CN101291317B - 基于无线区域网通信的信标信号发送、接收方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线区域网通信的信标信号发送方法，用以减小由于信标信号的检测对WRAN通信性能所产生的影响，包括在每个信标信号超帧时长内，基于预定义的用于传输同步帧的时段分别在I路及Q路上同步发送同步帧；以及基于预定义的用于传输物理层业务数据的时段分别在I路及Q路上同步发送物理层业务数据，因此减小了Beacon信号的检测时长，而Beacon信号的检测时长缩短就能实现较为迅速的为用户提供通信业务，因此减小了由于信标信号的检测对WRAN通信性能所产生的影响。

Description

基于无线区域网通信的信标信号发送、接收方法及设备

技术领域

本发明涉及通信领域中的信号传输技术，尤其涉及一种基于无线区域网通信的信标信号发送及其接收技术。

背景技术

目前，无线区域网络(WRAN，Wireless Regional Area Network)主要是利用空闲的电视频段，采用动态频谱管理技术来实现与现有电视系统的频谱共享，以最大限度地提高频谱利用率，实现在地域广阔但人口密度较小地区内的无线通信。

由于WRAN可以为非授权用户提供通信业务，同时电视系统能为授权用户提供电视业务，因而在WRAN和电视系统共享频谱资源时，WRAN只能利用没有被授权用户使用的电视频段来为非授权用户提供通信服务。此外WRAN在使用某个电视频段为非授权用户提供通信业务时，一旦发现授权用户要使用该电视频段收看电视节目时，要在规定时间内让出该电视频段而切换到其他未使用的空白电视频段继续提供通信业务，这样既可以避免对授权用户产生干扰，也不会中断非授权用户的通信过程。因此WRAN在准备基于某个电视频段提供通信业务之前，必须首先检测所要使用的电视频段是否正在被授权用户所使用，而通常情况下主要检测该电视频段内是否存在电视信号和/或无线麦克风信号。

由于无线麦克风信号非常微弱，导致WRAN直接检测在某个电视频段上是否存在无线麦客风信号将非常困难。为此现有技术提出为每个频段上的无线麦克风信号附加一个信标(Beacon)信号，即在产生无线麦克风信号的同时，由生成Beacon信号的Beacon设备为产生的无线麦克风信号生成一个Beacon信号。这样当某个电视频段上存在合法的无线麦克风信号时，必然存在一个对应的Beacon信号，因此WRAN中的信号检测设备只需检测到该Beacon信号，就可以确定在该电视频段上是否存在无线麦克风信号，以进而确定该电视频段是否可以使用。

如图1所示，为目前规定的Beacon信号格式，其中一个Beacon信号包括物理层服务数据单元(PSDU，PHY Service Data Unit)、同步帧(Sync Frame)、请求发送/应答(RTS/ANP，Request to Send/Ack Nack Period)。其中PSDU是一个包含Beacon位置、标志、天线高度及其安全(Security)标志等信息的数据包；Sync Frame用来同步PSDU。在现有标准中规定Beacon信号中的SyncFrame仅能在I路进行传输，而PSDU仅能在Q路进行传输，Sync Frame和PSDU同时并行传输。

其中PSDU中包含的Security标志主要用来认证发送Beacon信号的Beacon设备是否是一个合法设备。目前在新的安全方案中，为更好的完成安全功能需要在Security标志域加入大约80ms的安全数据。这样当在PSDU中加入对应的Security数据后，并对其进行前向纠错(FEC，Forward Error Correction)编码后，PSDU的长度将达到大约200ms，这就意味着WRAN中的信号检测设备在一个超帧长度(160ms)内根本接收不到一个完整的PSDU帧，很可能需要安排2～3个超帧长度来接收PSDU，从而导致WRAN检测Beacon信号的时长增加，以致不能较为迅速的为用户提供通信业务，因此会对WRAN通信业务性能造成影响。

发明内容

本发明实施例提供一种基于无线区域网通信的信标信号发送方法及其接收方法，以减小由于信标信号的检测对WRAN通信性能所产生的影响。

相应地，本发明实施例还提供了一种基于无线区域网通信的信标信号发送设备及其接收设备。

本发明实施例提供了一种基于无线区域网通信的信标信号发送方法，包括步骤：在每个信标信号超帧时长内，基于预定义的用于传输同步帧的时段分别在I路及Q路上同步发送同步帧；以及基于预定义的用于传输物理层业务数据的时段分别在I路及Q路上同步发送物理层业务数据。

