CN101247296A - 一种信标设备及信标状态指示方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种信标设备及信标状态指示方法及系统。所述系统包括多个信标设备，其中分为第一保护设备和第二保护设备，各信标设备在发送信标消息中标识出指示下一超帧是否需要继续发送信标的信标状态，由所述第一保护设备根据所述信标状态决定下一超帧各信标设备发送信标消息的权限。本发明实现了在一个信标设备的一条完整的信标信息未发送完情况下，继续在下一超帧上发送所述信标消息。避免了信标信息完整发送的延迟。

Description

一种信标设备及信标状态指示方法及系统

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种信标设备及信标状态指示方法及系统。

背景技术

随着无线技术的发展，将出现多种无线技术共享一个频段的场景。SP(频谱共享)就是其中一种多种无线技术共享一个频段的系统，该系统包括一个LU(许可用户)系统和一个SU(第二用户)系统，其中，LU系统优先享受该频段的使用；SU系统在保证自身不对LU系统造成影响的前提下使用该频段。

对于短距离的低功率的LU系统，如part 74设备，其无线覆盖半径为500米左右，使用频段的随机性高，SU系统很难有效地保护LU系统，因此对于此类LU系统，除了由SU系统的设备通过无线感知来防止对LU系统的产生干扰外，还需要布置一些信标(beacon)设备来保护LU用户的业务不受到影响。

IEEE 802.22技术(WRAN技术)就是属于一类SU系统，目前对于此类SU系统，业界提出了一个信标技术规范，来保护在电视频段上的低功率LU不受到干扰。下面，简要介绍该技术规范：

为了较好地保护LU设备，需要在LU设备附近设置多个信标设备或者保护设备。信标设备检测和获取LU设备的信道占用信息，并在一个无线空口信道上交换检测到的信道占用信息，并将所述信道占用信息最终传送到SU，例如WRAN设备，SU根据LU设备的信道占用信息开展业务，以避免对LU系统造成干扰。

在所述为保护LU设备而设置的多个信标设备中，首先要选举一个信标设备作为PPD(第一保护设备)，用于对一定范围内信标设备的信标发送进行控制管理；其他的信标设备都归为SPD(第二保护设备)。所述PPD可以合并其他SPD信息，控制其他SPD信标的发送。

如图1所示为信标设备的发送信号的超帧结构，所述超帧结构大致可以分为四部分：

1)同步突发阶段，所述同步突发阶段包括一系列由PPD设备发送的同步突发，每个同步突发由一个同步头和一个递减的指示组成，其中，每个同步突发的指示取值逐一递减，一直从N减到1；

2)信标阶段，所述信标阶段为保护设备发送的信标，信标包括一个同步突发、一个信标PSDU(物理业务数据单位)，其中同步突发的指示等于0，PPD或SPD都可以发送信标以交换LU占用信道信息。

3)Rx period，SPD通过该阶段发送一个RTS(发送请求)通知PPD，希望发送一个信标给PPD；

4)ANP阶段(ACK或者NACK阶段)，PPD在此阶段可以通过ANP发送一个ACK，表示同意在本超帧上的Rx period上发送RTS的SPD在下一超帧的信标阶段发送请求；PPD也可以通过ANP发送一个NACK，表示拒绝在本超帧上的Rx period上发送RTS的SPD在下一超帧的信标阶段发送信标的请求。

图2为信标设备的发送信号的另一种超帧结构，其信标的发送控制与图1不同之处在于：同步阶段和信标阶段同时进行，分别调制到信号的I路和Q路上。

PPD与SPD之间的信息交互的具体实例如图3及图4所示，其中图3为PPD单独向SPD发送信标的过程；图4为SPD在PPD的控制下向PPD发送信标过程。

上述过程对应到超帧的发送上，其过程如图5所示，图5是PPD和SPD设备之间的信息交换的一个过程：

图5-A及5-A1表示了PPD发送同步阶段以及信标，在Rx period上PPD接收到一个SPD发送的RTS，然后PPD在本超帧ANP上发送一个ACK，同意SPD在下一个超帧上发送信标。

