[发明专利]一种适用于OFDM-UWB系统的协作速率自适应传输方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信资源管理技术领域，涉及超宽带UWB通信技术，为一种适用于OFDM-UWB系统的协作速率自适应传输方法。

背景技术

超宽带UWB是一种短距离无线通信技术，具有数据速率高、功率谱密度低、抗多径能力强以及定位精度高等特点。欧洲ECMA标准化组织制定了高速超宽带的物理层和媒体接入层MAC标准ECMA368，其中MAC层负责对接入同一无线媒体的多个用户进行协调。ECMA368标准中规定了两种信道接入协议，分布式预约协议DRP和优先级竞争访问PCA。本发明为在DRP协议下的协作速率自适应方案。

帧交换的基本时间结构为超帧，持续时间为65536us。超帧由256个媒体接入时隙MAS组成，每个MAS持续时间为256us。每个超帧由信标期BP开始，持续1到几个MAS。超帧的结构如图2所示。

MAC信标帧希望被所有的设备接收和监听，因而信标帧的负载使用规定的信标帧速率传输。其它类型的帧使用尽可能高的速率传输，帧头总是使用物理层提供的最低速率传输。负载的传输速率依赖的参数如表1所示。

表1负载传输速率参数

ECMA368标准定义的物理层支持帧的多种速率的传输，由于设备之间的信道条件不断变化，为了满足不同业务的QoS要求，需要MAC协议支持帧的自适应速率传输。目前的研究主要集中在基于竞争的信道接入方案下的速率自适应方案，并不适用于ECMA标准中的基于预留的DRP接入协议。

发明内容

本发明要解决的问题是：现有的速率自适应方法不适用于ECMA标准中的基于预留的DRP接入协议，一种新的速率自适应方法，适用于DRP接入协议，并能获得更好的系统性能。

本发明的技术方案为：一种适用于OFDM-UWB系统的协作速率自适应传输方法，在超宽带UWB通信系统中，基于分布式预约协议DRP进行信道接入，源设备与目的设备进行通信时，根据设备间的信道条件，动态的选择传输方式以及传输速率，包括以下步骤：

1)源设备在每个超帧的信标期发送自己的信标帧并监听邻居设备的信标帧，源设备通过监听邻居设备的信标帧，获得与邻居设备间的信道信息，每个超帧更新一次与邻居设备间的信道信息；

2)源设备根据上层业务类型的数据速率与误帧率要求，以及源设备与目的设备之间的信道情况，查找存储在本地的数据速率、信道情况、误帧率的关系表，判断自身直接传输能否达到数据速率与误帧率要求，若能达到要求，则选择直接传输，使用达到最高吞吐量的速率进行传输，若不能达到要求，则采用协作通信技术，向邻居设备请求进行协作传输；所述协作传输分为协作预约和协作数据传输，在信标期进行协作预约，在数据传送期按照协作预约的结果进行协作数据传输。

步骤2)中所述协作预约为：在源设备的信标期发送包含协作请求信息的信标帧，协作请求信息包括目的设备、业务速率与误帧率要求，邻居设备查找存储在本地的协作情形下设备间信道情况、传输速率、误帧率的关系表，计算自身参与协作可获得的吞吐量，作为协作信息在自己的信标帧中公布，源设备监听所有邻居设备公布的协作信息，获得吞吐量最大的邻居设备作为协作节点，若无邻居设备满足条件，则仍使用直接传输。

所述协作数据传输为：所述协作数据传输为：采用三点协作模型，进行协作的邻居设备作为协作设备；源设备发送数据帧，协作设备采用解码转发方案，解码校验接收到的数据帧，采用CRC校验，如果校验正确，则将接收的数据帧转发至目的设备，目的设备对接收到的源设备与协作的邻居设备的数据帧进行合并，得到完整的数据；如果校验错误，则协作设备不进行转发。

所述上层业务类型包括音频、视频和数据业务。

协作通信技术使具有单根天线的设备获得类似于MIMO系统中的某些增益，其基本思想是在多用户环境中，具有单根天线的设备可以按照一定的方式来共享彼此的天线从而产生一个虚拟MIMO系统，从而获得分集增益。本发明中，当源设备与目的设备之间信道条件较差时，请求邻居设备进行协作，提高系统吞吐量。本发明将协作通信技术与速率自适应方法相结合，能够获得更好的系统性能。