对应地，本发明实施例还提供了一种基于无线区域网通信的信标信号接收方法，包括步骤：在每个信标信号超帧时长内，基于预定义的用于传输同步帧的时段分别在I路及Q路上同步接收同步帧；以及基于预定义的用于传输物理层业务数据的时段分别在I路及Q路上同步接收物理层业务数据。

本发明实施例提供了一种基于无线区域网通信的信标信号发送设备，包括：用于在每个信标信号超帧时长内，基于预定义的用于传输同步帧的时段分别在I路及Q路上同步发送同步帧的单元；以及用于在每个信标信号超帧时长内，基于预定义的用于传输物理层业务数据的时段分别在I路及Q路上同步发送物理层业务数据的单元。

对应地，本发明实施例还提供了一种基于无线区域网通信的信标信号接收设备，包括：用于在每个信标信号超帧时长内，基于预定义的用于传输同步帧的时段分别在I路及Q路上同步接收同步帧的单元；以及用于在每个信标信号超帧时长内，基于预定义的用于传输物理层业务数据的时段分别在I路及Q路上同步接收物理层业务数据的单元。

本发明实施例通过在每个Beacon信号超帧中，先占用一部分时段，在I、Q路同步并行传输Sync Frame，再占用一部分时段，在I、Q路同步并行传输PSDU，以此尽量减小在每一Beacon信号超帧内PSDU数据的发送时长，以使WRAN中Beacon信号检测设备能够实现在一个超帧时长内接收到一个完整的PSDU，从而达到减小Beacon信号检测时长的目的，而Beacon信号的检测时长缩短就能实现较为迅速的为用户提供通信业务，因此减小了由于信标信号的检测对WRAN通信性能所产生的影响。

附图说明

下面将结合各个附图对具体实施过程及其对应能够达到的有益效果进行详细说明，在各附图中：

图1为目前规定的Beacon信号格式；

图2为按照本发明实施例Beacon信号发送方法发送的Beacon信号超帧格式示意图；

图3为本发明Beacon信号发送方法的实施例处理流程图；

图4为本发明Beacon信号接收方法的实施例处理流程图。

具体实施方式

本发明实施例通过让Beacon信号发送方在每一Beacon信号超帧内尽量减小PSDU的发送时长，以使WRAN中Beacon信号检测设备能够在一个超帧时长(160ms)内接收到一个完整的PSDU，从而达到减小Beacon信号检测时长的目的，而Beacon信号的检测时长缩短就能实现较为迅速的为用户提供通信业务，因此减小了由于信标信号的检测对WRAN通信性能所产生的影响。

本发明实施例Beacon信号发送方法是将每个Beacon信号超帧中传输SyncFrame和PSDU的总时长划分成两部分，划分出的在前时长部分用于在I路、Q路同步传输Sync Frame，划分出的在后时长部分用于在I路、Q路同步传输PSDU。这样发送方可以在每个Beacon信号超帧时长内，首先基于预定义的用于传输Sync Frame的时段分别在I路及Q路上同步发送Sync Frame，然后再基于预定义的用于传输PSDU的时段分别在I路及Q路上同步发送PSDU数据。

如图2所示，为按照本发明Beacon信号发送方法发送的Beacon信号超帧格式示意图，其中一个Beacon信号超帧包括PSDU、Sync Frame及其RTS/ANP等几个部分。一个Sync Frame中包含伪随机序列PN和索引值(Index)两部分，其中PN用来初始化同步，Index用来确定PSDU在超帧中的位置；PSDU是一个含Beacon位置、标志、天线高度及其Security标志等信息的数据包。由该图可见，在一个Beacon信号超帧中，首先Sync Frame在I、Q路同时并行传输，然后PSDU在I、Q路同时并行传输；PSDU和Sync Frame两者分时进行传输。

一个方面，在一个Beacon信号超帧中，可以使用于传输Sync Frame的时段长度和用于传输PSDU数据的时段长度相等，这样在相等的两个时段内，先后分别基于I、Q两路同步传输Sync Frame和PSDU，可以使Sync Frame的传输时间长度缩短为原来的一半，并使PSDU数据的传输时间长度也缩短为原来的一半，从而可以实现WRAN中的Beacon信号检测设备在能够正确接收SyncFrame的基础上，大大减少了接收完整PSDU帧所需的接收时间，从而可以实现迅速检测某个电视频段上是否存在Beacon信号的目的，提高了WRAN的通信业务性能。

