CN101997582A - 基于超帧的协作通信方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于超帧的协作通信方法和设备，涉及通信领域，实现互为邻居的设备之间的协作通信，提高了数据传输的效率。基于超帧的协作通信方法包括：广播一个携带有协作通信信息单元的帧，发起协作通信请求；接收邻居设备发送的能够担当中继设备的反馈信息，从发送反馈信息的邻居设备中选择至少一个邻居设备作为中继设备；指示所述中继设备作为数据转发设备。

Description

基于超帧的协作通信方法和设备

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于超帧的协作通信方法和设备。

背景技术

ECMA-368&369(European Computer Manufacturers Association，【电脑】欧洲电脑厂商协会)是WiMedia联盟和欧洲国际计算机制造商协会共同推出的超宽带(Ultra-wideband，简称UWB)技术行业标准，2007年已成为ISO国际标准。其中，以ECMA-368为例，该标准描述了基于多带正交频分复用调制的物理层(PHY)和分布式架构的媒体访问控制层(Media Access Control，简称MAC)的技术规范。

ECMA-368标准在一个信道上，将时间分割成一个个超帧(Super Frame，简称SF)。如图1所示，超帧是时间轴上连续性、周期性的时间间隔，一个超帧为65.536ms，含256个媒体访问时隙(Medium Access Slots，MAS)，每个时隙256μs，网络内的通信设备基于超帧时间安排访问媒体。

超帧总体上分为信标期(Beacon period，简称BP)和数据期(Data period，简称DP)两部分。如图2所示，在BP内的MAS内，设备之间通过信标机制相互感知发现，完成同步、管理、协作和通信协商等工作。DP紧接在BP之后，是设备之间交换、传输数据的时间周期。

信标机制使设备间完全通过在BP内收发信标来实现移动设备的相互控制和管理。每个超帧总是由BP开始，占用1个或多个MAS。BP长度可变，由其作用范围内的设备数量决定。BP内的MAS以85μs为单位细分成信标时隙。所有设备(休眠除外)都会在BP内的某个信标时隙内发送自己的信标，在其他时隙扫描、接收邻居设备的信标，通过解读信标中的内容，实现设备的协作和管理。以一个设备为中心，在其通信覆盖范围内所有的设备构成一个群，称为信标群(beacon group)，信标群内的所有设备都具有相同的信标期的起始时间(Beacon Period Start Time，简称BPST)，因此是相互同步的。一个设备A的邻居设备就是该设备A的信标群内的其它设备。如图3所示，为设备A在第N超帧内的BP情况，它所检测到的邻居设备B、C、D、F和G，连同自身一起构成了它的信标群。

ECMA标准的超帧和信标机制使得设备可以掌握更多的邻居设备的信息。

有些MAC协议，如IEEE802.11、ECMA-368等，同一个信标群的邻居设备之间主要是基于媒质共享和单跳的传输模式，在信道条件不理想的情况下容易造成丢包率和平均包传输延时的增加，导致网络性能下降。

当信道条件不理想，不能满足网络性能需求时，现有技术有以下几种解决方式：

(1)加大设备发射功率以满足质量要求。但是发射功率的增加必将导致引入链路间干扰增加以及设备能量消耗过快等问题。

(2)降低数据发送速率，如ECMA-368中使用链路反馈信息单元(Information Element，简称IE)来调整功率和速率。但是这种方式降低了数据传输的效率。

(3)减少帧的尺寸。对上层的大型数据帧，如ECMA中的MAC层服务数据单元(MAC service data unit，简称MSDU)，在传输前分片(fragment)，并在接收后按序号重组(reassemble)，用这种方法减少帧的尺寸，从而减少边缘链接的帧错误率。这种方式也同样降低了数据传输的效率。

