CN101420418B - 一种无线网络通信的方法及信标设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种无线网络通信的方法及信标Beacon设备，无线区域网络WRAN系统在预留的静默时间内接收信标Beacon设备生成的并行传输的物理层业务数据单元PSDU信息，所述静默时间大于所述PSDU信息时长；WRAN系统根据接收到的PSDU信息选择已授权但目前处于闲置状态的频段进行WRAN系统内部的通信。本发明实施例提供的无线网络通信的方法及信标设备，能够缩短WRAN系统在内部通信的延时。

Description

一种无线网络通信的方法及信标设备

技术领域

本发明涉及宽带无线接入技术，特别涉及一种无线网络通信的方法及信标(Beacon)设备。

背景技术

宽带无线接入技术是指，以无线传输方式，使用户能够以2Mbit/s以上的数据速率接入到因特网(Internet)。美国电器及电子工程师协会(IEEE，Institute of Electrical and Electronic Engineers)设立了802.22无线区域网络(WRAN，Wireless Regional Area Network)标准工作组，规定WRAN系统工作在47MHz～910MHz的甚高频(VHF)/超高频(UHF)的电视广播频段。这是因为电视广播频段信号的穿透能力好，可以实现大面积覆盖，便于降低成本，提高市场竞争力。发展WRAN的目的是，为人口稀少但分布范围广的地区的用户，如农村用户，提供宽带无线接入服务。

基于802.22协议的WRAN系统的工作频段包括了电视信号等已授权频段，而WRAN系统不能使用正在使用中的已授权频段。为此，WRAN系统采用认知无线电(CR，Cognitive Radio)技术，对已经授权的但实际处于闲置的频段加以利用。通常情况下，WRAN系统周期性检测系统外部环境中正在使用的已授权频段，根据已授权频段的使用情况找出已授权但实际处于闲置状态的频段，进而利用找出频段进行WRAN系统内部的通信。

而在实际应用中，多数使用授权设备所发送的信号强度低，不容易被WRAN系统所接收。为此，在授权设备中安装了可以发送高强度信号的Beacon设备。Beacon设备周期性发送其所在的授权设备所对应的物理层业务数据单元PSDU信息；WRAN系统周期性预留大于所述PSDU信息时长的静默时间，在静默时间内接收PSDU信息，根据接收到的PSDU信息选择已授权但实际处于闲置状态的频段，进而利用找出的频段进行WRAN系统内部的通信。

这里所述授权设备是指，使用授权频段的设备，例如电视，无线麦克风等；所述PSDU信息是指反映授权设备使用授权频段的情况的信息，例如授权设备占用了哪些授权频段，占用了授权频段中的哪些子频段，当前PSDU信息的发送时间，授权频段的验证码等。

所述静默时间是指，WRAN系统为了接收Beacon信号，周期性停止WRAN系统内部当前通信的时间。例如，WRAN系统以2s为周期检测Beacon信号，如果静默时间为100ms，则WRAN系统每2s就停止WRAN系统内部当前通信100ms，这100ms用于接收Beacon信号。所述静默时间的长度由Beacon信号的时长决定。静默时间的长度要大于Beacon信号的时长，一般在保证正常通信的情况下，可以选择Beacon信号时长的1.5倍左右作为静默时间的长度。

现有技术中，Beacon设备发送PSDU信息的方法包括：Beacon设备采用差分四相移键控(DQPSK，Differential Quadrature Phase Shift Keying)调制生成高信号强度的信标(Beacon)信号，所述Beacon信号载有Beacon设备所在的授权设备所对应的PSDU信息；输出生成的Beacon信号。其中，采用DQPSK调制生成的Beacon信号经过后分为两路传输，图1为现有技术中单个Beacon信号结构图，如图1所示：I路传输同步突发SyncBurst信号，Q路传输载有PSDU信息的物理层业务数据单元PSDU信号。SyncBurst信号的作用在于，标明PSDU信号的起始点。在PSDU信号中，可以将PSDU信息分为三部分：消息1，包括授权设备的地址、天线高度等信息；消息2，包括加密信息，例如发送当前PSDU信号的时间等；消息3，包括已授权频段的验证码等信息。

一般我们称具有大于2路输出信号的调制为高阶调制，例如具有4路输出信号的16阶正交幅度调制(16QAM，16Quadrature AmplitudeModulation)；称具有小于等于2路输出的调制为低阶调制，如具有2路输出信号的DQPSK。