另一方面，也可以使用于传输Sync Frame的时段长度和用于传输PSDU数据的时段长度不等，例如可以将用于传输PSDU数据的时段长度配置成大于用于传输Sync Frame的时段长度，从而使得Beacon信号的发送方式更加灵活。

如图3所示，为本发明Beacon信号发送方法的实施例处理流程图，该实施例假设一个Beacon信号超帧的时长为160ms，其中Beacon信号发送设备在每个Beacon信号超帧的前70ms内发送Sync Frame，在接下来的70ms内发送PSDU，以及在最后20ms内发送RTS/ANP，具体实施过程如下：

步骤10，假设一个无线麦克风信号占用了某个电视频段，则Beacon信号发送设备会在每个Beacon信号超帧内的前70ms内，在I路和Q路同时并行发送Sync Frame，可以选择每10毫秒发送一帧，连续发送7帧。其中每个SyncFrame中包含的Index用来指示在此Sync Frame后的几个Sync Frame之后再发送PSDU，也即基于每个Sync Frame中包含的Index来指示Beacon信号接收设备在接收到此Sync Frame后，要在此后的几个Sync Frame之后再接收PSDU。

步骤20，按照上述步骤S10的处理，在I、Q两路并行同步传输完Sync Frame后，在Beacon信号超帧内的接下来70ms内，同时在I、Q两路并行传输PSDU。基于这种传输方式，可以实现在70ms的时长内传输完成在现有技术中需要140ms才能传输完成的PSDU数据，因此可以缩短Beacon信号接收方接收完整PSDU数据的接收时长。

相应的，本发明实施例Beacon信号接收方法是Beacon信号接收方在每个Beacon信号超帧时长内，首先基于预定义的用于传输Sync Frame的时段分别在I路及Q路上同步接收Sync Frame；然后基于接收的Sync Frame中包含的Index信息在基于预定义的用于传输PSDU的时段内，分别在I路及Q路上同步接收PSDU数据。

如图4所示，为Beacon信号接收方法的实施例处理流程图，为更为说明清楚，本实施例对应于上述图3中给出的Beacon信号接收方法实施例，其具体实施过程如下：

步骤100，WRAN中的Beacon信号检测设备可以实时检测某个电视频段，当在该电视频段上检测到信号时，执行下述步骤110；

步骤110，Beacon信号检测设备首先在Beacon信号超帧内用于传输SyncFrame的时段内，在I、Q路同步接收Sync Frame，按照上述发送方的实施例，这里Beacon信号检测设备需要在Beacon信号超帧内的前70ms中，在I、Q路同步接收Sync Frame；

步骤120，Beacon信号检测设备根据接收到的Sync Frame中包含的Index信息，确定接收PSDU的时间，通常情况下Beacon信号检测设备无需将所有的Sync Frame都接收下来，就可以确定接收PSDU的时间Sync Frame后，进而可以根据Sync Frame中包含的Index信息，确定接收PSDU的时间；通常接收的Sync Frame个数越多，定位接收PSDU的时间越准确；

步骤130，Beacon信号检测设备在到达接收PSDU的时间，在I、Q路同步接收PSDU数据，按照上述发送方的实施例，这里Beacon信号检测设备需要在Beacon信号超帧内的接下来70ms中，在I、Q路同步接收PSDU数据。基于这种接收方式，Beacon信号检测设备可以实现在70ms的时长内接收完成在现有技术中需要140ms才能接收完成的PSDU数据，因此可以缩短Beacon信号接收设备接收完整PSDU数据的接收时长。

步骤140，Beacon信号检测设备在接收完整PSDU数据后，根据接收的PSDU数据中包含的Security信息，判断发送Beacon信号的设备是否合法，如果合法则执行下述步骤150；如果不合法则执行下述步骤160；

步骤150，如果WRAN当前没有使用该频段提供通信业务，则进而确定不能使用该电视频段；如果WRAN当前正在使用该频段提供通信业务，则让出正在使用的该电视频段给授权用户，可以选择进而切换到其它空白频段继续提供通信业务；