(4)采用确认字符(Acknowledge Character，简称ACK)方式。为了保证传输质量，采用对数据帧确认的ACK机制，特别是Imm-ACK方式。这种方式将会增加网络的负担，无线传输延时比较大。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：在基于超帧的通信***中，无线网络在采用各种算法来保证链路可靠性的同时也降低了链路的响应速度，因此影响整体吞吐量的提升，降低了数据传输的效率。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于提供一种基于超帧的协作通信方法和设备，通过选取和经由中继设备，实现互为邻居的设备之间的协作通信，提高了数据传输的效率。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供一种基于超帧的协作通信方法，包括：

广播一个携带有协作通信信息单元的帧，发起协作通信请求；

接收邻居设备发送的能够担当中继设备的反馈信息，从发送反馈信息的邻居设备中选择至少一个邻居设备作为中继设备；

指示所述中继设备作为数据转发设备。

本发明实施例还提供一种通信设备，包括：

广播请求单元，用于广播一个携带有协作通信信息单元的帧，发起协作通信请求；

中继选择单元，用于接收邻居设备发送的能够担当中继设备的反馈信息，从发送反馈信息的邻居设备中选择至少一个邻居设备作为中继设备；

指示协作单元，用于指示所述中继设备作为数据转发设备。

本发明实施例提供的基于超帧的协作通信方法和设备，通过源设备(或目的设备)广播一个携带有协作通信信息单元的帧，发起协作通信请求，选择至少一个能够担当中继设备的邻居设备，并指示中继设备作为目的设备的数据转发设备，以协作源设备与目的设备之间的通信，提高了源设备与目的设备之间的传输增益，并且采用协作通信可以实现设备资源的充分利用，有效地利用了整个网络的资源，使网络更稳定。

附图说明

图1为现有技术超帧的示意图；

图2为现有技术超帧的结构示意图；

图3为现有技术设备A在第N超帧内的BP情况及其信标群示意图；

图4为协作通信中继基本原理示意图；

图5为ECMA-368的帧结构示意图；

图6为ECMA-368的帧的IE的结构示意图；

图7为本发明实施例一基于超帧的协作通信方法的流程图之一；

图8为本发明实施例一通信设备的结构示意图；

图9为本发明实施例一基于超帧的协作通信方法的流程图之二；

图10为本发明实施例二协作通信IE的结构示意图；

图11为本发明实施例二单播或多播情况下R的选择示意图；

图12为本发明实施例二协作通信的时间分配示意图；

图13为本发明实施例二通信设备的结构示意图；

图14为本发明实施例二中继设备的结构示意图；

图15为本发明实施例二协作中继***的结构示意图。

具体实施方式

协作通信的基本原理

协作通信是利用信号的广播特性，通过中继转发信号并在目标设备联合处理源信号和协作中继信号使得目标设备获得空间分集增益的一种无线通信技术。换言之，它是中继(即多跳)通信与直接通信并行融合的方案，是单路径中继的一个扩展，在源设备(Source Node)，以下简写作S，和目的设备(DestinationNode)，以下简写作D，之间引入一个或者多个具有共同覆盖区域的设备充当中继设备(Relay Node)，以下简写作R。所述具有共同覆盖区域的设备是指该设备处于S和R的信标覆盖范围内，能够同时接收S和R发送的信标。D可以合并来自S和来自R的数据。从信号处理的角度看，它显然不是单纯的多跳通信或中继通信。协作通信的中继设备既可以是具有转发功能的移动终端，也可以是专用的中继站(如路由器)。

最基本和最简单的协作通信模式如图4所示，首先S广播数据至R和D；然后R转发接收的数据(可以采用放大转发或译码转发等协作通信策略)至D；D通过合并两次接收到的信号来获取S的数据。为了保证S的信号和R的信号的正交性，可以采用频分复用或时分复用模式。

以图4为例，采用时分模式，时间的分割基于超帧(SF)和媒体接入时隙(MAS)。按照S、R和D各个设备之间的发送和接收时隙不同，定义“X→Y”表示X发射、Y接收，可以将协作中继分成表1所示的三类。D将不同时隙接收的信号进行合并，以获得空间分集增益，进而使得中继链路的数据速率和可靠性得到保证。同样的数据可以通过2条路径传递给D，对于D来讲，任一条路径的数据丢失可通过另一条路径上的数据来弥补，减少或避免因传输失败而造成的如上层路由重选等一系列问题。

