和各个节点的信道活动度增加而增加。图6示出各个节点全部被激活。然而，即使在相同码元时期中将相同正交时间分配给各个节点，当这些节点不被激活时，它们也不相互干扰。考虑到实质上很低的信道活动度的数据通信量特性(data traffic property)，该冲突概率不是很高。当这种正交时间跳跃接入方法用于通信时，各个节点每当它们具有没有特定控制信号的数据时可以尝试通信，并且管理节点可以仅仅利用各节点的正交时间跳跃模式来解码来自这些节点的信号。此时，可以添加表明节点是否已传送数据的1位控制信息，以便减少在管理节点上接收数据的复杂度。
当正交时间跳跃模式冲突时，管理节点可以推断它没有接收到在发生这样的冲突的时隙中传送的信号。然而，可以检查冲突数据码元是否相同，如果相同，则使用该数据码元进行信息的获取。
当其判定为引起正交时间跳跃模式的冲突的各节点具有相同的码元时，将所接收到的数据码元照原样施加到用于解码每一个节点的码元的解码器。这是因为虽然已经存在跳跃模式的冲突，但其对解码表现出积极的影响。然而，当冲突节点中的一个以上的数据码元不相同时，不将所接收到的数据码元施加到用于解码来自各个节点的码元的解码器。为了在任何节点上既不给出积极的影响也不给出消极的影响，在引起冲突的所有节点的码元时期中强制通告中性信号(neutral signal)，以便在发生冲突的时隙中接收到的信号不被看作是正在被接收的。
特别在各个节点的正交时间跳跃模式冲突时用于解码的冲突控制方法可以根据调制方法而不同。
图7示出用于在所有冲突码元的数据都相同的情况下控制用BPPM调制的各个节点中的跳跃模式的冲突的方法。
在图7，节点a705、b710和c715利用相同时隙传送数据码元。由于管理节点知道各个节点的跳跃模式，并且知道哪些节点已经传送了数据码元，因此，它明白哪些节点占用了特定正交时隙。在图7中，例如，各个节点a、b和c在相同脉冲位置(即对应于-1的脉冲位置)传送数据。在这种情况下，管理节点的解调器720、725和730在发生冲突的时隙内的各个脉冲位置处度量脉冲能量。换句话说，解调器度量对应于-1的左边脉冲位置上的脉冲能量以及对应于+1的右边脉冲位置上的脉冲能量。假设大脉冲能量值是A，而小脉冲能量值是B。由于A/B大于预定阈值，所以管理节点判定数据码元存在于仅仅一个位置735、740和745处，并假定占用特定正交时间的各节点的信息相同。这里，该预定阈值依赖于引起冲突的节点的数量以及节点和管理节点之间的距离变化。在图7中，左边脉冲能量大，而右边脉冲能量和噪声电平一样小，因此管理节点假定所有数据码元具有-1，而不管正交时间跳跃模式的冲突。由于这是引起正交时间跳跃模式的冲突的所有节点具有相同码元的情况，所以照原样将所接收到的数据码元输入用于解码各个节点的码元的解码器。即，值“-1”被施加到解码器750、755和760。
图8图解用于在所有冲突码元都不相同的情况下控制用BPPM调制的各个节点中的跳跃模式的冲突的方法。
在图8，节点a805、b810和c815利用相同时隙传送数据码元。由于管理节点知道各个节点的跳跃模式，并且知道哪些节点已经传送了数据码元，因此，它明白哪些节点占用了特定正交时隙。在图8中，例如，节点a805传送-1、节点b810传送+1和节点c815传送-1。在这种情况下，管理节点的解调器820、825和830在发生冲突的时隙内的各个脉冲位置处度量脉冲能量。换句话说，解调器度量对应于-1的左边脉冲位置上的脉冲能量以及对应于+1的右边脉冲位置上的脉冲能量。假设大脉冲能量值是A，而小脉冲能量值是B。由于A/B小于预定阈值，所以管理节点判定数据码元存在于两个位置835、840和845处，并假定占用特定正交时间的各节点的信息不相同。图8示出了管理节点接收两个左边脉冲和一个右边脉冲的混合信号。这意味着与左边脉冲能量相比，右边脉冲能量不是可以忽略不计的值。由于这是引起正交时间跳跃模式的冲突的各节点的码元相互不同的情况，所以将既不是+1也不是-1的中性化值施加到用于解码各个节点850、855和860的数据码元的解码器。
虽然图7和图8图解了利用各个脉冲位置的脉冲能量比率控制冲突数据码元的方法，但可以利用各个脉冲位置的脉冲能量的绝对值来控制冲突数据码元。在一个脉冲位置的脉冲能量的绝对值大于预定阈值而另一个脉冲位置的脉冲能量的绝对值小于该预定阈值的情况下，管理节点判定引起正交时间跳跃模式的冲突的所有节点的码元相同。因此，将所接收到的数据码元施加到解码各个节点的数据码元的解调器。另一方面，在各个脉冲位置的脉冲能量的绝对值都大于预定阈值的情况下，管理节点判定引起正交时间跳跃模式的冲突的所有节点的码元相互不相同。因此，将既不是+1也不是-1的中性化值施加到用于解码各个节点的数据码元的解码器。
图9图解在各个节点使用BPSK调制方法的情况下控制冲突的方法。当使用BPSK调制方法并且两个以上的节点利用相同正交时隙传送数据码元时，如果结果是这些节点已经传送了相同数据，则所接收到的信号的能量相应于引起冲突的节点的数量的增加而增加。例如，假设三个节点从相同距离传送+1。那么，所接收到的信号的能量将是在节点之间不出现任何冲突的情况下所接收到的信号的能量的三倍。因此，管理节点利用冲突节点的数量和各个节点的距离信息来设置特定阈值，并且当它接收到具有大于该阈值的能量的信号时，它判定所有节点必定已经发送了相同的数据，然后将所接收到的信号输入到在其中没有任何特殊控制的解码器。同时，当所接收到的信号具有小于该阈值的能量时，管理节点判定在冲突节点中存在一个节点，其具有与其他节点相比不同的数据码元，因此它向解码器输入中性化值。
图9示出节点a905传送+1、节点b910传送-1而节点c915传送+1的情况。由于解调器920、925和930从节点a、b和c接收信息的总和信号，因此，当忽略按距离的无线电波的衰减时，对引起冲突935、940和945的时隙，接收到具有大约为2的值的信号。假设该阈值是2.5，由于所接收到的信号之和小于该阈值，因此，将中性化值，即0，施加到用于解码各个节点950、955和960的数据码元的解码器。在从管理节点到各个节点的距离不同并且不存在功率控制的情况下，来自那些节点的信号可能具有不同的强度。因此，需要很小心地设置用来区分特定节点的数据码元是否相同的阈值。
到目前为止，已经解释了本发明的冲突控制方案可以用于广泛用在UWB通信系统中的BPSK和BPPM调制方法，然而，本发明的冲突控制方案也可以应用于诸如正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)、频移键控(Frequency Shift Keying，FSK)之类的其他调制方法。
节点服务的分类
图10示出当建立根据本发明的一种实施方式的通信时节点服务的分类。首先，在系统中的节点开始移动数据通信服务的情况下，建立通信并启动(1000)。当呼叫或会话第一次建立时，管理节点关于数据传输率分类由用户节点请求的服务(1005和1010)，并依赖于被分类的服务分配时间资源管理方法之一(1015和1020)。详细地说，管理节点通过信标时期将各节点所分配的时间资源管理方法通知各节点，并传送通信需要的信息，例如，正交时间跳跃模式。要小心和知道的一件事是所请求的传输率即使在通信期间也可以改变，并且时间资源管理方法也相应地改变(1025)。此外，可以考虑用于用户节点的服务的分类的、依赖用户节点和管理节点之间的距离的SINR值。一旦建立并启动了通信(1030)，管理节点就关于依赖管理节点和用户节点之间的距离的SINR值来分类用户节点所请求的服务(1035和1040)。依赖于所分类的服务来分配时间资源管理方法之一(1045和1050)并完成通信。时间资源管理方法可以相应于管理节点和用户节点之间的距离的改变引起的SINR值的改变而改变(1055)。时间资源管理方法的改变每帧或每‘n’(n＞1)帧完成。