现有技术中，Beacon设备采用DQPSK调制，而DQPSK属于低阶调制，载有PSDU信息的PSDU信号是通过Q路串行发送的。WRAN系统为了接收来自Beacon设备的PSDU信息，需要周期性预留出大于PSDU信息时长的静默时间。所述PSDU信息时长是指，PSDU信息在传输的过程中所占用的时间。

串行发送的PSDU信息在传输的过程中占用的时间长，为了接收PSDU信息WRAN系统需要预留的静默时间也会相应的加长，这也就加长WRAN系统内部的通信的延时。如果WRAN系统正在进行对实时性要求高通信，如语音通信(VoIP，Voice over Internet Protocol)，会造成通信无法正常进行。

例如，包括消息1、2和3的整个PSDU信息的长度约在120字节。串行发送的PSDU信息时长约为99.94ms，WRAN系统为了接收这样的PSDU信息需要预留出大于99.94ms的静默时间，这样WRAN系统内部的通信中就会周期性出现大于99.94ms的延时。如果WRAN系统正在进行VoIP，而一般VoIP要求小于40ms的延时才能够保证用户通话流畅，不影响用户使用效果，而此时VoIP中出现大于99.94ms的延时，会由于延时过长而造成用户无法正常通话。

由以上内容可以看出，现有的无线网络通信中，根据Beacon设备发送的PSDU信息进行频段选择的WRAN系统，由于采用串行的方式传输PSDU信息，使得WRAN系统内部通信中的通信延时长。

发明内容

本发明实施例提供一种无线网络通信的方法，能够缩短WRAN系统在无线通信中的延时。

本发明实施例还提供了一种信标设备，能够缩短WRAN系统在无线通信中的延时。

为实现第一个发明目的，本发明实施例提供的技术方案为：

一种无线网络通信的方法，该方法包括：

无线区域网络WRAN系统在预留的静默时间内接收信标Beacon设备生成的并行传输的物理层业务数据单元PSDU信息，所述静默时间大于所述PSDU信息时长；

根据接收到的PSDU信息选择已授权但目前处于闲置状态的频段进行WRAN系统内部的通信。

为实现第二个发明目的，本发明实施例提供的技术方案为：

一种信标设备，该设备括并行信息生成单元和发送单元；

所述并行信息生成单元用于生成并行传输的PSDU信息，将生成的PSDU信息输出至发送单元；

所述发送单元用于将来自并行信息生成单元的并行传输的PSDU信息发送至外界。

从上述技术方案中可以看出：

本发明提供的无线网络通信方法及信标设备，能够使PSDU信息以并行的方式传输，与现有技术串行传输的PSDU信息相比，缩短了PSDU信息的时长，WRAN系统为了接收PSDU信息而预留的静默时间也随之缩短，进而缩短了WRAN系统内部通信的延时。

附图说明

图1为现有技术中单个Beacon信号结构图；

图2本发明实施例一提供的无线网络通信方法的流程图；

图3为本发明实施例二提供的无线网络通信方法的流程图；

图4为本发明实施例二中16QAM调制生成的单个Beacon信号的结构图；

图5为本发明实施例三提供的无线网络通信方法的流程图；

图6为本发明实施例三中64QAM调制生成的单个Beacon信号的结构图；

图7为本发明实施例四提供的信标设备的结构示意图；

图8为本发明实施例五提供的信标设备的结构示意图；

图9为本发明实施例六提供的信标设备的结构示意图。

具体实施方式

图2为本发明实施例一提供的无线网络通信方法的流程图。如图2所示，该方法包括：

步骤201：WRAN系统在预留的静默时间内接收Beacon设备生成的并行传输的PSDU信息，所述静默时间大于所述PSDU信息时长。

步骤202：WRAN系统根据接收到的PSDU信息选择已授权但目前处于闲置状态的频段进行WRAN系统内部的通信。

以上所述方法中，信标Beacon设备生成并行传输的PSDU信息可以采用多种方法实现：

Beacon设备可以采用高阶调制的方法，同时生成并行传输的PSDU信号和串行传输的SyncBurst信号，所述PSDU信号中载有PSDU信息。

Beacon设备也可以采用低阶调制的方法，同时生成串行传输的PSDU信号串行传输的SyncBurst信号，再通过串并转换将串行传输的PSDU信号转换为并行传输的PSDU信号。

为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

图3本发明实施例二提供的无线网络通信方法的流程图。如图3所示：

步骤301：Beacon设备获取PSDU信息。这里，Beacon设备安装在授权设备中，获取所述授权设备所对应的PSDU信息。其中，PSDU信息包括，该授权设备正在使用的频段，正在使用所述频段的子频段等等。