表1时分的协作模式：

	I类	II类	III类
				时隙1	S→R，D	S→R，D	S→R
时隙2	R→D；S→D	R→D	S→D；R→D

协作分集的分类

按照中继R的信号处理方式，一般分为三种模式：

(1)放大前向中继模式(Amplify-and-Forward，简称AF)。AF机制，顾名思义，就是中继收到源设备发送的信号后直接放大，然后转发给目的设备。这种机制简单，但当源设备与中继设备间信道条件不佳，即噪声干扰严重时，中继同样把噪声也放大了，于是通信质量非但没能改善反而受到影响，因此，AF机制一般用于信道环境较好的情况。

(2)译码前向中继模式(Decode-and-Forward，简称DF)。DF机制的思想是中继将收到的信号解调后再编码发送给目的设备，通过CRC校验等机制保证通信的可靠性，DF可以达到较高的增益。

(3)编码协作模式(Coded Cooperation，简称CC)。用户通过重新编码传送不同的冗余信息，相当于将空域分集和码域分集相结合，从而改善了目的端的解码性能。

ECMA-368的帧结构

ECMA-368定义了信标帧、控制帧、命令帧、数据帧等类型，除一些控制子帧外，帧结构一般包含帧头(Header)、帧荷(Frame Payload)和校验序列(FrameCheck Sequence，FCS)三部分，如图5所示。帧头中含有控制字段(FrameControl)、源设备地址(Src Addr)、目标设备地址(Dest Addr)、控制序列(SequenceControl)和访问信息(Access Information)等信息。接收设备通过目的地址判断和接收属于自己的帧。校验序列(Frame Check Sequence，FCS)：通过冗余码余数多项式来对帧荷域进行CRC(循环冗余校验)数据较验，实现差错控制。FCS依赖于帧荷而存在。有的控制帧没有帧荷，也就没有FCS。

信标帧简称信标(Beacon)，只在BP内进行收发。信标中包含重要的控制和管理信息，如设备的当前功能、工作状态和通信需求等数据。ECMA要求活动的设备必须定期发送信标，因此信标是一种检测设备存在的基本手段。一个设备A能够接收另一设备B的信标，表明设备A在设备B的信标范围内。

控制帧用以完成数据收发控制等功能。命令帧指设备之间的命令请求，如信道预留请求等。数据帧只在DP内收发，用来承载上层传递到MAC子层的数据。上层数据(包括路由层的寻址信息)送至MAC子层时，称为MAC服务数据单元(MAC Service Data Unit，MSDU)，由MAC子层以数据帧的方式与其他设备互相交换。

在信标帧和命令帧的帧荷中，一些重要信息常常编码组织成信息单元(Information Element，简称IE)的格式，如图6所示，该IE包括信息单元的类别标识(Element ID)、长度(Length)和信息单元特别字段(IE-specific fields)，其中Length值指示了后面内容的长度。图6中的顶行给出了各部分的长度，用八位二进制的字节(octet)来表示。下面列出几种本发明实施例会涉及到的IE。