帧结构建议
本发明建议的帧结构是OTHMA和OTDMA方法的混合模式多址接入。利用像为同步测距(ranging for synchronization)和通过跳跃正交时间尝试接入那样的技术，OTHMA方法利用正交时间资源的特性来获得统计多路复用特性。另一方面，在OTDMA方法中，管理节点利用信标时期调度用户节点的通信时间并向用户各个节点分配特定时间。
图11示出用在本发明建议的混合模式多址接入方法中的帧100的结构。在将各个用户的服务如图10所示地分类为高速服务和中/低速服务之后，每一个用户节点的数据都被映射在图11的帧1100中。帧1100大体上分割成有功时期1105和省功时期1110。有功时期1105细分为时标时期1115、争用接入时期1120、正交时间跳跃接入时期1125以及正交时分接入时期1130。特别在本发明中，分配省功时期1110来减少用户节点的电池功耗。用户要使用移动因特网以及语音服务的情况下，可以对那些服务去除或减少省功时期1110。在争用接入时期1120中，各个用户节点加入通信，并且执行通信建立和通信启动和测距。用在争用接入时期中的协议的示例包括作为基于争用的多址接入的CSMA/CA方案、分隙(slotted)ALOHA方案或通过预定模式或时隙引起争用的多址接入方案。对于没有控制信息的通信建立，请求中/低速服务的用户节点的数据根据利用信标时期1115的一部分给定的时间跳跃模式来在正交时间跳跃接入时期1125中跳跃时间资源，并尝试通信。此时，灵活地分配时间资源而不用区分上行链路与下行链路时期。同时，请求高速服务的用户节点的数据调度在正交时分接入时期1130，并在之后进行映射。用户节点的多址接入方法可以在正交时间跳跃1125和基于调度的正交时分1130之间转换。图11中的虚线1135区分用于通过时间跳跃尝试通信的时间资源和用于通过基于调度的正交时分尝试通信的时间资源。帧结构的特征是信标时期1115、争用接入时期1120、正交时间跳跃接入时期1125和正交时分接入时期1130之间的边界对每帧可用。这可以根据之前描述的高速用户节点与中/低速用户节点的比例改变。例如，当中/低速服务用户的数量增加时，正交时间跳跃接入时期1125增加，而信标时期1115中的信息量减少。这是因为管理节点不需要给中/低速服务用户节点提供关于各个用户节点可用的时间资源的调度相关信息。当信标时期1115中的信息量减少时，帧效率得以改善。
图12示出用于本发明所建议的混合模式多址接入方法的帧1200的结构。在各个用户节点的服务如图10所示地分类为高速服务或中/低速服务之后，每一个用户节点的数据映射在图12的帧1200中。帧1200大体上分割为有功时期1205和省功时期1210。有功时期1205细分为信标时期1215、争用接入时期1220、正交时间跳跃接入下行链路时期1225、正交时间跳跃接入上行链路时期1230、正交时分接入下行链路时期1235以及正交时分接入上行链路时期1240。对于没有控制信息的通信建立，请求中/低速服务的用户节点利用由正交时间跳跃接入上行链路/下行链路时期1230/1225中的信标时期1215的一部分所分配的时间资源传送它们的数据。同时，请求高速服务的用户节点的上行链路和下行链路数据分别调度在正交时分接入下行链路时期1235和正交时分接入上行链路时期1240中，并在之后进行映射。图12中的虚线1245区分用于通过时间跳跃尝试通信的时间资源和用于通过基于调度的正交时分尝试通信的时间资源，但这可以自适应地进行改变。
图13示出用于本发明所建议的混合模式多址接入方法的帧1300的结构。在各个用户节点的服务如图10所示地分类为高速服务或中/低速服务之后，每一个用户节点的数据映射在图13的帧1300中。帧1300大体上分割为有功时期1305和省功时期1310。有功时期1305细分为信标时期1315、争用接入时期1320、正交时间跳跃接入下行链路时期1325、正交时间跳跃接入上行链路时期1330和正交时分接入时期1335。对于没有控制信息的通信建立，请求中/低速服务的用户节点的上行链路和下行链路数据根据利用由信标时期1315的一部分所给定的时间跳跃模式、在正交时间跳跃接入上行链路时期1330中和在正交时间跳跃接入下行链路时期1325中跳跃时间资源，并尝试通信。同时，请求高速服务的用户节点的上行链路和下行链路数据在正交时分接入时期1335中尝试通信。此时，为了减少用户节点的电池功耗，将上行链路数据和下行链路数据一起供应各个用户1340、1345和1350。图13中的虚线1355区分用于通过时间跳跃尝试通信的时间资源和用于通过基于调度的正交时分尝试通信的时间资源，但这可以自适应地进行改变。
跳跃模式管理和维护情形
在本发明的混合模式多址接入方法中，用于正交时间跳跃接入时期的时间跳跃模式的分配周期如下：
a)在时间跳跃模式的分配周期与帧相符的情况下：用于正交时间跳跃接入的时间跳跃模式可以利用分配给每一帧的ID号和用户节点的唯一标识符按帧进行产生。时间跳跃模式也可以通过以表管理时间跳跃模式来按帧分配给用户。
b)在时间跳跃模式的分配周期是在n帧单元(n-frame unit)中的情况下(n＞1)：用在正交时间跳跃接入中的时间跳跃模式的分配周期可以是在大于帧的n帧单元(n＞1)。
c)在时间跳跃模式的分配周期覆盖用户节点的通信建立、通信的启动和结束点的情况下：用在正交时间跳跃接入中的时间跳跃模式在用户节点通过争用接入时期、为通信建立和启动而与管理节点结合时的点上进行分配，并且当用户节点的服务结束时释放所分配的时间跳跃模式。
由于时间跳跃模式是独立的，而且对各个用户节点随机地产生，因此，当同时加载不同用户节点数据时，可能发生时间跳跃模式的冲突。这样的冲突可以依赖于所使用的调制方法进行适当控制。
由于正交时间跳跃接入时期的长度随着用户节点总量中的中/低速服务请求用户节点的数量变化，因此通过正交时间跳跃接入时期中的跳跃的可通信时间资源的数量可以改变。这里，时间跳跃模式的分配周期越短，则用于跳跃的时间资源的数量的改变越大。虽然这使得可以更有效地管理时间资源，但复杂度却增加那么多。因为通信期间的连续服务时间增加，设置长时间跳跃模式的分配周期是有效果的。在分组通信服务期间的活动度低或传输数据率可变或通信期间的连续服务时间不长的情况下，设置短时间跳跃模式的分配周期是有效果的。
通知是否存在要发送的数据(Y/N)的方法——使用特定跳跃模式(上行链路)
