CN102026299B - 一种时频资源协商方法及系统、节点设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种资源协商方法及系统、节点设备，该方法包括：向目的节点发送请求发送信令，该信令携带了本节点的可用子信道集合以及需要发送的数据包长度，以使目的节点确定出预约子信道集合及有效时间段、每个预约子信道的数据速率；接收目的节点发送的清除发送信令，该清除发送信令携带了预约子信道集合及有效时间段；或该清除发送信令携带了每个预约子信道的数据速率、预约子信道集合及有效时间段；向相邻节点发送携带该预约子信道集合及有效时间段的数据传输预留信令。本发明实施例可以对认知无线电网络中节点之间的可用时频资源进行协商，达到减小传输时间的目的，从而提高频谱利用率。

Description

一种时频资源协商方法及系统、节点设备

技术领域

本发明涉及认知无线电技术领域，尤其涉及一种时频资源协商方法及系统、节点设备。

背景技术

在认知无线电网络中，节点可用的时间资源和频率资源是动态变化的，因此，节点之间在建立数据通信之前，必须进行时间资源和频率资源（简称时频资源）的协商。

现有技术中提出了一种时频资源协商方法，用于协商认知无线电网络中节点之间的可用时频资源，该方法采用带外公共控制信道902-928MHz的工业、科学和医用（ISM，Industry-Science-Medical）频段进行时频资源的协商，协商过程具体如下：

1、源节点向目的节点发送请求发送（RTS，Request to Send）信令，该RTS信令携带多个资源块，资源块以频率和时间两个维度来表示为：(f0,f0+Δf)，(t0,t0+Δt)；2、目的节点接收到RTS信令后，从中选择一个资源块，将该资源块携带在清除发送（CTS，Clear to Send）信令中，发送至源节点；该CTS信令也将目的节点预约的时频资源通知周围的邻居节点；3、源节点接收到CTS信令后，确认和目的节点协商到的资源块，并向周围的相邻节点发送携带该资源块的数据传输预留（DTS，Data Transmission reServation）信令，将源节点预约的时频资源通知周围的邻居节点，避免冲突。

在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现：

上述的时频资源协商基于带外协商机制，无法在建立数据通信之前估计预约的链路质量，因此无法根据链路质量采用较高的调制方式，达到减小传输时间的目的，造成频谱利用率不高。

发明内容

本发明实施例提供了一种带内时频资源协商方法及系统、节点设备，用于进行认知无线电网络中节点之间的可用时频资源的协商。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明实施例提供了一种时频资源协商方法，包括：

接收源节点发送的请求发送信令，所述信令携带了源节点的可用子信道集合及源节点需要发送的数据包长度；

获取源节点的可用子信道集合与本节点的可用子信道集合的交集作为预约子信道集合，估计所述预约子信道集合中每个预约子信道的链路质量；

根据每个预约子信道的链路质量获取每个预约子信道的数据速率；利用每个预约子信道的数据速率、带宽以及所述数据包长度计算预约子信道集合的有效时间段；

若所述每个预约子信道采用相同的数据速率，则将所述预约子信道集合及所述预约子信道集合的有效时间段携带在清除发送信令中，发送至源节点。

本发明实施例提供了一种时频资源协商方法，包括：

向目的节点发送请求发送信令，所述信令携带了本节点的可用子信道集合以及需要发送的数据包长度，以使目的节点确定出预约子信道集合及有效时间段、和每个预约子信道的数据速率；

接收目的节点发送的清除发送信令，所述清除发送信令携带了所述预约子信道集合及所述预约子信道集合的有效时间段；或所述清除发送信令携带了每个预约子信道的数据速率、预约子信道集合及所述预约子信道集合的有效时间段；

向相邻节点发送携带所述预约子信道集合及所述预约子信道集合的有效时间段的数据传输预留信令。

本发明实施例提供了一种节点设备，包括：

接收单元，用于接收源节点发送的请求发送信令，所述信令携带了源节点的可用子信道集合及源节点需要发送的数据包长度；

第一获取单元，用于获取源节点的可用子信道集合与本节点的可用子信道集合的交集作为预约子信道集合；

估计单元，用于估计所述预约子信道集合中每个预约子信道的链路质量；

第二获取单元，用于根据每个预约子信道的链路质量获取每个预约子信道的数据速率；

计算单元，用于根据每个预约子信道的数据速率、带宽以及所述数据包长度计算所述预约子信道集合的有效时间段；

发送单元，用于当所述每个预约子信道采用相同的数据速率时，将所述预约子信道集合及所述预约子信道集合的有效时间段携带在清除发送信令中，发送至源节点；当所述每个预约子信道采用不相同的数据速率时，将每个预约子信道的数据速率以及所述预约子信道集合、有效时间段携带在清除发送信令中，并发送至源节点。

本发明实施例提供了一种节点设备，包括：

第一发送单元，用于向目的节点发送请求发送信令，所述信令携带了本节点的可用子信道集合以及需要发送的数据包长度，以使目的节点确定出预约子信道集合、每个预约子信道的数据速率及所述预约子信道集合的有效时间段；