(1)TIM IE：业务指示IE，说明一个设备缓冲区内待发的PCA业务数据情况。

(2)Link feedback IE：当信道状况发生变化时，接收设备在信标中放置链路反馈IE，向发送设备提出数据发送率的调整建议和功率增减的调整信息。

(3)DRP IE：出现在信标帧中，或预留请求命令帧中，用来说明预留协商的时间(即MAS)规划。

(4)BPOIE(Beacon Period Occupancy IE)：是信标中的一个重要IE，它描述了发送设备自身周围的邻居情况。

(5)PCA Availability IE：指出了一个设备超帧中可以用来进行PCA传输的MAS。

(6)DRP Availability IE：指出了一个设备是否有资源再一次支持DRP协商。

为实现不同功能，信标帧和命令帧可以灵活嵌入或移除各种IE。用户也可以根据各种需要，按照这个格式创建出新的帧及IE类型，从而实现特定的功能。

本发明实施例提供一种基于超帧的协作通信方法和设备，实现互为邻居的设备之间的协作通信，提高了数据传输的效率。

下面结合附图对本发明实施例的基于超帧的协作通信方法和设备进行详细描述。

实施例一

本发明实施例提供一种基于超帧的协作通信方法，如图7所示，该方法包括：

步骤S11、广播一个携带有协作通信信息单元的帧，发起协作通信请求；

S(或D)可以通过发送携带有协作通信信息单元的信标帧或协作通信帧来广播协作请求。

步骤S12、接收邻居设备发送的能够担当中继设备的反馈信息，从发送反馈信息的邻居设备中选择至少一个邻居设备作为中继设备；

对S(或D)发起的协作请求，由邻居设备响应成为R，即能够担当中继设备的邻居设备发送能够担当R的反馈信息，S(或D)从能够担当中继设备的邻居设备中，选择至少一个邻居设备作为R。

步骤S13、指示所述中继设备作为数据转发设备。

S(或D)在发送数据前发送携带协作通信IE的帧，指示R作为S与D的数据转发设备。

本发明实施例提供一种通信设备，所述通信设备为通信双方的源设备或目的设备，如图8所示，该设备包括：广播请求单元11、中继选择单元12和指示协作单元13。其中，

广播请求单元11用于广播一个携带有协作通信信息单元的帧，发起协作通信请求；中继选择单元12用于接收邻居设备发送的能够担当中继设备的反馈信息，从发送反馈信息的邻居设备中选择至少一个邻居设备作为中继设备；指示协作单元13用于指示所述中继设备作为数据转发设备。

本发明实施例提供的基于超帧的协作通信方法和设备，通过S(或D)广播一个携带有协作通信信息单元的帧，发起协作通信请求，选择至少一个能够担当R的邻居设备，并指示R作为S与D的数据转发设备，以协作S与D之间的通信，提高了S与D之间的传输增益，并且采用协作通信可以实现设备资源的充分利用，有效地利用了整个网络的资源，使网络更稳定。

实施例二

本发明实施例提供一种基于超帧的协作通信方法，以ECMA-368***采用时分模式，时间的分割基于超帧(SF)和媒体接入时隙(MAS)为例来说明本发明实施例的技术方案。如图9所示，本实施例基于超帧的协作通信方法包括：

S21、判断通信双方的信道质量是否低于预定信道质量；

首先，要根据通信双方(S与D)的信道质量判断何时发起协作通信，即判断S与D前一次通信的信道质量是否低于预定信道质量；或判断S与D实时的信道质量是否低于预定信道质量。

具体地，在S与D进行通信时，S依据以下因素判定是否需要协作通信：

1)先验记录。S根据存储的与D的前一次通信记录，例如信道质量情况(一定速率下的误帧率)，有无通信协作等等，判断是否发起协作通信。若前一次通信的信道质量低于预定信道质量，则发起协作通信，即可以根据一定速率下的误帧率是否大于某一误帧率门限值判断信道质量是否低于预定信道质量。或者，如果S与D已经建立过通信协作，则发起协作通信。

2)实时的信道质量。S可以根据实际设定参数门限值，依此判定是否需要协作通信。如参照物理层的接收信号强度RSSI(在ECMA-368中被量化为0-255)和MAC层的误帧率来判断是否需要协作，或通过实时发送的测试帧判断信道质量情况。在ECMA-368中，每个设备都会估计信道的质量LQE(Link QualityEstimate)、LQI(Link quality indication)，这也可以作为判定参数。

3)来自D的反馈信息。在S与D的通信过程中，D会根据数据的接收情况在Link feedback IE中向S建议数据发送速率和功率调整信息。或是采用ACK机制的情况下，S多次收到关于数据重传的请求信息则需要启动协作通信。