本发明包括一种通信方法，其中具有除了特定时间跳跃模式之外的、要发送的信息的节点将关于要利用特定时间跳跃模式进行发送的数据的出现的简短信息通知给管理节点。图7和图8和图9图解了管理节点能够和不能够在自节点的信息占用相同正交时间时区分该信息的情况。管理节点需要关于所有节点是否在特定时间尝试通信或者是否不存在最初从这些节点发送的信好的控制信息很重要。当然，通信可以没有这种控制信息。然而，当不存在这种控制信息时，管理节点必须始终分析和解码各个节点的时间跳跃模式。因此，在本发明中，当节点具有除了特定时间跳跃模式之外的信息时，该节点向管理节点发送数据并提供关于要利用特定时间跳跃模式进行发送的数据的出现的简短信息。当需要构建这样的跳跃模式时，每一个节点应该具有唯一并且不可冲突的跳跃模式。这是因为当加载有控制信息的跳跃模式被冲突，由此而被不确定地传送时，该系统可能运行不稳定。虽然可以通过这种过程产生控制信号，但该方法在实质性降低用于解码每一个接收时刻的全部时间跳跃模式的复杂度方面对管理节点仍然是有益。
通知是否存在要发送的数据(Y/N)的方法——使用信标时期中的用户ID信息(下行链路)
根据本发明所建议的帧结构，对于正交时间跳跃多址接入方法中的下行链路，管理节点能够通知用户节点是否存在要利用信标时期中的用户ID发送的信息。具体地说，需要关于其发送信息的用户ID包括在信标信息中。类似地，对于正交时分多址接入方法中的下行链路，管理节点能够通知用户节点是否存在要利用信标时期中的用户ID发送的信息。即，需要关于其发送信息的用户ID包括在信标信息中。这里，用户ID在用户节点加入与想要通过争用接入时期建立和启动通信的管理节点的通信时从管理节点分配并通告给该用户节点。
通知是否存在要发送的数据(Y/N)的方法——使用信标时期中的位图信息(下行链路)
根据本发明所建议的帧结构，对于正交时间跳跃多址接入方法中的下行链路，管理节点能够通知用户节点是否存在要利用信标时期中每位用户的1位信息发送的信息。具体地说，位图利用用户的1位信息来建造并包括在信标信息中。类似地，对于正交时分多址接入方法中的下行链路，管理节点能够通知用户节点是否存在要利用信标时期中每位用户的1位信息发送的信息。即，位图利用用户的1位信息来建造并包括在信标信息中。每一个用户节点与信标时期的位图信息中每一位之间的映射可以利用想要通过争用接入时期建立和启动通信的管理节点在用户节点加入与管理节点的通信时通知用户节点该位图中的分配位的位置的方法。
通知是否存在要发送的数据(Y/N)的方法——使用能量级别(上行链路)
根据该方法，管理节点(更具体地说，管理节点的接收端)通过检测指示特定用户节点是否通过从用户节点传送的数据的能量级别传送了数据的信息，本能地知道是否已经存在各个用户节点的用户节点信息，或者在这种信息存在时是否已经存在错误，而不用任何控制信息。首先，管理节点的接收器由于不知道通过时间跳跃尝试通信的用户节点是否已经传送了数据，因而关于各个用户节点进行解调。在解调之后，管理节点检查对各个用户节点分类和解调的数据的能量级别。当存在确实没有被传送的确定数据时，该数据将不会超过特定的基准值。通过这种检查过程，管理节点可以不在确实没有传送信息的用户节点上执行像解码、冲突控制等的复杂过程。假定具有超过该特定能量基准值的能量级别的用户节点已经将信息传送到管理节点，因此，可以对它们执行冲突检查和冲突控制。此时，可以依赖于正在使用的调制方法，实现或不实现冲突控制。在对各个用户节点解码之后，管理节点通过CRC检查发现在所接收到的数据中是否存在错误。即使数据接收结构好像是很复杂，但该方法在用户节点不需要发送表明信息存在的控制信息方面是有益。
分组帧结构I
在网络中的用户节点数量增加并且很多用户节点尝试通信的情况下，为了以简单方法有效管理的目的，用户节点被分类成一个以上的组，并对各个组使用正交时分和正交时间跳跃的混合模式。
图14示出用于本发明所建议的关于组的混合模式多址接入方法的帧1400的结构。在将各个用户的服务如图10所示地分类为高速服务和中/低速服务之后，每一个用户节点的数据都被映射在图14的帧1400中。每个组中的帧1400都大体上分割成有功时期1405和省功时期1410。每个组中的有功时期1405都细分为时标时期1415、争用接入时期1420、正交时间跳跃接入时期1425以及正交时分接入时期1430。这种帧结构的特征是各个组的有功时期被设置成相互不重叠。这可以用每个组都给管理节点一个接入时间的TDMA方案来进行解释。因此，即使由相同管理节点管理节点，这些节点也不会导致与无限网络中的不同组中的其他节点的任何冲突。当不存在这样的组时，在相同管理节点下的节点可能由于它们都在相同帧的有功时期中尝试传送在非有功时期中产生的数据帧而容易相互冲突。在争用接入时期1420中，每个组中的各个用户节点加入通信，并且执行通信建立和通信启动和测距。对于没有控制信息的通信建立，请求中/低速服务的用户节点的数据根据利用信标时期1415的一部分给定的时间跳跃模式、在正交时间跳跃接入时期中按组跳跃时间资源，并尝试通信。此时，灵活地分配时间资源而不用区分上行链路与下行链路时期。同时，请求高速服务的用户节点的数据按组调度在正交时分接入时期1430中，并在之后进行映射。图14中的虚线1435区分用于通过时间跳跃尝试通信的时间资源和用于通过基于调度的正交时分尝试通信的时间资源，但这可以自适应地改变。
图15示出用于本发明所建议的关于组的混合模式多址接入方法的帧1500的结构。在各个用户节点的服务如图10所示地分类为高速服务或中/低速服务之后，每一个用户节点的数据映射在图15的帧1500中。每组中的帧1500大体上分割为有功时期1505和省功时期1510。每组中的有功时期1505细分为信标时期1515、争用接入时期1520、正交时间跳跃接入下行链路时期1525、正交时间跳跃接入上行链路时期1530、正交时分接入下行链路时期1535以及正交时分接入上行链路时期1540。对于没有控制信息的通信建立，请求中/低速服务的用户节点的上行链路和下行链路数据根据利用信标时期的一部分所给定的时间跳跃模式，在正交时间跳跃接入上行链路1530和正交时间跳跃接入下行链路时期1525中按组跳跃时间资源，并尝试通信。同时，请求高速服务的用户节点的上行链路和下行链路数据分别调度在正交时分接入下行链路时期1535和正交时分接入上行链路时期1540中，并在之后进行映射。图15中的虚线1545区分用于通过时间跳跃尝试通信的时间资源和用于通过基于调度的正交时分尝试通信的时间资源，但这可以自适应地进行改变。
图16示出用于本发明所建议的混合模式多址接入方法的帧1600的结构。在各个用户节点的服务如图10所示地分类为高速服务或中/低速服务之后，每一个用户节点的数据映射在图16的帧1600中。每组中的帧1600大体上分割为有功时期1605和省功时期1610。有功时期1605细分为信标时期1615、争用接入时期1620、正交时间跳跃接入下行链路时期1625、正交时间跳跃接入上行链路时期1630和正交时分接入时期1635。对于没有控制信息的通信建立，请求中/低速服务的用户节点的上行链路和下行链路数据根据利用由信标时期的一部分所给定的时间跳跃模式、在正交时间跳跃接入上行链路时期1630中和在正交时间跳跃接入下行链路时期1625中按组来跳跃时间资源，并尝试通信。同时，请求高速服务的用户节点的上行链路和下行链路数据在正交时分接入时期1635中按组尝试通信。此时，为了减少用户节点的电池功耗，将上行链路数据和下行链路数据一起供应各个用户1640、1645和1650。图16中的虚线1655区分用于通过时间跳跃尝试通信的时间资源和用于通过基于调度的正交时分尝试通信的时间资源，但这可以自适应地进行改变。