图5-B及5-B1表示PPD发送同步阶段，由SPD(被PPD在上一超帧上同意发送信标)发送信标。但是在Rx period上没有接收到一个RTS，所以在ANP上，PPD发送NACK，拒绝在下一个超帧上任何SPD发送信标。

图5-C及5-C1表示在第三个超帧上，PPD设备发送同步阶段，由于上一超帧上没有接收到RTS，因此自行发送信标；如果PPD在Rx period上没有接收到一个RTS，则PPD在ANP上发送NACK，如果PPD在Rx period上接收到一个RTS，则PPD在ANP上发送ACK。

可以看出，在每个Rx period里，每个SPD都需要发送RTS来争取在下一个超帧上向PPD发送数据和业务。如果存在多个SPD在Rx period里面发送RTS，此时将发生冲突，PPD将不允许任何一个SPD在下一个超帧上发送信标。

由此可以看出现有技术的流程不适合于某个SPD和PPD之间的大量信息的交换。如果SPD在一个超帧上不能把保护信息交换到PPD，那么它也需要竞争后续超帧时间来请求发送信息给PPD。如果和其他SPD的RTS冲突，那么其信息完整交换要滞后。

发明内容

本发明提供一种信标设备及信标设备的信标状态指示方法及系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明实施例提供一种信标设备的信标状态指示方法，包括：

信标设备发送携带有指示下一超帧是否需要继续发送信标的信标状态的信标消息；

第一保护设备根据所述信标消息中的信标状态决定下一超帧各信标设备发送信标消息的权限。

本发明实施例提供一种第二保护设备，包括：消息接收/发送模块，用于接收/发送信标消息或竞争请求消息；还包括：

信标状态标识模块，用于在发送的信标消息中标识出指示下一超帧是否需要继续发送信标的信标状态。

本发明实施例提供一种第一保护设备，包括：消息接收/发送模块，用于接收/发送信标消息或竞争请求消息；还包括：

信标状态标识模块，用于在发送的信标消息中标识出指示下一超帧是否需要继续发送信标的信标状态；

信标状态判断模块，用于根据信标消息中携带的信标状态，确定下一超帧各信标设备发送信标的权限；

信标发送指示模块，用于根据信标状态判断模块的判断结果发送信标发送指示给各信标设备，通知各信标设备下一超帧发送信标消息的权限。

本发明实施例还提供一种信标设备的信标状态指示系统，包括多个信标设备，其中分为第一保护设备和第二保护设备，各信标设备在发送信标消息中标识出指示下一超帧是否需要继续发送信标的信标状态，由所述第一保护设备根据所述信标状态决定下一超帧各信标设备发送信标消息的权限。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过在发送的信标消息中增加信标状态内容，使得在一个信标设备的一条完整的信标信息未发送完情况下，继续在下一超帧上发送所述信标消息。避免了信标信息完整发送的延迟。

附图说明

图1为现有技术信标设备发送信号的超帧结构示意图一；

图2为现有技术信标设备发送信号的超帧结构示意图二

图3为现有技术PPD单独向SPD发送信标示意图；

图4为现有技术SPD在PPD控制下向PPD发送信标示意图；

图5-A、图5-A1、图5-B、图5-B1、图5-C及图5-C1为现有技术PPD与SPD之间信息交换过程对应到超帧上的示意图；

图6为本发明所述系统一种实施例架构图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种信标设备的信标状态指示方法，通过在信标的消息中增加一个表示信标状态的字段，来使PPD根据所述状态信息控制各SPD信标消息的发送。所述增加的字段可以设置在信标消息的MAC层内。