接收单元，用于接收目的节点发送的清除发送信令，所述清除发送信令携带了所述预约子信道集合及有效时间段；或所述清除发送信令携带了每个预约子信道的数据速率、预约子信道集合及所述预约子信道集合的有效时间段；

第二发送单元，用于向相邻节点发送携带所述预约子信道集合及有效时间段的数据传输预留信令。

本发明实施例提供了一种时频资源协商系统，包括第一节点设备和第二节点设备；

所述第一节点设备，用于向第二节点设备发送请求发送信令，所述信令携带了所述第一节点设备的可用子信道集合以及需要发送的数据包长度，以使第二节点设备确定出预约子信道集合及有效时间段、每个预约子信道的数据速率；接收第二节点设备发送的清除发送信令；向相邻节点发送携带所述预约子信道集合及有效时间段的数据传输预留信令;

所述第二节点设备，用于接收第一节点设备发送的请求发送信令；获取第一节点设备的可用子信道集合与本节点的可用子信道集合的交集作为预约子信道集合，估计每个预约子信道的链路质量；根据每个预约子信道的链路质量获取每个预约子信道的数据速率；利用每个预约子信道的数据速率、带宽以及所述数据包长度计算预约子信道集合的有效时间段；若所述每个预约子信道的数据速率相同，则将所述预约子信道集合及有效时间段携带在清除发送信令中，发送至第一节点设备；若所述每个预约子信道的数据速率不相同，则将每个预约子信道的数据速率以及所述预约子信道集合、有效时间段携带在清除发送信令中，发送至第一节点设备。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例中，通过将源节点的可用子信道集合与本节点的可用子信道集合取交集作为预约子信道集合，得到了与源节点之间的可用频率资源；并且对预约子信道进行链路质量估计，选择预约子信道合适的数据速率，进而计算预约子信道集合的有效时间段，得到了与源节点之间的时间资源。本发明实施例可以根据预约子信道的链路质量，为预约子信道选择合适的数据速率，这样可以预约合适的有效时间段，从而提高频谱利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中提供的一种时频资源协商方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种计算预约子信道集合的有效时间段的方法流程示意图；

图3为本发明实施例中提供的又一种时频资源协商方法的流程示意图；

图4为本发明实施例中提供的另一种时频资源协商方法的流程示意图；

图5为本发明实施例中提供的一种节点设备结构示意图；

图6为本发明实施例中提供的一种估计单元的结构示意图；

图7为本发明实施例中提供的一种第二获取单元的结构示意图；

图8为本发明实施例中提供的一种计算单元的结构示意图；

图9为本发明实施例中提供的另一种节点设备的结构示意图；

图10为本发明实施例中提供的另一种计算单元的结构示意图；

图11为本发明实施例中提供的一种时频资源协商系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1，图1为本发明实施例一提供的一种时频资源协商方法的流程示意图。如图1所示，该方法可以包括步骤：

101：接收源节点发送给本节点的RTS信令，该RTS信令携带源节点的可用子信道集合及源节点需要发送的数据包长度；

其中，源节点可以将可用的频率资源划分为若干个子信道，源节点可以在每个可用子信道上发送RTS前导，或者仅选择一个可用子信道发送RTS前导，以使本节点可以根据RTS前导获得同步，并估计预约子信道的链路质量。

其中，在一个实施例中，每个预约子信道上的RTS前导是在发送RTS信令的同时，在可用子信道集合中的每个可用子信道上发送的，也就是说，每个可用子信道上都会存在RTS前导。在另一个实施例中，也可以仅选择一个可用子信道发送RTS前导。

其中，RTS前导中用于同步的序列可以采用等幅零自相关特性（CAZAC，Constant Amplitude Zero Autocorrelation codes）序列。CAZAC序列可以实现RTS信令的同步，以及减小峰均功率比（PAPR，Peak-to-Average Power Ratio）;RTS前导中用于链路质量估计的序列可以采用伪噪声序列(PN)序列。

也可以采用PN序列设计同步序列和链路质量估计序列。设计一个和OFDM子载波数目相同的PN序列，将用于发送子同步的子信道中的奇数载波上元素置为零。将不个用子载波上的元素置为零，构成前导。也可以仅发送同步部分的前导，其他元素都置为零。

本节点可以在工作频段内滤出每个子信道信号，若源节点发送的RTS信令携带了本节点的（MAC，Media Access Control）地址，则解析源节点发送的RTS信令，即可获得源节点的可用子信道集合及源节点需要发送的数据包长度的RTS信令。

102：确定预约子信道集合；

其中，可以将源节点的可用子信道集合与本节点的可用子信道集合的交集作为预约子信道集合；或者，

预约子信道集合也可以为源节点的可用子信道集合与本节点的可用子信道集合的交集的子集。

103：估计预约子信道中每个预约子信道的链路质量，根据预约子信道的链路质量获取预约子信道的数据速率；

当每个数据包在不同的子信道上采用相同的数据速率时，根据接收到RTS信令的子信道上RTS前导的平均信噪比（SNR，Signal to Noise Ratio）估计预约子信道的链路质量。