分组帧结构II
在网络中的用户节点数量增加并且很多用户节点尝试通信的情况下，用户节点被分类成一个以上的组，并在将正交时分全部组(entire group)的同时将正交时间跳跃用于各个组。当将正交时分用于全部组而不用于各个组时，一次调度就足够了。即，不需要对各个组中的每一帧进行调度。特别地，在像广播服务那样的广播的情况下，可以同时(at once)传送信息，而不用传输组的数量那么多次。
图17示出用于本发明所建议的关于组的混合模式多址接入方法的帧1700的结构。在将各个用户的服务如图10所示地分类为高速服务和中/低速服务之后，每一个用户节点的数据都被映射在图17的帧1700中。帧1700大体上按组分割成有功时期1705和省功时期1710，以及全部组的正交时分接入时期1715。每个组中的有功时期1705都细分为时标时期1720、争用接入时期1725和正交时间跳跃接入时期1730。全部组的正交时分接入时期1715细分为正交时分接入时标时期1735和正交时分接入时期1740。在争用接入时期1725中，每个组中的各个用户节点加入通信，并且执行通信建立和通信启动和测距。对于没有控制信息的通信建立，请求中/低速服务的用户节点的数据根据利用信标时期1720的一部分给定的时间跳跃模式、在正交时间跳跃接入时期1730中按组跳跃时间资源，并尝试通信。同时，请求高速服务的用户节点的数据按组调度在全部组的正交时分接入时期1715中，并在之后进行映射。此时，灵活地分配时间资源而不用区分上行链路与下行链路时期。图17中的虚线1745区分用于通过时间跳跃尝试通信的时间资源和用于通过基于调度的正交时分尝试通信的时间资源，但这可以自适应地改变。
图18示出用于本发明所建议的关于组的混合模式多址接入方法的帧1800的结构。在各个用户节点的服务如图10所示地分类为高速服务或中/低速服务之后，每一个用户节点的数据映射在图18的帧1800中。每组中的帧1800大体上按组分割为有功时期1805和省功时期1810，以及全部组的正交时分接入时期1815。每组中的有功时期1805细分为信标时期1820、争用接入时期1825、正交时间跳跃接入下行链路时期1830和正交时间跳跃接入上行链路时期1835。对于没有控制信息的通信建立，请求中/低速服务的用户节点的上行链路和下行链路数据根据利用信标时期1820的一部分所给定的时间跳跃模式，在正交时间跳跃接入上行链路1835和正交时间跳跃接入下行链路时期1830中按组跳跃时间资源，并尝试通信。同时，全部组的正交时分接入时期1815细分为正交时分接入时标时期1840、正交时分接入下行链路时期1845和正交时分接入上行链路时期1850。请求高速服务的用户节点的上行链路和下行链路数据分别调度在用于全部组的正交时分接入下行链路时期1845和正交时分接入上行链路时期1850中，并在之后进行映射。图18中的虚线1855区分用于通过时间跳跃尝试通信的时间资源和用于通过基于调度的正交时分尝试通信的时间资源，但这可以自适应地进行改变。
图19示出本发明所建议的针对组的混合模式多址接入方法的帧1900的结构。在各个用户节点的服务如图10所示地分类为高速服务或中/低速服务之后，每一个用户节点的数据映射在图19的帧1900中。帧1900大体上分割为针对各个组的有功时期1905和省功时期1910，以及全部组的正交时分接入时期1915。有功时期1905细分为信标时期1920、争用接入时期1925、正交时间跳跃接入下行链路时期1930和正交时间跳跃接入上行链路时期1935。对于没有控制信息的通信建立，请求中/低速服务的用户节点的上行链路和下行链路数据根据利用信标时期1920的一部分所给定的时间跳跃模式、在正交时间跳跃接入上行链路时期1935中和在正交时间跳跃接入下行链路时期1930中按组来跳跃时间资源，并尝试通信。同时，请求高速服务的用户节点的上行链路和下行链路数据在正交时间跳跃接入上行链路时期1935和正交时间跳跃接入下行链路时期1930中按组尝试通信。同时，全部组的正交时分接入时期1915细分为正交时分接入时标时期1940和正交时分接入时期1945。请求高速服务的用户节点的上行链路和下行链路数据在全部组的正交时分接入时期1945中尝试通信。此时，为了减少用户节点的电池功耗，将上行链路数据和下行链路数据一起供应各个用户1950、1955和1960。图19中的虚线1965区分用于通过时间跳跃尝试通信的时间资源和用于通过基于调度的正交时分尝试通信的时间资源，但这可以自适应地进行改变。
组分类方法
在网络中的用户节点数量增加并且很多用户节点尝试通信的情况下，为了以简单方法有效管理的目的，用户节点被分类成一个以上的组。详细地说，根据下列将用户节点分类成不同的组：
a)用户请求的数据传输率；
b)用户节点与管理节点之间的距离；
c)用户节点或管理节点中的SINR值；以及
d)用户节点的ID号。
在将用户节点分类成多于一个组之后，那些用户节点还可以再周期性或按照需要进行分类。详细地说，用户节点可以如下再分类：
a)按每帧再分类用户节点组；
b)以‘n’(n＞1)帧单元再分类用户节点组；以及
c)每当用户节点通过用于通信建立和启动的争用接入时期与管理节点结合时再分类用户节点组。
争用接入时期的性能改善方法
图20图解了图解依据本发明的一种实施方式的、在多个节点同时向管理节点请求通信建立的情况下该多个节点通过站模式分布的通信建立过程。
当在首先收集了关于各个节点的特定事件的数据之后、初始化网络和管理节点请求各个节点的通信建立或执行数据传送时，即，大量节点同时建立与管理节点的通信时，多个节点可以在争用接入时期2005中访问介质。在这种情况下，CSMA/CA的性能实质性恶化。为了解决这个问题，将争用接入时期分割为具有适当大小的时隙2010，并且每个时隙又细分用于请求通信建立的上行链路微时隙(mini-slot)2015和用于给出ACK的下行链路微时隙2020。当每个节点随机选择了具有适当大小的上行链路微时隙之一并且来自节点的数据在不会引起任何冲突的情况下传送管理节点时，立即通过下一下行链路微时隙向该节点给出ACK信号。通过这种分布式接入结构，虽然多个节点同时请求通信建立，但可以更有效地执行通信建立。通过这个过程，各个节点根据它们所请求的服务确定通信类型，并相应地给出唯一的跳跃模式。
虽然本发明容许各种更改和替换形式，但已经在附图中借助示例展示并在这里详细描述了特定实施方式。然而，应该理解，本发明不限于所公开的特殊形式。相反，本发明覆盖落入所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的所有更改、等效物和替换物。
工业实用性
如上所述，根据本发明的实施方式的多址接入数字通信方法可以用于超宽带(ultra-band)通信系统。

Claims (30)

1.一种用在UWB通信系统的上行链路中的数字通信方法，包括：
与管理节点同步来自各个用户节点的信号；以及
根据该管理节点所分配的正交时间跳跃模式，跳跃通信可用时隙。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该同步步骤包括：