步骤302：Beacon设备采用16QAM调制生成高信号强度的信标(Beacon)信号，发送产生的Beacon信号，所述Beacon信号载有Beacon设备所在的授权设备所对应的PSDU信息。单个Beacon信号的结构如图4所示，采用16QAM调制生成的Beacon信号经过后分为4路传输：1路传输SyncBurst信号，其余3路并行传输载有PSDU信息的PSDU信号。所述PSDU信号由于分为3路并行传输，使得PSDU信号的时长缩短为串行传输的三分之一，也就是PSDU信息的时长缩短为串行传输的三分之一。如果现有技术中串行传输的PSDU信息时长为99.94ms，则采用16QAM调制之后，并行传输的PSDU信息时长为33.31ms。

步骤303：WRAN系统预留静默时间，所述静默时间大于步骤302发送的PSDU信息时长。如果步骤302发送的PSDU信息时长为33.31ms，WRAN系统则可以相应的预留大于33.31ms的静默时间，而不需要再同现有技术一样预留大于99.94ms的静默时间。这就有效缩短了WRAN系统的静默时间，那么WRAN系统为了检测周围环境中授权频段使用情况而停止当前工作的时间就缩短了，进而缩短了WRAN系统内部通信的延时。如果WRAN系统中正在进行的通信为VoIP，那么静默时间可以缩短为大于33.31ms且小于40ms，这满足了VoIP对通信延时的要求，也就保证了WRAN系统中VoIP的通信质量。

步骤304：WRAN系统在步骤303预留的静默时间内接收Beacon信号。

步骤305：WRAN系统如果接收到步骤302发送的Beacon信号，则对接收到的Beacon信号进行16QAM解调，获得Beacon信号中的PSDU信息。

步骤306：WRAN系统根据步骤305获得的PSDU信息选择已授权但处于闲置状态的频段，利用选择出的频段进行WRAN系统内部的通信。例如，WRAN系统通过步骤305获得的PSDU信息获知，周围环境中频段80MHz～86MHz正在被使用，那么WRAN系统可以根据这个使用情况，选择90MHz～96MHz的频段作为WRAN系统内部通信使用，如用于WRAN系统中用户终端之间的语音通信等。

在实际应用中，如果WRAN系统在一个频段没有检测到PSDU信息，则重复检测该频段，直到检测次数达到预先设定的标准后，最终确认该频段是否可用。由于本过程涉及内容与不是本发明重点，这里不予以赘述。

以上步骤周期性执行：Beacon设备周期性发送Beacon信号，WRAN系统周期性预留静默时间来接收来自周围环境中的Beacon信号，进而实现了WRAN系统的无线网络通信。

图5为本发明实施例三提供的无线网络通信方法的流程图。如图5所示：

步骤501：与实施例二中的301相同。

步骤502：Beacon设备采用64QAM调制生成载有PSDU信息的Beacon信号并发送。单个Beacon信号的结构如图6所示，采用64QAM调制生成的Beacon信号经过后分为6路输出：1路输出SyncBurst信号，其余5路并行输出载有PSDU信息的PSDU信号。载有PSDU信息的PSDU信号由于分为5路并行传输，使得PSDU信号的时长缩短为串行传输的五分之一，也就是PSDU信息的时长缩短为串行传输的五分之一。如果现有技术中串行传输的PSDU信息时长为99.94ms，则采用16QAM调制之后，并行传输的PSDU信息时长为19.98ms。

步骤503：由于步骤302发送的PSDU信息时长为19.98ms，那么WRAN系统只需要预留大于19.98ms的静默时间就可以了。

步骤504：与实施例二中的步骤304相同。

步骤505：WRAN系统采用64QAM解调对接收到的Beacon信号进行解调。这里，WRAN系统采用的解调方法是与Beacon设备采用的调制方法相对应的。例如，如果Beacon设备采用16QAM调制，WRAN系统就需要采用16QAM解调；如果Beacon设备采用64QAM调制，WRAN系统就需要采用64QAM解调，等等。

步骤506：与实施例二中的步骤306相同。

由实施例二和实施例三可以看出，本发明提供的无线网络通信的方法中，Beacon设备可以采用16QAM或64QAM调制生成多路传输的载有PSDU信息的Beacon信号，进而缩短了PSDU信息的时长，WRAN系统为了接收Beacon设备发送的PSDU信息所预留的静默时间也随之缩短，也就缩短了WRAN系统内部通信的延时。