当每个数据包在不同的子信道上采用不相同的数据速率时，根据每个预约子信道上RTS前导的平均SNR估计预约子信道的链路质量。

举例来说，本节点可以确定每个预约子信道的链路质量所属的信噪比范围；从信噪比范围与数据速率对应关系中选择每个预约子信道的数据速率。

104：利用每个预约子信道的数据速率、带宽以及上述的数据包长度计算预约子信道集合的有效时间段；

举例来说，上述步骤104的执行可以采用图2所示的方法。请一并参阅图2，图2为本发明实施例一提供的一种计算预约子信道集合的有效时间段的方法流示意图。如图2所示，该方法可以包括步骤：

201：分别获取每个预约子信道的数据速率与带宽的乘积；

202：将每个预约子信道的数据速率与带宽的乘积进行累加，得到累加值；

203：将上述数据包长度除以上述累加值，得到预约子信道集合的有效时间段。

进一步地，可以将得到的有效时间段取整数个符号时间，作为传输时间。

当每个数据包在不同的子信道上采用相同的数据速率时，上述过程简化为数据包长度除以预约子信道的数据速率与预约子信道集合的总带宽的乘积。

105：若每个预约子信道采用相同的数据速率，则将预约子信道集合及预约子信道集合的有效时间段携带在CTS信令中，发送至源节点;若每个预约子信道采用不相同数据速率，则将每个预约子信道的数据速率以及预约子信道集合、预约子信道集合的有效时间段携带在CTS信令中，并发送至源节点。

当每个数据包在不同的子信道上采用不相同的数据速率时，则CTS信令中还需要携带每个预约子信道的数据速率。

其中，本节点可以选择预约子信道集合中的任意一个预约子信道来发送CTS信令。

优选地，本发明实施例提供的时频资源协商方法可以在上述步骤101之前，还包括步骤：

监听工作频段内的空闲子信道，将空闲子信道构造成本节点的可用子信道集合。

举例来说，本节点可以在空闲状态下对工作频段内的每个子信道进行监听，如果监听到子信道上有授权用户，或者监听到子信道已经被相邻节点预约，则表示该子信道已经被占用，无法使用；反之，表示该子信道空闲，可以使用。将空闲的子信道组合一起，可以构造成本节点的可用子信道集合。

源节点通过接收本节点发送的CTS信令计算出每个预约子信道的数据速率，或者源节点通过接收本节点发送的CTS信令获知每个预约子信道的数据速率之后，将预约子信道集合以及有效时间段携带在DTS中发送给周围相邻节点，向周围相邻节点告知源节点在有效时间段内需要使用预约子信道，避免发生冲突；紧接着源节点可以在有效时间段内按照每个预约子信道的数据速率在每个预约子信道上进行数据发送；如果本节点成功的接收了源节点发送的数据，则回复ACK消息给源节点。

上述对本发明实施例一提供的一种时频资源方法进行了介绍，本发明实施例中，通过将源节点的可用子信道集合与本节点的可用子信道集合取交集作为预约子信道集合，得到了与源节点之间的可用频率资源；并且对每个预约子信道进行链路质量估计，选择每个预约子信道合适的数据速率，进而计算预约子信道集合的有效时间段，得到了与源节点之间的时间资源。本发明实施例可以根据预约子信道的链路质量，为预约子信道选择合适的数据速率，这样可以预约合适的有效时间段，从而提高频谱利用率。

实施例二：

请参阅图3，图3为本发明实施例二提供的一种时频资源协商方法的流程示意图。如图3所示，该方法可以包括步骤：

301：向目的节点发送RTS信令，该RTS信令携带了本节点的可用子信道集合以及需要发送的数据包长度，以使目的节点确定出预约子信道集合及有效时间段、和每个预约子信道的数据速率；

举例来说，本节点可以在每个可用子信道上发送RTS前导，或者仅选择一个可用子信道发送RTS前导，以使目的节点可以根据RTS前导获得同步，并估计预约子信道的链路质量。

其中，在一个实施例中，每个预约子信道上的RTS前导是在发送RTS信令的同时，在可用子信道集合中的每个可用子信道上发送的，也就是说，每个可用子信道上都会存在RTS前导。在另一个实施例中，也可以仅选择一个可用子信道发送RTS前导。

其中，RTS前导中用于同步的序列可以采用CAZAC序列。CAZAC序列可以实现RTS信令的同步，以及减小PAPR;RTS前导中用于链路质量估计的序列可以采用PN序列。

也可以采用PN序列设计同步序列和链路质量估计序列。设计一个和OFDM子载波数目相同的PN序列，将用于发送子同步的子信道中的奇数载波上元素置为零。将不个用子载波上的元素置为零，构成前导。也可以仅发送同步部分的前导，其他元素都置为零。

其中，目的节点获取本节点的可用子信道集合与目的节点的可用子信道集合的交集作为预约子信道集合；

根据接收到请求发送信令的子信道上RTS前导的平均SNR，估计预约子信道的链路质量；或者，根据每个预约子信道上RTS前导的平均SNR，估计每个预约子信道的链路质量;

确定每个预约子信道的链路质量所属的SNR范围,从SNR范围与数据速率对应关系中选择每个预约子信道的数据速率。

302：接收目的节点发送的CTS信令，该CTS信令携带了预约子信道集合及预约子信道集合的有效时间段；或CTS信令携带了每个预约子信道的数据速率、预约子信道集合及预约子信道集合的有效时间段；