计算该管理节点中的同步信号的产生与该用户节点中的同步信号的到达之间的时间差；以及
根据该时间差调整到该管理节点的数据传输时间。
3.一种用在UWB通信系统的上行链路中的数字通信方法，包括：
总和在通过正交时间跳跃模式分配给各个用户节点的时隙中的所接收信号的能量；
将该总和能量与预定临界值比较；以及
当该总和能量大于该临界值时，判定该用户节点已经传送了数据。
4.一种用在UWB通信系统的上行链路中的数字通信方法，包括步骤：
将用户节点分类为至少两组；以及
以有功时期互不重叠的方式按组设置有功时期。
5.一种数字通信方法，包括步骤：
允许用户节点根据各个用户节点所请求的服务的数据传输率，通过基于调度的正交时分方法，尝试多址接入；
允许用户节点通过使用正交时间跳跃模式的正交时间跳跃方法尝试多址接入；以及
将所述用户节点分类到至少一个组，并以正交时分方法与正交时间跳跃方法的混合模式按组尝试通信。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在考虑到各个用户节点的电池功耗的情况下分配省功时期，并且在不是省功时期的有功时期中使用该正交时分方法与该正交时间跳跃方法的该混合模式。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，请求高速数据服务的用户节点适应基于调度的多址接入，而请求中/低速数据服务的用户节点适应该正交时间跳跃方法。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，在通信期间，多址接入方法的相互转换是可能的。
9.根据权利要求5所述的方法，特征在于使用下列方案之一：
灵活分配时间资源而不用区分上行链路与下行链路时期；
区分上行链路与下行链路时期，将用户节点的上行链路与下行链路数据调度和映射在正交时分接入上行链路和下行链路时期，在通信的正交时间跳跃接入上行链路和下行链路时期中跳跃时间资源；以及
在正交时分接入时期中按用户供应上行链路与下行链路数据，并由此减少各个用户节点的电池功耗。
10.根据权利要求5所述的方法，其中，所述用户节点分类到至少一组，并且该正交时间跳跃接入方法用于各个组，而该正交时分方法用于全部组。
11.根据权利要求5或10所述的方法，其中，将所述用户节点分类到至少一组的分类按下列条件之一确定：
用户请求的数据传输率；
各个用户节点与管理节点之间的距离；
各个用户节点或管理节点中所接收到的SINR值；以及
用户节点的ID号。
12.根据权利要求5或10所述的方法，其中，在所述用户节点分类到至少一组之后，所述用户节点组周期性地或按照需要进行再分类。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，使用如下方法之一进行再分类：
按每帧再分类用户节点组；
以‘n’(n＞1)帧单元再分类用户节点组；以及
每当用户节点通过用于通信建立和通信启动的争用接入时期与管理节点结合时再分类用户节点组。
14.根据权利要求5所述的方法，其中，该正交时间跳跃多址接入方法中的时间跳跃模式由下列方法之一进行管理：
利用分配给每帧的固有ID和分配给用户节点的固有标识符按帧产生时间跳跃模式；
通过以表管理该正交时间跳跃多址接入方法中的时间跳跃模式来按帧向用户分配时间跳跃模式；
以‘n’(n＞1)帧单元分配在该正交时间跳跃多址接入方法中的时间跳跃模式；以及
在用户节点通过用于通信建立和通信启动的争用接入时期与管理节点结合时的点上分配在该正交时间跳跃多址接入方法中的时间跳跃模式，并当用户节点的服务结束时恢复所分配的时间跳跃模式。
15.根据权利要求5所述的方法，其中，具有除了该正交时间跳跃多址接入方法中的特定时间跳跃模式之外要发送的信息的节点利用特定时间跳跃模式向管理节点提供数据和关于该数据存在的简短信息。
16.根据权利要求5所述的方法，其中，该管理节点不限定用于该正交时间跳跃多址接入方法中的下行链路的、关于各个用户节点是否具有要发送的信息的控制信号信道，但使用信标时期中的位图信息按用户建造1位信息的位图并包括该位图在信标信息中以便通知用户。
17.根据权利要求5所述的方法，其中，该管理节点不限定用于该正交时分多址接入方法中的下行链路的、关于各个用户节点是否具有要发送的信息的控制信号信道，但使用信标时期中的位图信息按用户建造1位信息的位图并包括该位图在信标信息中以便通知用户。
18.根据权利要求5所述的方法，其中，不限定指示各个节点是否具有要发送的信息的控制信号信道，但所接收到管理节点的能量级别被用于检查在帧中是否存在各个节点的数据。
19.根据权利要求5所述的方法，其中，该管理节点不限定用于该正交时间跳跃多址接入方法中的下行链路的、关于各个用户节点是否具有要发送的信息的控制信号信道，但仅仅包括具有要使用信标时期中的用户ID发送的信息的该用户ID以便通知用户。
20.根据权利要求5所述的方法，其中，该管理节点不限定用于该正交时分多址接入方法中的下行链路的、关于各个用户节点是否具有要发送的信息的控制信号信道，但仅仅包括具有要使用信标时期中的用户ID发送的信息的该用户ID以便通知用户。
21.一种用于在多个节点以已经处于初始化状态的通信网络并发地建立通信的情况下的争用接入时期中的数字通信方法，该方法包括步骤：
将整个争用接入时期分割为小时隙；
将各个时隙分割为用于请求通信建立的上行链路微时隙和用于向其发出ACK的下行链路微时隙；以及
在需要通信建立的节点中，随机地利用多个上行链路微时隙之一来请求通信建立。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，当节点的上行链路通信建立请求传输到管理节点而不引起错误或冲突时，立即通过下一个下行链路微时隙发送ACK。
23.一种用在UWB通信系统的上行链路中的数字通信方法，该方法包括步骤：
从根据各个正交时间跳跃模式传送数据码元的各个节点中接收该数据码元；
检查是否存在正交时间跳跃模式的冲突；以及
依赖于牵涉到正交时间跳跃模式的冲突的各节点的数据码元是否相同，来解码该数据码元。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，当牵涉到正交时间跳跃模式的冲突的各节点的数据码元相互不同时，将该数据码元看作不是正在接收的。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，通过解码具有中性化值数据码元，将该数据码元看作不是正在接收的。
26.根据权利要求23所述的方法，其中，当牵涉到正交时间跳跃模式的冲突的各节点的数据码元相同时，直接解码所接收到的数据码元。
27.根据权利要求23所述的方法，其中，当使用BPPM调制方法时，利用各个脉冲位置处的脉冲能量值来确定该数据码元是否相同。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，利用各个脉冲位置处的脉冲能量比率来确定该数据码元是否相同。
29.根据权利要求27所述的方法，其中，利用各个脉冲位置处的脉冲能量的绝对值来确定该数据码元是否相同。
30.根据权利要求23所述的方法，其中，当使用BPSK调制方法并且所接收到的数据码元的能量值大于预定阈值时，将牵涉到正交时间跳跃模式的冲突的各节点的数据码元看作是相同的。