下面将结合本发明具体实施例附图进行详细说明。

本实施例通过在超帧中的信标消息的MAC头内加入一个信标状态指示字段来实现，所述字段可以由PPD来设置，也可以由SPD来设置。

所述信标MAC头字段的内容以及格式如下表所示：

上表中各参数内容及含义如下：

参数1(Parameter1)，该信息位中包括：信标版本、优先级、天线高度和设备类型信息；

参数2(Parameter2)，该信息位包括：keepout zone信息，该信息用于指示被保护的半径是否大于500m；

参数3(Parameter3)，该信息位包括天线位置和指示被保护设备还需要占用信道的时间；

发送者标记位(ParentCallsign)，该信息位为信标发送者的标记；

位置信息位(Location)，该信息位用于存储信标发送者的位置信息；

子信道图(SubchannelMap)，该信息位的类型为位图，有效范围为48bits，用于存储保护设备重用的信道掩码；

时间标记位(TimeStamp)，该信息位用于指示信标被发送的时刻；

负载位(Payload)，该信息位用于指示信标承载的信息字节。

在MAC头中增加表示信标状态的字段可以在上述各参数内容中增加，或新增一个表示信标状态的字段，本实施例仅以在Parameter2字段中增加为例进行说明，在其它参数、字段中设置与此类似。

其中Parameter2字段结构如下：

Bits：0-6	7
		Reserved	Keep out zone

其中keep out zone占用1比特，用于指示被保护的半径是否大于500米；其他7比特为保留位；本实施例利用所述保留位中的1个比特来表示信标状态。增加后的字段如下所示：

Bits：0-5	6	7
			Reserved	NST	Keep out zone

其中NST用于指示下一个超帧是否需要继续发送信标。对于PPD，所述的下一超帧为当前帧最近的后续超帧；对于SPD来说，所述下一超帧为PPD确定分给所有SPD发送信标的最近的一个后续超帧。

该标志位可以与Parameter1中的设备类型(device rank)字段结合，使接收该信标的信标设备通过该结合的字段判断下一超帧是否需要发送信标。

设备类型以及NST的取值代表的含义一种实施例描述如下：

信标的设备类型取值为0，表示该信标由SPD发送；

信标的设备类型取值为1，表示该信标由PPD发送；

NST取值为0，表示在下一超帧中发送其他信标设备发送的信标；

NST取值为1，表示在下一超帧中继续发送原信标设备发送的信标；

当然也可以采用如下实施例进行定义：

信标的设备类型取值为0，表示该信标由PPD发送；

信标的设备类型取值为1，表示该信标由SPD发送；

NST取值为0，表示在下一超帧中继续发送原信标设备发送的信标；

NST取值为1，表示在下一超帧中发送其他信标设备发送的信标。

上述各字段取值和信标以及超帧状态的对应关系仅为本发明在本实施例中的情况，在本发明的不同实施例中，其对应关系可以调整。

本实施例在确定设备类型字段、NST字段的取值的含义后，由信标设备即PPD或SPD在发送信标时为各自发送的信标的类型字段和NST字段赋值，以表示信标的状态信息。其中NST标志位与设备类型结合后的不同取值与信标状态的对应关系一种实施例如下所述：

状态1：设备类型取值设置为1，NST取值设置为0；

此时表示超帧中的信标由PPD发送，且该PPD不需要在下一个超帧中继续发送信标，由其他信标设备在下一超帧中发送信标。此种情况多用于PPD信标很少或没有的情形，此时，SPD可以在Rx period上发送RTS，来竞争下一个超帧上发送信标的权限。

状态2：设备类型取值设置为1，NST取值设置为1；

此时表示超帧中的信标由PPD发送，且该PPD需要在下一个超帧中继续发送信标，其他的SPD不能在Rx period上发送RTS，可以优先保证PPD的信息完整的广播出去。

状态3：设备类型取值设置为0，NST取值设置为0；

此时表示超帧中的信标由SPD发送，且该SPD不需要在下一个超帧中继续发送信标，由其他信标设备在下一超帧中发送信标。此种情况多应用于某个SPD发送完一个信标后，没有后续的信标继续发送，此时，其他的SPD可以在Rx period上发送RTS，来竞争下一个超帧上的信标消息发送的权限。

状态4：设备类型取值设置为0，NST取值设置为1；

此时表示超帧中的信标由SPD发送，且该SPD需要在下一个超帧中继续发送信标；此种情况多应用于某个SPD发送一个信标后，还有后续的信标继续发送，其他的信标设备不再在Rx period上发送RTS请求信标发送。这样PPD设备在下一个超帧上的信标发送阶段仍然分给该SPD，继续发布其信标信息。