当每个数据包在不同的子信道上采用不相同的数据速率时，该CTS信令携带了每个预约子信道的数据速率、预约子信道集合及有效时间段；

当每个数据包在不同的子信道上采用相同的数据速率时，该CTS信令携带了预约子信道集合及有效时间段；

可以通过计算获得每个预约子信道的数据速率，计算过程如下：

将每个预约子信道的带宽进行累加，得到总带宽；将上述数据包长度除以该总带宽与有效时间段的乘积，即可得到每个预约子信道的数据速率。

303：向相邻节点发送携带上述预约子信道集合及有效时间段的DTS信令。

其中，本节点可以选择预约子信道集合中的任意一个预约子信道来发送DTS信令。

优选地，本发明实施例提供的时频资源协商方法可以在上述步骤301之前，还包括步骤：

监听工作频段内的空闲子信道，将空闲子信道构造成本节点的可用子信道集合。

举例来说，本节点可以在空闲状态下对工作频段内的每个子信道进行监听，如果监听到子信道上有授权用户，或者监听到子信道已经被相邻节点预约，则表示该子信道已经被占用，无法使用；反之，表示该子信道空闲，可以使用。将空闲的子信道组合一起，可以构造成本节点的可用子信道集合。

本节点通过接收本节点发送的CRS信令计算出每个预约子信道的数据速率，或者本节点通过接收本节点发送的CRS信令获知每个预约子信道的数据速率之后，执行步骤303，向周围相邻节点告知本节点在有效时间段内需要使用预约子信道，避免发生冲突；紧接着本节点可以在有效时间段内按照每个预约子信道的数据速率在每个预约子信道上进行数据发送；如果目的节点成功的接收了本节点发送的数据，则目的节点回复ACK消息给本节点。

上述对本发明实施例二提供的一种时频资源方法进行了介绍，本发明实施例中，目的节点可以向本节点发送携带预约子信道集合及有效时间段的CTS信令，由本节点计算出每个预约子信道的数据速率；或者目的节点可以在CTS信令中进一步携带每个预约子信道的数据速率，以使本节点可以直接获知每个预约子信道的数据速率；这样，本节点可以获知与目的节点之间的可用时频资源，可以在可用时频资源内按照每个预约子信道的数据速率发送数据，从而提高频谱利用率。

实施例三：

请参阅图4，图4为本发明实施例三提供的一种时频资源协商方法的流程示意图。本实施例假设认知无线电网络中物理层采用正交频分复用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术。在OFDM技术中，N个子载波将整个工作频段划分成为N个正交的子信道，每个节点的可用频谱资源为整个工作频段的子集。如图5所示，该方法可以包括步骤：

401：源节点监听工作频段内的空闲子信道，构造源节点的可用子信道集合；

源节点在空闲时监听OFDM符号覆盖的整个工作频段，并且判断每个子信道的状态是否为空闲。比如，如果监听到子信道中有授权用户，或者监听到子信道已经被相邻节点通过RTS信令或CTS信令预约，则表示该子信道已经被占用，无法使用；反之，表示该子信道空闲，可以使用。将空闲的子信道组合一起，可以构造源节点的可用子信道集合。

402：向目的节点发送RTS信令，该RTS信令携带了源节点的可用子信道集合以及需要发送的数据包长度；

其中，可用子信道集合可以采用位图（bitmap）来表示，也可以用频率（f0,f0+Δf）来表示；数据包长度不能超过系统预设最大包长。

源节点有数据包需要发送时，向目的节点发送RTS信令，该RTS信令携带源节点的可用子信道集合。为了确定实际数据传输的时间，RTS信令中需要携带需要传的数据包长度。为了确定源节点和目的节点，还可以携带源节点MAC地址和目的节点MAC地址。RTS信令格式如下表1所示：

表1

为了避免授权用户的干扰，源节点可以仅选择一个可用子信道发送RTS信令，向目的节点发送RTS信令后，源节点进入等待目的节点回复CTS信令的状态；进一步地，如果在预定时延后源节点没有收到目的节点回复的CTS信令，源节点认为该子信道对于目的节点而言点不可使用，可以将该子信道从可用子信道集合中删除。源节点在可用子信道集合中选择下一个可用子信道来发送RTS信令，等待成功接收目的节点回复的CTS信令。

403：目的节点接收源节点发送的RTS信令，确定出预约子信道集合及有效时间段、每个预约子信道的数据速率；

目的节点可以在每个子信道上寻找源节点发送的RTS信令，并在寻找到RTS信令之后，将该RTS信令所携带的源节点的可用子信道集合与目的节点的可用子信道集合的取交集，该交集作为目的节点与源节点之间的预约子信道集合；

举例来说，目的节点可以根据每个预约子信道上的RTS前导，分别估计每个预约子信道的链路质量。其中，每个预约子信道上的RTS前导是由源节点在发送RTS信令的同时，在可用子信道集合中的每个可用子信道上发送的，也就是说，每个可用子信道上都会存在RTS前导。