另外，在S与D进行通信时，D可以根据收到的数据帧的情况，得到当前的信道质量低于预定信道质量，也可以判定需要协作通信来提高传输质量。这适用于S没有相关“经验”记录或记录超时的情况。

综上所述，S和D都可以做出是否启动协作通信的判断，判断依据为S与D之间的信道质量，若S与D的信道质量低于预定信道质量，则发起协作通信。

S22、若通信双方的信道质量低于预定信道质量，则广播一个携带有协作通信信息单元的帧，发起协作通信请求；

当S与D的信道质量低于预定信道质量时，S(或D)广播一个携带有协作通信IE的帧。

S23、接收邻居设备发送的能够担当中继设备的反馈信息，从发送反馈信息的邻居设备中选择当前业务量最少或当前信道质量最优的至少一个邻居设备作为中继设备；

S(或D)根据接收到的能够担当R的邻居设备的反馈信息，选择当前业务量最少或当前信道质量最优的至少一个邻居设备作为R。

具体地，选择R需要S(或D)发送携带有协作通信IE的信标帧或协作通信帧。

上述协作通信IE，包括：类别标识、D地址、S地址和R地址，R地址用于能够担当R的邻居设备反馈信息。如图10所示，图中阴影部分为新定义的域，其中25(仅作为举例)为协作通信IE的类别标识，“S地址”和“D地址”分别代表S和D的设备地址，“R地址”为R的设备地址。如果此协作通信IE由S发出，则将它所选定的作为R的邻居设备的地址写入协作通信IE中的“R地址”域，如果选定的R不仅仅只一个，则分别写入R1、R2等地址；如果由D发出该协作通信IE，同样选定为R的邻居设备的地址写入“R地址”域。如果是可以担当R的邻居设备回应S或D的反馈信息，该邻居设备也以同样方式将自身的设备地址写入“R地址”域。

相应地，作为命令帧的一种类型，如图5所示，通信协作帧格式定义如下：

在帧头中的子帧类型可以设为6(或为其他未用的值)，目的设备地址设置为广播帧地址，帧荷部分为一个完整的协作IE，其他域均按ECMA标准规定设置。

一种选择R的过程包括：S(或D)主动选择R，广播协作请求，由邻居设备响应确认。

S(或D)通过广播一个携带有协作通信IE的帧，发起协作通信请求，有两种方式。一种是信标帧方式，即S(或D)在发送数据前在自己的信标帧中放入协作通信IE；另一种是指令帧方式，即S(或D)在发送数据前广播通信协作帧，作用与信标方式相同，只是帧的发送时机更为灵活，可以在DP的适当MAS内任意发送。无论哪种方式，如果R的地址为空(全1或全0)，则表示S(或D)只是发送了一个协作通信请求，由可以担任R的邻居设备自己宣布可以成为R。

邻居设备根据是否同时为S和D的邻居设备，判断是否能够担当R，若同时为S和D的邻居设备，则宣布可以成为R。

ECMA标准应用下的选取R，在ECMA-368标准情况下选择R。在MAC层，R及D均在S的通信范围之内，即它们之间互为邻居关系。如图11所示，S不仅可以通过信标发现D、N、R1、R2和R3的存在，而且可以通过BPOIE判断它们彼此的关系。例如，D与R1、R2、R3和M构成邻居，但不与N构成邻居，也就是D与R1、R2、R3和M同属于一个信标群，而不与N同属于一个信标群，总之S(或D)可以通过信标掌握S与D两个信标群成员的交集，这个交集内的每一个成员除S、D外，都可以成为R的候选设备，如图11中的R1、R2、R3，而且这些设备中的每一个都可以独立地做出是否可以担当R的判断。

MAC层支持多播(或组播)和广播，分别由帧头中的目标地址中的多播(或组播)地址Mcst Addr和广播地址Bcst Addr来实现。一个多播地址代表一组设备，广播地址代表所有的设备。