PPD根据不同信标的状态信息，对下一超帧中信标的发送进行控制，其通过在ANP上发送ACK，GO-ON(继续消息)或NACK进行选择。例如：PPD在ANP上发送ACK，表示同意新的SPD发送信标消息，拒绝原SPD或PPD继续发送消息；PPD在ANP上发送GO-ON消息，表示同意原SPD或PPD继续发送信标消息，拒绝新SPD发送消息。PPD在ANP上发送NACK，表示拒绝所有SPD在下一个超帧上发送信标消息，由PPD本身在下一超帧上发送消息；具体方法如下：

对于所述状态1的情况，即设备类型取值设置为1，NST取值设置为0：

发送信标的PPD不在下一超帧中继续发送信标，因此PPD允许其他SPD向PPD发送RTS，请求在下一超帧中发送信标；

当仅有PPD要求在下一超帧中发送信标时，则PPD直接在下一超帧中发送信标；

当有一个SPD向PPD发送RTS，请求在下一超帧中发送信标时，PPD向该SPD发送ACK消息，同意SPD在下一超帧中发送信标；

当有多个SPD向PPD发送RTS，请求发送信标时，PPD为了避免可能产生的冲突以及由冲突带来的延迟，可以拒绝全部SPD的请求，不允许任何一个SPD在下一个超帧中发送信标，并由PPD本身在下一个超帧中发送一个信标。

对于所述状态2的情况，即设备类型取值设置为1，NST取值设置为1：

为了信标信息的完整发送不被延迟，发送信标的PPD在下一超帧中继续发送信标，PPD拒绝任何发送信标的SPD的请求。

对于所述状态3的情况，设备类型取值设置为0，NST取值设置为0：

PPD允许其他信标设备可以在下一超帧中竞争发送信标；所述的其他信标设备包括一个PPD或多个SPD；

当仅有PPD要求在下一超帧中发送信标时，则PPD直接在下一超帧中发送信标；

当仅有一个SPD请求在下一超帧中发送信标时，该SPD向PPD发送RTS，请求PPD允许其在下一超帧中发送信标，PPD向该SPD发送ACK消息，同意SPD在下一超帧中发送信标；

当有多个SPD同时请求在下一超帧中发送信标时，各SPD均向PPD发送RTS请求，当PPD收到多个SPD发送RTS请求时，PPD为了避免可能产生的冲突以及由冲突带来的延迟，拒绝全部SPD的请求，不允许任何一个SPD在下一个超帧中发送信标，并由PPD本身在下一个超帧中发送一个信标；或在原保护设备需要继续发送信标情况下允许原保护设备继续发送信标。

对于所述状态4的情况，即设备类型取值设置为0，NST取值设置为1：

PPD可以允许在当前超帧中发送信标的SPD在下一个超帧中继续发送信标；

无论在当前超帧发送信标的信标设备发送是否指示下一超帧需要继续发送信标的消息，PPD根据当前发送的信标内容可以判断是否有必要继续发送所述信标消息，此时PPD可以根据判断结果通过在ANP上发送ACK，GO-ON(继续消息)或NACK进行选择。如：PPD在ANP上发送ACK，表示同意新的SPD发送信标消息，拒绝原信标设备继续发送消息；PPD在ANP上发送GO-ON消息，表示同意原信标设备继续发送信标消息，拒绝新信标设备发送消息。PPD在ANP上发送NACK，表示拒绝所有SPD在下一个超帧上发送信标消息，由PPD本身发送消息。

本发明实施例提供一种信标设备的信标状态指示系统，所述系统包括多个信标设备，所述信标设备包括至少一个第一保护设备PPD和至少一个第二保护设备SPD，其一种实施例架构示意图如图6所示，其中包括：

信标状态标识模块，用于在发送的信标消息中标识出信标状态；

所述标识的方法包括：在MAC层中增加相应的表示信标状态的字段，如在MAC头内相应参数中增加所述字段；利用所述字段标识信标状态；

所述信标状态标识模块可以设置于所有信标设备上，包括第一保护设备或第二保护设备；

消息接收/发送模块，用于接收/发送信标消息或RTS。具体功能为：发送RTS或信标状态标识模块标识信标状态后的信标消息；或接收其他信标设备发送的消息，并转发给信标状态判断模块。所述模块设置于所有信标设备上。