其中，RTS前导中用于同步的序列可以采用等幅零自相关特性（CAZAC，Constant Amplitude Zero Autocorrelation codes）序列。CAZAC序列可以实现RTS信令的同步，以及减小峰均功率比（PAPR，Peak-to-Average Power Ratio）;RTS前导中用于链路质量估计的序列可以采用伪噪声序列(PN)序列。

也可以采用PN序列设计同步序列和链路质量估计序列。设计一个和OFDM子载波数目相同的PN序列，将用于发送子同步的子信道中的奇数载波上元素置为零。将每个用子载波上的元素置为零，构成前导。也可以仅发送同步部分的前导，其他元素都置为零。

需要说明的是，根据各预约子信道上的RTS前导，分别估计每个预约子信道的链路质量是本领域技术人员公知的常识，本发明实施例在此不作详细介绍。

其中，目的节点在分别估计每个预约子信道的链路质量之后，可以确定出每个预约子信道的链路质量所属的链路质量范围，然后从预设的链路质量范围与数据速率对应关系中选择每个预约子信道的数据速率；

目的节点在选择出每个预约子信道的数据速率，可以利用每个预约子信道的数据速率、每个预约子信道的带宽以及上述的数据包长度计算预约子信道集合的有效时间段。例如，分别获取每个预约子信道的数据速率与带宽的乘积，将每个预约子信道的数据速率与带宽的乘积进行累加，得到累加值；将上述数据包长度除以上述累加值，即可得到预约子信道集合的有效时间段。

404：目的节点发送CTS信令至源节点，该CTS信令携带了预约子信道集合及有效时间段、每个预约子信道的数据速率；

CTS信令格式如下表2所示：

表2

405：源节点接收到目的节点发送的CTS信令后，解析该CTS信令，获知预约的有效时间段、预约子信道集合以及每个预约子信道的数据速率；

406：源节点发送携带有效时间段、预约子信道集合的DTS信令，通知相邻节点。

DTS信令格式如下表3所示：

表3

源节点在获知预约的有效时间段、预约子信道集合以及每个预约子信道的数据速率之后，执行步骤406，向周围相邻节点告知源节点需要在有效时间段内使用预约子信道，避免发生冲突；

紧接着源节点可以在有效时间段内按照每个预约子信道的数据速率在每个预约子信道上进行数据发送；如果目的节点成功的接收了源节点发送的数据，则目的节点回复ACK消息至源节点。

另外，在本发明另一个实施例中，目的节点可以根据一个预约子信道上的RTS前导，估计该预约子信道的链路质量，并作为每个预约子信道的链路质量；这样上述的步骤403中发送的CTS信令可以仅携带预约子信道集合及有效时间段；源节点接收到目的节点发送的CTS信令后，需要计算出每个预约子信道的数据速率，其中，每个预约子信道的数据速率是相同的。

例如，源节点可以将每个预约子信道的带宽进行累加，得到总带宽；将上述数据包长度除以该总带宽与有效时间段的乘积，即可得到每个预约子信道的数据速率。

上述对本发明实施例三提供的一种时频资源方法进行了介绍，本发明实施例中，通过将源节点的可用子信道集合与本节点的可用子信道集合取交集作为预约子信道集合，得到了与源节点之间的可用频率资源；并且对每个预约子信道进行链路质量估计，选择每个预约子信道合适的数据速率，进而计算预约子信道集合的有效时间段，得到了与源节点之间的时间资源。本发明实施例可以根据预约子信道的链路质量，为预约子信道选择合适的数据速率，这样可以预约合适的有效时间段，从而提高频谱利用率。

实施例四：

请参阅图5，图5为本发明实施例四提供的一种节点设备的结构示意图。如图5所示，该节点设备可以包括：

接收单元501，用于接收源节点发送的RTS信令，该RTS信令携带了源节点的可用子信道集合及源节点需要发送的数据包长度；

其中，源节点可以将可用频率资源划分为若干个子信道，源节点可以在每个可用子信道上发送RTS前导，或者仅选择一个可用子信道发送RTS前导，以使本节点可以根据RTS前导获得同步，并估计预约子信道的链路质量。

第一获取单元502，用于获取源节点的可用子信道集合与本节点的可用子信道集合的交集作为预约子信道集合；

进一步地，预约子信道集合也可以为源节点的可用子信道集合与本节点的可用子信道集合的交集的子集。

估计单元503，用于估计上述预约子信道集合中每个预约子信道的链路质量；

第二获取单元504，用于根据每个预约子信道的链路质量获取每个预约子信道的数据速率；

计算单元505，用于根据每个预约子信道的数据速率、带宽以及上述数据包长度计算预约子信道集合的有效时间段；

发送单元506，用于当每个预约子信道采用相同的数据速率时，将预约子信道集合及预约子信道集合的有效时间段携带在CTS信令中，发送至源节点；当每个预约子信道采用不相同的数据速率时，将每个预约子信道的数据速率以及预约子信道集合、有效时间段携带在CTS信令中，并发送至源节点。