如果S的数据传输是组播方式，则取S与所有目的设备信标群的交集，如图11所示，目的设备有D1和D2，R1与R2虽然可以作为D1与S的单播协作中继，但不能作为S与D2的单播协作中继设备，因此仅有R3可以成为本次组播的协作中继设备。

如果存在多个邻居设备可以担任中继设备，则可通过分布式比较的方法的自动选出中继，这种算法在一些文献中已有设计。如果邻居设备的通信覆盖范围相同，自动比较方式最多可以选出两个R。

在使用RTS/CTS机制的通信***内，那些同时收到RTS和CTS信号的设备可以成为候选的R，候选的R间通过竞争的方式成为R。一旦有设备被确定为R，S(或D)需在信标中宣布，以通知其它设备。

有多个候选的R的情况下，S(或D)择优选择R的方法如下：

首先是时隙忙闲情况，即没有数据业务或业务较少的邻居设备优先考虑。设备可以扫描自己的MAS使用情况，通过TIM IE、PCAAvailability IE以及DRPAvailability IE掌握邻居设备的MAS使用情况。

其次是考虑信道质量，依据前一次的通信记录，信道质量较好的优先考虑，可以判断当前邻居设备与S和D间的信道质量，得到信道质量较好的邻居设备作为R的候选设备。当S(或D)以帧的方式请求时，作为候选R的邻居设备可以依据此帧的接收情况判断信道质量，将当前RSSI等数值加权得到信道质量的权值，从而广播该权值，以便由S(或D)加以选择。

S24、通过发送携带有协作通信信息单元的帧，指示所述中继设备作为数据转发设备；

S(或D)通过发送包含协作通信IE的信标帧，指示R作为数据转发设备协作S与D之间的通信；或者，S(或D)通过发送包含协作通信IE的协作通信帧，指示R作为数据转发设备协作S与D之间的通信。

S25、向所述中继设备和接收方发送数据；或者接收所述中继设备和发送方发送的数据。

本发明实施例中，对于时分半双工通信而言，主要采用如表1所示的第二类中继方式，一般分两个步骤：第一时段，S发送数据，而R和D接收数据；第二时段，S不发送数据，由R转发数据到D，D对两个时段所内分别接收的数据进行合并处理。如图13所示，第一时段，S发送数据，R和D同时接收；第二时段，R将接收的数据转发至D。

组播的情况与此相似，以图11所示的情况为例，R将在第二时段内转发数据，D1和D2同时接收。

在MAS时隙的分配上，R到D的转发可以与S发送数据的方式相同，也可以不同，这取决于R与D之间选择，所述转发通过PCA和DRP方式均可。

R对数据信号的处理方式，本实施例采用简单的AF方式，或采用DF机制，将收到的信号解调，转发前通过帧中的FCS进行CRC校验，以保证通信的可靠性，从而达到较高的增益。如果条件允许也可以选用合适的CC模式。

在通信协作过程中，S、D和R均在信标中置入协作通信IE，直到通信协作过程结束或R的调整改变。

ECMA标准的信标机制使得设备可以不断刷新周围邻居的数量和状态变化，从而实时掌握网络的设备分布动态。由于设备的移动和无线环境的变化，可能在协作通信过程中出现更换R的情况，更换的方法如下：如果S(或D)需要更换R，则更改信标中协作通信IE的内容，即“R地址”域内容，D(或S)与R发现后，也作相应的调整改变，同时在下一个超帧启用新的R。更换R也可以通过发送协作通信帧的方式实现。

S或D可在每一帧内广播一个携带有协作通信IE的帧，发起协作通信请求并选择R作为转发设备，被选定的R可在该帧内承担数据转发功能。同样，如果S(或D)可以通过移除信标帧中协作通信IE的方法来取消协作通信的工作模式。D(或S)与R发现后，做出相应的操作并在信标帧中移除协作通信IE，R不再担任转发功能。