当WRAN系统中具有16QAM和64QAM调制解调装置时，本发明实施例中，Beacon设备采用16QAM调制或64QAM调制还具有以下优点：使得WRAN系统可以不必另外增加与Beacon设备调制方法相对应的解调装置，而复用WRAN系统中的解调装置。

实施例二与实施例三相比，系统实现简单，信噪比(SNR，Signal NoiseRatio)要求低；实施例三和实施例二相比，WRAN系统内部通信延时短，SNR要求高。实际应用中，可以综合WRAN系统延时、系统复杂度和SNR三方面综合考虑，选择一种满足实际应用需要的方法。

另外，本发明实施例提供的无线网络通信方法中，Beacon设备也可以采用8QAM调制、32QAM调制、多电平正交调制(M-ary OrthogonalModulation，Multiple Level Modulation Orthogonal Modulation)等高阶调制方法，生成多路输出的Beacon信号，其中，1路输出SyncBurst信号，其余各路并行输出载有PSDU信息的PSDU信号。Beacon设备还可以采用与现有技术相同的DQPSK调制，将Q路载有PSDU信息的PSDU信号进行串并转换，进而输出并行传输的PSDU信息。WRAN系统则根据Beacon设备采用的调制方法为PSDU信息选择相应的静默时间，并采用与Beacon设备对应的解调方法。

以上方案均可以生成并行传输的PSDU信息，进而缩短PSDU信息的时长，缩短WRAN系统内部通信的延时。

图7为本发明实施例四提供的信标设备的结构示意图。如图7所示，信标设备701包括并行信息生成单元702和发送单元703；

所述并行信息生成单元702用于生成并行传输的PSDU信息，将生成的PSDU信息输出至发送单元703；

所述发送单元703用于将来自并行信息生成单元702的并行传输的PSDU信息发送至外界。

以上所述信标Beacon设备中，并行信息生成单元702可以采用多种结构实现：

并行信息生成单元702可以为16QAM调制器、64QAM调制器或M-aryOrthogonal Modulation调制器等用于高阶调制的调制器。所述高阶调制器用于采用高阶调制同时生成串行传输的SyncBurst信号和并行传输的PSDU信号，进而生成并行传输的PSDU信息，将生成的SyncBurst信号和PSDU信号输出至发送单元703。

并行信息生成单元702也可以包括：低阶调制装置和串并转换装置。所述低阶调制装置用于采用低阶调制同时生成串行传输的SyncBurst信号和串行传输的PSDU信号，将所述SyncBurst信号输出至发送单元，将所述PSDU信号输出至串并转换装置。所述串并转换装置将接收到的PSDU信号通过串并转换转换为并行传输的PSDU信号，将所述并行传输的PSDU信号输出至发送单元703。

图8为本发明实施例五提供的信标Beacon设备的结构示意图。如图8所示，本发明实施例提供的信标Beacon设备701包括16QAM调制器702和发送单元703。

16QAM调制器702用于采用16QAM调制生成分为4路传输的Beacon信号，将所述Beacon信号输出至发送单元703。单个Beacon信号结构如图4所示：1路传输SyncBurst信号，其余3路并行传输载有PSDU信息的PSDU信号。如果现有技术中串行传输的PSDU信息时长为99.94ms，则所述3路并行输出的PSDU信息时长为33.31ms。

所述发送单元703与实施例四中的发送单元703相同。

对应本发明提供的无线网络通信的方法，本发明实施例提供的信标Beacon设备中，信号处理单元可以包括64QAM调制器，64QAM调制器用于采用64QAM调制生成分为6路传输的Beacon信号，单个Beacon信号如图6所示：1路输出SyncBurst信号，其余5路并行传输载有PSDU信息的PSDU信号。如果现有技术中串行传输的PSDU信息时长为99.94ms，则所述3路并行输出的PSDU信息时长为19.98ms。

另外，本发明实施例提供的信标设备中，并行信息生成单元可以为高阶QAM调制器，如8QAM调制器、32QAM调制器，或为M-ary OrthogonalModulation调制器等用于高阶调制的调制器，以上各种高阶调制器用于生成多路输出的Beacon信号。

图9为本发明实施例六提供的信标设备的结构示意图。

如图9所示，本发明实施例提供的信标设备701包括并行信息生成单元702和发送单元703，并行信息生成单元702包括DQPSK调制器7021和串并转换器7022。

DQPSK调制器7021用于采用DQPSK调制生成Beacon信号。所述Beacon信号分为2路传输，I路传输SyncBurst信号，Q路传输载有PSDU信息的PSDU信号。DQPSK调制器7021将生成的SyncBurst信号输出至发送单元703，将生成的PSDU信号发送至串并转换器7022。