CNA2006800102278A 2005-03-28 2006-03-28 用在超宽带无线接入网络中的多路接入数字通信方法 Pending CN101151821A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050025568 2005-03-28
KR20050025568 2005-03-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101151821A true CN101151821A (zh) 2008-03-26

Family

ID=37087187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2006800102278A Pending CN101151821A (zh) 2005-03-28 2006-03-28 用在超宽带无线接入网络中的多路接入数字通信方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8588190B2 (zh)
EP (2) EP2760144A1 (zh)
JP (2) JP5064377B2 (zh)
KR (2) KR100829989B1 (zh)
CN (1) CN101151821A (zh)
BR (1) BRPI0611465A2 (zh)
MX (1) MX2007011876A (zh)
WO (1) WO2006109934A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103001888A (zh) * 2012-11-23 2013-03-27 北京东土科技股份有限公司 一种实时数据的传输方法及节点设备

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9124357B2 (en) * 2006-04-20 2015-09-01 Qualcomm Incorporated Media access control for ultra-wide band communication
EP2050231B1 (en) * 2006-07-24 2010-12-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Mac protocol for centrally controlled multichannel wireless local area networks
KR100908007B1 (ko) * 2006-12-01 2009-07-16 삼성전자주식회사 무선 네트워크 시스템 및 상기 무선 네트워크상에서데이터를 송수신하는 방법
US8363583B2 (en) * 2006-12-15 2013-01-29 Qualcomm Incorporated Channel access scheme for ultra-wide band communication
KR100893575B1 (ko) * 2007-05-23 2009-04-17 부산대학교 산학협력단 초광대역 무선통신 장치 및 방법
US7949005B2 (en) * 2007-09-25 2011-05-24 Intel Corporation Device, system, and method of wireless communication of base stations
CN101960905B (zh) * 2008-03-12 2014-06-25 日本电信电话株式会社 无线通信方法、无线通信系统、基站、及终端站
KR101410697B1 (ko) * 2008-03-20 2014-07-02 삼성전자주식회사 수신기 및 상기 수신기의 동작 제어 방법
WO2009123540A2 (en) * 2008-03-31 2009-10-08 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Timeslot hopping for transmitting call data
KR100968866B1 (ko) * 2008-04-11 2010-07-09 한국과학기술원 이동 통신 시스템의 트래픽 처리 장치 및 방법
US9031007B2 (en) * 2008-10-08 2015-05-12 Electronics And Telecommunications Research Institute Super frame structure and beacon scheduling method for mesh networking
JP5232660B2 (ja) * 2008-12-26 2013-07-10 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ 移動通信システム、無線基地局及び移動局
US8553744B2 (en) 2009-01-06 2013-10-08 Qualcomm Incorporated Pulse arbitration for network communications
KR101005750B1 (ko) 2009-01-14 2011-01-06 한국과학기술원 통계적 다중화를 이용한 통신 방법 및 장치
US8441975B2 (en) * 2009-06-05 2013-05-14 Broadcom Corporation Medium accessing mechanisms within multiple user, multiple access, and/or MIMO wireless communications
CN101800567B (zh) * 2010-03-24 2013-01-16 哈尔滨工业大学 协作超宽带中的转发时隙分配及中继节点选择方法
KR101300037B1 (ko) * 2012-02-01 2013-08-29 동아대학교 산학협력단 초광대역 다중 사용자 시스템에서 일반화된 가우시언 라플라시안 분포 모델에 기반한 향상된 ｕｗｂ 수신 방법
US9820302B2 (en) * 2012-04-13 2017-11-14 Lg Electronics Inc. Channel access method in wireless communication system and apparatus for same
KR101425859B1 (ko) * 2012-05-11 2014-07-31 상명대학교서울산학협력단 Ｉｒ-ｕｗｂ 시스템 기반의 성능 향상 방법과 그를 위한 ｕｗｂ 수신 장치
GB201720550D0 (en) * 2017-12-08 2018-01-24 Decawave Ltd Ranging with simultaneous frames