步骤160，如果WRAN当前正在使用该频段提供通信业务，则继续使用该电视频段提供通信业务；如果WRAN当前没有使用该频段提供通信业务，则将该电视频段作为可用的备选通信信道。

为实现上述Beacon信号的发送及其接收处理方式，需要Beacon信号发送设备中包含：

用于在每个Beacon信号超帧时长内，基于预定义的用于传输Sync Frame的时段分别在I路及Q路上同步发送Sync Frame的单元，以及用于在每个Beacon信号超帧时长内，基于预定义的用于传输PSDU的时段分别在I路及Q路上同步发送PSDU数据的单元。

相应地，需要Beacon信号接收设备(通常将Beacon信号的接收能力配置在WRAN中的Beacon信号检测设备中)中包含：

用于在每个Beacon信号超帧时长内，基于预定义的用于传输Sync Frame的时段分别在I路及Q路上同步接收Sync Frame的单元，以及用于在每个Beacon信号超帧时长内，基于预定义的用于传输PSDU的时段分别在I路及Q路上同步接收PSDU数据的单元。

上述在Beacon信号发送设备、Beacon信号接收设备中为实现本发明Beacon信号传输方式所需增加的处理单元，一方面可以基于软件程序来实现。另一方面也可以基于对现有的硬件进行改进升级来实现。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种基于无线区域网通信的信标信号发送方法，其特征在于，包括步骤：

在每个信标信号超帧时长内，基于预定义的用于传输同步帧的时段分别在I路及Q路上同步发送同步帧；以及

基于预定义的用于传输物理层业务数据的时段分别在I路及Q路上同步发送物理层业务数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于传输同步帧的时段与用于传输物理层业务数据的时段等长、或不等长。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述用于传输同步帧的时段长度小于用于传输物理层业务数据的时段长度。

4.如权利要求1～3中任一所述的方法，其特征在于，所述同步帧中包括用于初始化同步的随机序列和用于确定物理层业务数据在超帧中位置的索引值；

所述物理层业务数据中包含信标位置、标志、天线高度及其安全标志信息。

5.一种基于无线区域网通信的信标信号接收方法，其特征在于，包括步骤：

在每个信标信号超帧时长内，基于预定义的用于传输同步帧的时段分别在I路及Q路上同步接收同步帧；以及

基于预定义的用于传输物理层业务数据的时段分别在I路及Q路上同步接收物理层业务数据。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述用于传输同步帧的时段与用于传输物理层业务数据的时段等长、或不等长。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述用于传输同步帧的时段长度小于用于传输物理层业务数据的时段长度。

8.如权利要求5～7中任一所述的方法，其特征在于，基于接收到的同步帧中包含的用于确定物理层业务数据在超帧中位置的索引值，确定用于传输物理层业务数据的时段位置。

9.一种基于无线区域网通信的信标信号发送设备，其特征在于，包括：

用于在每个信标信号超帧时长内，基于预定义的用于传输同步帧的时段分别在I路及Q路上同步发送同步帧的单元；以及

用于在每个信标信号超帧时长内，基于预定义的用于传输物理层业务数据的时段分别在I路及Q路上同步发送物理层业务数据的单元。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述用于传输同步帧的时段与用于传输物理层业务数据的时段等长、或不等长。

11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述用于传输同步帧的时段长度小于用于传输物理层业务数据的时段长度。

12.如权利要求9～11中任一所述的设备，其特征在于，所述同步帧中包括用于初始化同步的随机序列，和用于确定物理层业务数据在超帧中位置的索引值；

所述物理层业务数据中包含信标位置、标志、天线高度及其安全标志信息。

13.一种基于无线区域网通信的信标信号接收设备，其特征在于，包括：

用于在每个信标信号超帧时长内，基于预定义的用于传输同步帧的时段分别在I路及Q路上同步接收同步帧的单元；以及

用于在每个信标信号超帧时长内，基于预定义的用于传输物理层业务数据的时段分别在I路及Q路上同步接收物理层业务数据的单元。

14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述用于传输同步帧的时段与用于传输物理层业务数据的时段等长、或不等长。

15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述用于传输同步帧的时段长度小于用于传输物理层业务数据的时段长度。

16.如权利要求13～15中任一所述的设备，其特征在于，所述用于接收物理层业务数据的单元基于接收到的同步帧中包含的用于确定物理层业务数据在超帧中位置的索引值，确定用于传输物理层业务数据的时段位置。

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