如图5所示，本发明实施例提供的节点设备还可以还包括：

监听单元507，用于在接收单元501接收源节点发送的RTS信令之前，监听工作频段内的空闲子信道，将空闲子信道构造成本节点的可用子信道集合。

请一并参阅图6，图6为本发明实施例四提供的一种估计单元的结构示意图，如图6所示，估计单元503可以包括：

第一估计子单元5031，用于根据接收到发送请求发送信令的子信道上前导的平均信噪比，估计预约子信道的链路质量；

第二估计子单元5032，用于根据每个预约子信道上前导的平均信噪比，估计每个预约子信道的链路质量。

请一并参阅图7，图7为本发明实施例四提供的一种第二获取单元的结构示意图，如图7所示，第二获取单元504可以包括：

确定子单元5041，用于确定每个预约子信道的链路质量所属的SNR范围；

选择子单元5042，用于从SNR范围与数据速率对应关系中选择每个预约子信道的数据速率。

请一并参阅图8，图8为本发明实施例四提供的一种计算单元的结构示意图，如图8所示，计算单元505可以包括：

乘法子单元5051，用于分别获取每个预约子信道的数据速率与带宽的乘积；

加法子单元5052，用于将每个预约子信道的数据速率与带宽的乘积进行累加，得到累加值；

除法子单元5053，用于将上述数据包长度除以所述累加值，得到预约子信道集合的有效时间段。

上述对本发明实施例四提供的一种节点设备进行了介绍，本发明实施例提供的节点设备通过将源节点的可用子信道集合与本节点的可用子信道集合取交集作为预约子信道集合，得到了与源节点之间的可用频率资源；并且对每个预约子信道进行链路质量估计，选择每个预约子信道合适的数据速率，进而计算预约子信道集合的有效时间段，得到了与源节点之间的时间资源。本发明实施例可以根据预约子信道的链路质量，为预约子信道选择合适的数据速率，这样可以预约合适的有效时间段，从而提高频谱利用率。

实施例五：

请参阅图9，图9为本发明实施例五提供的一种节点设备的结构示意图。如图9所示，该节点设备900可以包括：

第一发送单元901，用于向目的节点发送RTS信令，其中，RTS信令携带了本节点的可用子信道集合以及需要发送的数据包长度，以使目的节点确定出预约子信道集合、每个预约子信道的数据速率及预约子信道集合的有效时间段；

接收单元902，用于接收目的节点发送的CTS信令，其中，CTS信令携带了预约子信道集合及有效时间段；或CTS信令携带了每个预约子信道的数据速率、预约子信道集合及预约子信道集合的有效时间段；

第二发送单元903，用于向相邻节点发送携带上述预约子信道集合及有效时间段的数据传输预留信令。

如图9所示，本发明实施例提供的节点设备还可以还包括：

监听单元904，用于在第一发送单元901向目的节点发送RTS信令之前，监听工作频段内的空闲子信道，并将空闲子信道构造成本节点的可用子信道集合。

如图9所示，本发明实施例提供的节点设备还可以还包括：

计算单元905，用于当CTS信令仅携带预约子信道集合及有效时间段时，根据每个预约子信道的带宽、有效时间段、数据包长度来计算每个预约子信道的数据速率；其中，每个预约子信道的数据速率相同。

请一并参阅图10，图10为本发明实施例五提供的一种计算单元的结构示意图，如图10所示，计算单元905可以包括：

加法子单元9051，用于将每个预约子信道的带宽进行累加，得到总带宽；

除法子单元9052，用于将上述数据包长度除以上述总带宽与有效时间段的乘积，得到每个预约子信道的数据速率。

上述对本发明实施例五提供的一种节点设备进行了介绍，本发明实施例提供的节点设备可以通过接收目的节点发送的携带预约子信道集合及有效时间段的CTS信令，计算出每个预约子信道的数据速率；或者通过接收目的节点发送的携带预约子信道集合及有效时间以及每个预约子信道的数据速率的CTS信令来获知每个预约子信道的数据速率。这样，节点设备可以获知与目的节点之间的可用时频资源，可以在可用时频资源内按照每个预约子信道的数据速率发送数据，从而提高频谱利用率。

实施例六：

请参阅图11，图11为本发明实施例六提供的一种时频资源协商系统的结构示意图。如图11所示，该系统可以包括：

第一节点设备1101和第二节点设备1102；

其中，第一节点设备1101，用于向第二节点设备1102发送RTS信令，其中，该RTS信令携带了第一节点设备1101的可用子信道集合以及需要发送的数据包长度，以使第二节点设备1102确定出预约子信道集合及有效时间段、每个预约子信道的数据速率；

接收第二节点设备1102发送的CTS信令，向相邻节点发送携带上述预约子信道集合及有效时间段的DTS信令;

其中，第二节点设备1102，用于接收第一节点设备1101发送的RTS信令；获取第一节点设备1101的可用子信道集合与本节点的可用子信道集合的交集作为预约子信道集合，估计每个预约子信道的链路质量；根据每个预约子信道的链路质量获取每个预约子信道的数据速率；利用每个预约子信道的数据速率、带宽以及上述数据包长度计算预约子信道集合的有效时间段；

若每个预约子信道的数据速率相同，则将预约子信道集合及有效时间段携带在CTS信令中，发送至第一节点设备1101；若每个预约子信道的数据速率不相同，则将每个预约子信道的数据速率以及预约子信道集合、有效时间段携带在CTS信令中，发送至第一节点设备1101。