CN114223224B (zh) 2019-08-13 2024-03-08 米沃奇电动工具公司 具有多个和应用程序可设置的信标发射率的工具追踪装置
US11563533B2 (en) * 2019-11-25 2023-01-24 Qualcomm Incorporated Uplink frequency hopping in unlicensed frequency band

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59183538A (ja) 1983-04-04 1984-10-18 Hitachi Ltd 同期方式
JPH0629899A (ja) 1992-07-07 1994-02-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd データ受信装置
JP2677191B2 (ja) 1994-03-15 1997-11-17 日本電気株式会社 Ｃｄｍａ通信方式
US6041046A (en) * 1995-07-14 2000-03-21 Omnipoint Corporation Cyclic time hopping in time division multiple access communication system
JPH0964884A (ja) 1995-08-24 1997-03-07 Toshiba Corp 通信システム及びこれに用いる送信機、受信機
JP3545885B2 (ja) 1996-08-23 2004-07-21 株式会社日立製作所 スペクトル拡散通信装置及びスペクトル拡散通信システム
JP3155718B2 (ja) 1996-11-27 2001-04-16 松下電器産業株式会社 データ受信装置
US6925068B1 (en) * 1999-05-21 2005-08-02 Wi-Lan, Inc. Method and apparatus for allocating bandwidth in a wireless communication system
KR100755038B1 (ko) * 1999-08-05 2007-09-06 한국전자통신연구원 직교 부호 도약 다중화 통신 방식 및 장치
KR100370746B1 (ko) * 2000-05-30 2003-02-05 한국전자통신연구원 다차원 직교 자원 도약 다중화 통신 방식 및 장치
US6807160B1 (en) * 2000-06-19 2004-10-19 Lucent Technologies Inc. Transmission of mobile requests in wireless uplink system
US7230931B2 (en) * 2001-01-19 2007-06-12 Raze Technologies, Inc. Wireless access system using selectively adaptable beam forming in TDD frames and method of operation
KR100662284B1 (ko) * 2000-11-20 2007-01-02 엘지전자 주식회사 시분할 듀플렉스 모드에서의 채널 코딩 방법 및 이를 위한시스템
JP2002271428A (ja) 2001-03-08 2002-09-20 Sony Corp 通信装置および通信方法、並びにプログラムおよび記録媒体
US8270452B2 (en) * 2002-04-30 2012-09-18 Lightwaves Systems, Inc. Method and apparatus for multi-band UWB communications
JP4701551B2 (ja) * 2001-07-17 2011-06-15 ソニー株式会社 無線通信方法及び装置
KR100644233B1 (ko) * 2001-09-18 2006-11-10 한국전자통신연구원 디지털 통신 방법 및 그 시스템
JP2003110571A (ja) 2001-09-28 2003-04-11 Sony Corp タイムホッピングを選択的に実行する無線伝送方法、無線伝送装置、制御局装置並びにプログラム
JP3813490B2 (ja) * 2001-10-30 2006-08-23 富士通株式会社 スペクトラム拡散レイク受信機
US7737177B2 (en) * 2001-12-28 2010-06-15 TEVA Gyógyszergyár Zártkörüen Müködö Részvénytárasaság Processes for preparing crystalline and amorphous mupirocin calcium
US7551546B2 (en) * 2002-06-27 2009-06-23 Nortel Networks Limited Dual-mode shared OFDM methods/transmitters, receivers and systems
JP2004085545A (ja) 2002-07-01 2004-03-18 Sony Corp 無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法，並びにコンピュータ・プログラム
US7609612B2 (en) * 2002-07-12 2009-10-27 Texas Instruments Incorporated Multi-carrier transmitter for ultra-wideband (UWB) systems
US7082153B2 (en) * 2002-09-23 2006-07-25 Lucent Technologies Inc. Variable spacing pulse position modulation for ultra-wideband communication links
JP4530610B2 (ja) 2002-11-26 2010-08-25 パナソニック株式会社 無線通信装置
US7496128B2 (en) * 2003-03-08 2009-02-24 Regents Of The University Of Minnesota Multi-user interference resilient ultra wideband (UWB) communication
JP2004328498A (ja) 2003-04-25 2004-11-18 Mitsubishi Electric Corp 基地局、端末、通信システム、及び通信方法
JP4192682B2 (ja) 2003-05-29 2008-12-10 日本電気株式会社 送信電力ホッピング通信方式および方法