所述串并器7022用于对接收到的PSDU信号进行串并转换，将转换后并行传输的PSDU信息输出至发送单元703。

发送单元703与实施例四和实施例5中的发送单元703相同。

由本实施例可以看出，本发明提供的信标Beacon设备可以提供并行传输的PSDU信息，并行传输的PSDU信息的时长小于现有技术中串行传输的PSDU信息，进而能够缩短WRAN系统为了接收信标设备所预留的静默时间，也就缩短了WRAN系统内部通信的延时。

由以上所有实施例可以看出：

本发明提供的无线网络通信方法及信标Beacon设备，能够使PSDU信息以并行的方式传输，与现有技术使用串行传输PSDU信息相比，缩短了PSDU信息的时长，WRAN系统为了接收PSDU信息而预留的静默时间也随之缩短，进而缩短了WRAN系统内部通信的延时。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种无线网络通信的方法，其特征在于，该方法包括：

无线区域网络WRAN系统在预留的静默时间内接收信标Beacon设备生成的并行传输的物理层业务数据单元PSDU信息，所述静默时间大于所述PSDU信息时长；

根据接收到的PSDU信息选择已授权但处于闲置状态的频段进行WRAN系统内部的通信。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Beacon设备生成并行传输的PSDU信息的方法包括：

所述Beacon设备采用高阶调制生成并行传输的PSDU信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用高阶调制生成并行传输的PSDU信息的方法包括：

采用高阶调制同时生成并行传输的PSDU信号和串行传输的同步突发SyncBurst信号，所述PSDU信号载有PSDU信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述WRAN系统接收PSDU信息的方法包括：

WRAN系统接收来自Beacon设备的PSDU信号和SyncBurst信号；

WRAN系统采用与Beacon设备的高阶调制方法相对应的高阶解调方法，对接收到的PSDU信号和SyncBurst信号进行高阶解调，获取解调后PSDU信号中的PSDU信息。

5.根据权利要求2～4所述的方法，其特征在于，所述高阶调制为16阶正交幅度调制16QAM，所述高阶解调为16QAM解调；

或者，所述高阶调制为64阶正交幅度调制64QAM，所述高阶解调为64QAM解调；

或者，所述高阶调制为高阶QAM，所述高阶解调为高阶QAM解调；

或者，所述高阶调制为多电平正交调制M-ary Orthogonal Modulation，所 述高阶解调为M-ary Orthogonal Modulation解调。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，Beacon设备生成并行传输的PSDU信息的方法包括：

所述Beacon设备采用低阶调制生成串行传输的PSDU信息，通过串并转换将所述串行传输的PSDU信息转换为并行传输的PSDU信息。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

采用低阶调制生成串行传输的PSDU信息的方法包括：采用低阶调制同时生成串行传输的PSDU信号和串行传输的SyncBurst信号，所述PSDU信号载有PSDU信息；

所述通过串并转换将所述串行传输的PSDU信息转换为并行传输的PSDU信息的方法包括：通过串并转换将所述低阶调制生成的串行PSDU信号转换为并行传输。

8.一种信标设备，其特征在于，该设备包括并行信息生成单元和发送单元；

所述并行信息生成单元用于生成并行传输的PSDU信息，将生成的PSDU信息输出至发送单元；

所述发送单元用于将来自并行信息生成单元的并行传输的PSDU信息发送出去。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述并行信息生成单元为高阶信号调制装置；

所述并行传输的PSDU信息为所述高阶信号调置装置采用高阶调制生成的并行传输的PSDU信号所载有的PSDU信息；

所述高阶信号调置装置进一步用于在生成并行传输的PSDU信号的同时，生成串行传输的SyncBurst信号，将所述PSDU信号和SyncBurst信号输出至发送单元。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述高阶信号调制装置为16QAM调制器，或为64QAM调制器，或为高阶QAM调制器，或为M-aryOrthogonal Modulation调制器。 

11.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述并行信息生成单元包括低阶信号调制装置和串并转换装置；

所述低阶信号调制装置用于采用低阶调制同时生成串行传输的PSDU信号和串行传输的SyncBurst信号，将所述PSDU信号输出至串并转换装置，将所述SyncBurst信号输出至发送单元，所述PSDU信号载有PSDU信息；

所述串并转换装置用于通过串并转换将所述低阶调制装置生成的串行PSDU信号转换为并行传输的PSDU信号，将所述并行传输的PSDU信号输出至发送单元。 

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