第一节点设备1101如果接收到第二节点设备发送的CTS信令仅携带了预约子信道集合及有效时间段，则第一节点设备1101可以利用每个预约子信道的带宽、所述有效时间段、数据包长度来计算每个预约子信道的数据速率；所述每个预约子信道的数据速率相同。

例如，第一节点设备1101通过预约子信道集合可以获知每个预约子信道的带宽，将每个预约子信道的带宽进行累加，可以得到总带宽；将上述数据包长度除以该总带宽与有效时间段的乘积，即可得到每个预约子信道的数据速率，此时，每个预约子信道的数据速率是相同的。

第一节点设备1101在获知预约的有效时间段、预约子信道集合以及每个预约子信道的数据速率之后，将向周围相邻节点告知第一节点设备1101需要在有效时间段内使用预约子信道，避免发生冲突；紧接着第一节点设备1101可以在有效时间段内按照每个预约子信道的数据速率在每个预约子信道上进行数据发送；如果第二节点设备1102成功的接收了源节点发送的数据，则第二节点设备1202回复ACK消息至第一节点设备1101。

上述对本发明实施例六提供的一种时频资源协商系统进行了介绍，本发明实施例提供的系统中，第一节点设备可以通过接收第二节点设备发送的携带预约子信道集合及有效时间段的CTS信令，计算出每个预约子信道的数据速率；或者通过接收第二节点设备发送的携带预约子信道集合及有效时间以及每个预约子信道的数据速率的CTS信令来获知每个预约子信道的数据速率。这样，第一节点设备可以获知与第二节点设备之间的可用时频资源，可以在可用时频资源内按照每个预约子信道的数据速率发送数据，从而提高频谱利用率。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取器（RAM，Random-AccessMemory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上对本发明实施例所提供的一种时频资源协商方法及系统、节点设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种时频资源协商方法，其特征在于，包括：

接收源节点发送的请求发送信令，所述信令携带了源节点的可用子信道集合及源节点需要发送的数据包长度；

获取源节点的可用子信道集合与本节点的可用子信道集合的交集作为预约子信道集合，并根据请求发送信令前导估计所述预约子信道集合中每个预约子信道的链路质量；

确定每个预约子信道的链路质量所属的信噪比范围，并从所述信噪比范围与数据速率对应关系中选择每个预约子信道的数据速率；利用每个预约子信道的数据速率、带宽以及所述数据包长度计算预约子信道集合的有效时间段；

若所述每个预约子信道采用相同的数据速率，则将所述预约子信道集合及所述预约子信道集合的有效时间段携带在清除发送信令中，发送至源节点；

若所述每个预约子信道采用不相同数据速率，则将每个预约子信道的数据速率以及所述预约子信道集合、所述预约子信道集合的有效时间段携带在清除发送信令中，并发送至源节点；

其中，当每个数据包在不同的子信道上采用不相同的数据速率时，所述利用每个预约子信道的数据速率、带宽以及所述数据包长度计算预约子信道集合的有效时间段包括：

分别获取每个预约子信道的数据速率与带宽的乘积；

将每个预约子信道的数据速率与带宽的乘积进行累加，得到累加值；

将所述数据包长度除以所述累加值，得到预约子信道集合的有效时间段；

当每个预约子信道采用相同的数据速率时，所述利用每个预约子信道的数据速率、带宽以及所述数据包长度计算预约子信道集合的有效时间段包括：

所述数据包长度除以预约子信道的数据速率与所述预约子信道集合的总带宽的乘积，得到所述预约子信道集合的有效时间段。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据请求发送信令前导估计所述预约子信道集合中每个预约子信道的链路质量包括：

根据接收到所述请求发送信令的子信道上的请求发送信令前导的平均信噪比，估计预约子信道的链路质量；

或者，根据每个预约子信道上的请求发送信令前导的平均信噪比，估计每个预约子信道的链路质量。

3.一种时频资源协商方法，其特征在于，包括：

向目的节点发送请求发送信令，所述信令携带了本节点的可用子信道集合以及需要发送的数据包长度，以使目的节点确定出预约子信道集合及有效时间段、和每个预约子信道的数据速率；

接收目的节点发送的清除发送信令，当每个数据包在不同的子信道上采用相同的数据速率时，所述清除发送信令携带了所述预约子信道集合及所述预约子信道集合的有效时间段；或当每个数据包在不同的子信道上采用不相同的数据速率时，所述清除发送信令携带了每个预约子信道的数据速率、预约子信道集合及所述预约子信道集合的有效时间段；

向相邻节点发送携带所述预约子信道集合及所述预约子信道集合的有效时间段的数据传输预留信令。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

在发送请求发送信令的子信道上发送请求发送信令前导；

或者，在每个可用子信道上发送请求发送信令前导。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述清除发送信令仅携带预约子信道集合及有效时间段，所述方法还包括：