信标状态判断模块，用于根据所述信标消息判断信标状态，确定下一超帧各信标设备发送信标的权限；该模块仅设置于第一保护设备PPD上。

信标发送指示模块，用于根据信标状态判断模块的判断结果发送信标发送指示给各信标设备，通知各信标设备下一超帧发送信标消息的权限。所述模块仅设置于第一保护设备上。

综上所述，本发明信标设备通过在发送的信标消息中增加信标状态内容，使得在一个信标设备的一条完整的信标信息未发送完情况下，继续在下一超帧上发送所述信标消息。避免了信标信息完整发送的延迟。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1. 一种信标设备的信标状态指示方法，其特征在于，包括：

信标设备发送携带有指示下一超帧是否需要继续发送信标的信标状态的信标消息；

第一保护设备根据所述信标消息中的信标状态决定下一超帧各信标设备发送信标消息的权限。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的信标设备发送信标消息具体包括：

第一保护设备发送携带有指示下一超帧是否需要继续发送信标的信标状态的信标消息；

所述的下一超帧为当前帧最近的后续超帧。

3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的信标设备发送信标消息具体包括：

第二保护设备发送携带有指示下一超帧是否需要继续发送信标的信标状态的信标消息；

所述下一超帧为第一保护设备确定分给第二保护设备发送信标的最近的一个后续超帧。

4. 根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述在信标消息中携带信标状态的方法包括：在信标消息的MAC头中增加表示信标状态的字段。

5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一保护设备根据所述信标消息中的信标状态决定下一超帧各信标设备发送信标消息的权限的方法包括：

若当前时刻发送信标的信标设备在信标消息中指示请求下一超帧需要继续发送信标时，所述第一保护设备根据所述发送的信标内容判断是否需要继续发送，若需要继续发送，则指示当前超帧中发送信标的信标设备在下一超帧继续发送信标；否则所述第一保护设备决定由其他信标设备在下一超帧发送信标；

若当前时刻发送信标的信标设备在信标消息中指示下一超帧不需要继续发送信标时，所述第一保护设备指示由其他信标设备在下一超帧发送信标。

6. 根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述第一保护设备通过发送同意、继续或拒绝消息来指示在当前超帧发送竞争请求的信标设备在下一超帧中发送信标消息的权限。

7. 根据权利要求6所述的方法，所述第一保护设备指示发送信标权限的方法具体包括：

所述第一保护设备通过发送继续消息，指示在当前超帧中发送信标的信标设备在下一超帧中发送信标消息；

所述第一保护设备通过发送同意消息，指示由新的在下一超帧竞争发送信标的信标设备在下一超帧中发送信标消息；

8. 一种第二保护设备，包括：消息接收/发送模块，用于接收/发送信标消息或竞争请求消息；其特征在于，还包括：

信标状态标识模块，用于在发送的信标消息中标识出指示下一超帧是否需要继续发送信标的信标状态。

9. 一种第一保护设备，包括：消息接收/发送模块，用于接收/发送信标消息或竞争请求消息；其特征在于，还包括：

信标状态标识模块，用于在发送的信标消息中标识出指示下一超帧是否需要继续发送信标的信标状态；

信标状态判断模块，用于根据信标消息中携带的信标状态，确定下一超帧各信标设备发送信标的权限；

信标发送指示模块，用于根据信标状态判断模块的判断结果发送信标发送指示给各信标设备，通知各信标设备下一超帧发送信标消息的权限。

10. 根据权利要求7所述的设备，所述信标状态标识模块标识信标状态的方法包括：在MAC头中增加相应的表示信标状态的字段。

11. 一种信标设备的信标状态指示系统，其特征在于，包括多个信标设备，其中分为第一保护设备和第二保护设备，在发送信标消息中标识出指示下一超帧是否需要继续发送信标的信标状态，由所述第一保护设备根据所述信标状态决定下一超帧各信标设备发送信标消息的权限。

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