US8379736B2 (en) * 2003-05-30 2013-02-19 Intellectual Ventures Holding 73 Llc Ultra-wideband communication system and method
US7457299B2 (en) * 2003-06-25 2008-11-25 General Dynamics C4 Systems, Inc. Definable radio and method of operating a wireless network of same
JP2005020350A (ja) 2003-06-26 2005-01-20 Victor Co Of Japan Ltd 無線通信装置
US7362817B2 (en) * 2003-07-18 2008-04-22 Broadcom Corproation UWB (Ultra Wide Band) interference mitigation
JP2007515825A (ja) * 2003-09-11 2007-06-14 インフィネオン　テヒノロギーズ　アーゲー 無線ローカルエリアネットワーク（ｗｌａｎ）内におけるデータ伝送方法
WO2005065035A2 (en) * 2004-01-08 2005-07-21 Wisair Ltd. Distributed and centralized media access control device and method
BRPI0508419A (pt) * 2004-03-05 2007-07-24 Qualcomm Inc controle de diversidade de recepção em múlti - antena em comunicações sem fio
US7353436B2 (en) * 2004-07-21 2008-04-01 Pulse-Link, Inc. Synchronization code methods
US7706404B2 (en) * 2004-12-28 2010-04-27 Intel Corporation Using the dynamic beacon to enhance power saving capabilities for low power UWB devices

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103001888A (zh) * 2012-11-23 2013-03-27 北京东土科技股份有限公司 一种实时数据的传输方法及节点设备
WO2014079092A1 (zh) * 2012-11-23 2014-05-30 北京东土科技股份有限公司 一种实时数据的传输方法及节点设备
CN103001888B (zh) * 2012-11-23 2016-03-30 北京东土科技股份有限公司 一种实时数据的传输方法及节点设备

Also Published As

Publication number Publication date
JP5178883B2 (ja) 2013-04-10
WO2006109934A1 (en) 2006-10-19
EP1864408A1 (en) 2007-12-12
EP1864408A4 (en) 2013-05-01
KR20060104928A (ko) 2006-10-09
US20080165746A1 (en) 2008-07-10
JP2008535366A (ja) 2008-08-28
US8588190B2 (en) 2013-11-19
MX2007011876A (es) 2008-02-19
EP1864408B1 (en) 2015-04-22
JP5064377B2 (ja) 2012-10-31
JP2011217392A (ja) 2011-10-27
KR20070077489A (ko) 2007-07-26
KR100835303B1 (ko) 2008-06-04
BRPI0611465A2 (pt) 2010-09-08
EP2760144A1 (en) 2014-07-30
KR100829989B1 (ko) 2008-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101151821A (zh) 用在超宽带无线接入网络中的多路接入数字通信方法
Di et al. V2X meets NOMA: Non-orthogonal multiple access for 5G-enabled vehicular networks
EP0633671B1 (en) A multiple access radio system
EP2218202B1 (en) Improved contention-based communications
US6611514B1 (en) Radio communication system
EP1662677A1 (en) Carrier sense multiplex access method, radio base station apparatus, and radio terminal apparatus
CN102316518A (zh) 一种改进的rts/cts通信控制方法
CN115136682A (zh) 用于在无线通信系统中发送和接收广播信息的方法和装置
CN101369840A (zh) 时分双工随机接入方法、系统及其组成模块
Adachi et al. Packet-level index modulation for LoRaWAN
CN101785258A (zh) 多请求间隔
CN1486009B (zh) 扩频码分多址基站
US20140226637A1 (en) Very long frame in a machine to machine communication network
CN107534525A (zh) 一种数据发送方法及装置
US7953060B2 (en) Quasisynchronous reservation requests
CN101627557A (zh) 对共享介质的请求段的处理
Broustis et al. A new binary conflict resolution‐based MAC protocol for impulse‐based UWB ad hoc networks
Jiang et al. Effective interference control in ultra-wideband wireless networks
Almotairi Distributed Power Control and Medium Access Control Protocol Design for Multi-Channel Ad Hoc Wireless Networks
CN101499886A (zh) 提高无线麦克风信标的数据合并效率的指示信号发送方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20080326