利用每个预约子信道的带宽、所述有效时间段、数据包长度来计算每个预约子信道的数据速率；所述每个预约子信道的数据速率相同；

其中，所述利用每个预约子信道的带宽、所述有效时间段、数据包长度来计算每个预约子信道的数据速率包括：

将每个预约子信道的带宽进行累加，得到总带宽；

将所述数据包长度除以所述总带宽与有效时间段的乘积，得到每个预约子信道的数据速率。

6.一种节点设备，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收源节点发送的请求发送信令，所述信令携带了源节点的可用子信道集合及源节点需要发送的数据包长度；

第一获取单元，用于获取源节点的可用子信道集合与本节点的可用子信道集合的交集作为预约子信道集合；

估计单元，用于根据请求发送信令前导估计所述预约子信道集合中每个预约子信道的链路质量；

第二获取单元，用于根据每个预约子信道的链路质量获取每个预约子信道的数据速率；其中，所述第二获取单元具体包括：确定子单元，用于确定每个预约子信道的链路质量所属的信噪比范围；选择子单元，用于从信噪比范围与数据速率对应关系中选择每个预约子信道的数据速率；

计算单元，用于根据每个预约子信道的数据速率、带宽以及所述数据包长度计算所述预约子信道集合的有效时间段；

发送单元，用于当所述每个预约子信道采用相同的数据速率时，将所述预约子信道集合及所述预约子信道集合的有效时间段携带在清除发送信令中，发送至源节点；当所述每个预约子信道采用不相同的数据速率时，将每个预约子信道的数据速率以及所述预约子信道集合、有效时间段携带在清除发送信令中，并发送至源节点；

其中，所述计算单元包括：

乘法子单元，用于分别获取每个预约子信道的数据速率与带宽的乘积；

加法子单元，用于将每个预约子信道的数据速率与带宽的乘积进行累加，得到累加值；

除法子单元，用于将所述数据包长度除以所述累加值，得到预约子信道集合的有效时间段。

7.如权利要求6所述的节点设备，其特征在于，所述估计单元包括：

第一估计子单元，用于根据接收到所述请求发送信令的子信道上前导的平均信噪比，估计预约子信道的链路质量；

第二估计子单元，用于根据每个预约子信道上前导的平均信噪比，估计每个预约子信道的链路质量。

8.一种节点设备，其特征在于，包括：

第一发送单元，用于向目的节点发送请求发送信令，所述信令携带了本节点的可用子信道集合以及需要发送的数据包长度，以使目的节点确定出预约子信道集合、每个预约子信道的数据速率及所述预约子信道集合的有效时间段；

接收单元，用于接收目的节点发送的清除发送信令，所述清除发送信令携带了所述预约子信道集合及有效时间段；或所述清除发送信令携带了每个预约子信道的数据速率、预约子信道集合及所述预约子信道集合的有效时间段；

第二发送单元，用于向相邻节点发送携带所述预约子信道集合及有效时间段的数据传输预留信令。

9.如权利要求8所述的节点设备，其特征在于，若所述清除发送信令仅携带预约子信道集合及有效时间段，则所述节点设备还包括：

计算单元，用于根据每个预约子信道的带宽、所述有效时间段、数据包长度来计算每个预约子信道的数据速率；所述每个预约子信道的数据速率相同；

其中，所述计算单元包括：

加法子单元，用于将每个预约子信道的带宽进行累加，得到总带宽；

除法子单元，用于将所述数据包长度除以所述总带宽与有效时间段的乘积，得到每个预约子信道的数据速率。

10.一种时频资源协商系统，其特征在于，包括第一节点设备和第二节点设备；

所述第一节点设备，用于向第二节点设备发送请求发送信令，所述信令携带了所述第一节点设备的可用子信道集合以及需要发送的数据包长度，以使第二节点设备确定出预约子信道集合及有效时间段、每个预约子信道的数据速率；接收第二节点设备发送的清除发送信令；向相邻节点发送携带所述预约子信道集合及有效时间段的数据传输预留信令;

所述第二节点设备，用于接收第一节点设备发送的请求发送信令；获取第一节点设备的可用子信道集合与本节点的可用子信道集合的交集作为预约子信道集合，估计每个预约子信道的链路质量；根据每个预约子信道的链路质量获取每个预约子信道的数据速率；利用每个预约子信道的数据速率、带宽以及所述数据包长度计算预约子信道集合的有效时间段；若所述每个预约子信道的数据速率相同，则将所述预约子信道集合及有效时间段携带在清除发送信令中，发送至第一节点设备；若所述每个预约子信道的数据速率不相同，则将每个预约子信道的数据速率以及所述预约子信道集合、有效时间段携带在清除发送信令中，发送至第一节点设备。

11.如权利要求10所述的时频资源协商系统，其特征在于，若所述清除发送命令仅携带预约子信道集合及有效时间段，则所述第一节点设备还用于：

利用每个预约子信道的带宽、所述有效时间段、数据包长度来计算每个预约子信道的数据速率；所述每个预约子信道的数据速率相同；

其中，所述利用每个预约子信道的带宽、所述有效时间段、数据包长度来计算每个预约子信道的数据速率，具体包括：

用于将每个预约子信道的带宽进行累加，得到总带宽，并将所述数据包长度除以所述总带宽与有效时间段的乘积，得到每个预约子信道的数据速率。

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