对于数据的合并处理，应用ECMA-368的通信***中，D可以在物理层上对收到的S信号及R信号进行合并处理；在MAC层上，当HCS和帧头控制序列(FCS)均被验证无误时，帧被认为正确接收。D也可以此来验证某个帧是否被正确接收，对比从S和R不同渠道收到的数据帧，从而选择被正确接收的帧而丢弃有错误的帧，从而以提高接收数据的正确率，减少误帧率，提高通信性能。如果是编码方式，则按CC的有关规则进行合并。

需要说明的是，上述实施例的R与D为采用时分复用的方式进行工作的，而R与D之间也可以采用不同的信道，即采用频分复用的方式进行工作，但这需要节点设备对于多信道或全双工的支持。

本发明实施例提供一种通信设备，该通信设备可以为通信双方的源设备或目的设备，如图13所示，该设备包括：广播请求单元11、中继选择单元12和指示协作单元13，其中

广播请求单元11用于广播一个携带有协作通信信息单元的帧，发起协作通信请求；中继选择单元12用于根据接收到的能够担当中继设备的邻居设备的反馈信息，选择至少一个邻居设备作为中继设备；指示协作单元13用于指示所述中继设备作为数据转发设备。

进一步地，该设备还包括：判断发起单元14，用于判断通信双方的信道质量是否低于预定信道质量，如果判断结果为是，则通知广播请求单元11发起协作通信请求。

进一步地，该设备还包括：数据发送单元15，用于向所述中继设备和接收方发送数据；或者

数据接收单元16，用于接收所述中继设备和发送方发送的数据。

进一步地，中继选择单元12包括：信息接收模块121和中继选择模块122，其中，

信息接收模块121用于接收邻居设备发送的能够担当中继设备的反馈信息；

中继选择模块122用于根据所述反馈信息，从发送反馈信息的邻居设备中选择当前业务量最少或当前信道质量最优的至少一个邻居设备作为中继设备。

本发明实施例提供一种中继设备，用于根据接收到的发送方或接收方发送的协作通信指示，接收发送方发送的数据后，将从发送方接收到的数据转发给接收方。如图14所示，该设备包括：接收模块21、判断模块22和反馈模块23，其中，

接收模块21，用于接收携带有协作通信IE的帧；判断模块22，用于判断是否能够担当中继设备；反馈模块23，在判断模块22的判断结果为是时，用于发送能够担当中继设备的反馈信息。

本发明实施例提供一种基于超帧的协作通信***，如图15所示，该***包括：源设备1、中继设备2和目的设备3。其中，

源设备1或目的设备3广播一个携带有协作通信IE的帧，发起协作通信请求；能够担当中继设备2的邻居设备向源设备1或目的设备3发送反馈信息；源设备1或目的设备3根据接收到的该反馈信息，选择至少一个能够担当中继设备2的邻居设备作为中继设备2；源设备1或目的设备3指示所述中继设备2作为源设备1与目的设备3数据转发设备。

本发明实施例提供的基于超帧的协作通信方法、设备和***，通过S(或D)判断通信双方的信道质量低于预定信道质量时，选择至少一个邻居设备作为R，并指示R作为D的数据转发设备，协作S与D之间的通信，完成R和D同时接收S的数据后，R将从S接收到的数据转发给D，实现协作通信，提高了S与D之间的传输增益，减少或避免因传输失败而造成的如上层路由重选等一系列问题。进一步地，协作通信技术由于可以充分利用从S到D的多跳路径的信息，进而可以提高收发节点之间的无线链路性能，从而满足二者之间的通信质量需求。

本发明实施例借助与其他邻居设备的合作来获得空间分集增益。如果在某个时段邻居没有信息要传送，那么在没有协作时其资源只能闲置，而协作分集则可以实现设备资源的充分利用。另外，在设备资源没有闲置时，设备既要传送自己的信息，又要传送其合作伙伴的信息，必然会牺牲一部分自己的资源，但另一方面，设备也通过协作分集利用了合作伙伴的空域资源。通过合理的设计，完全可以使协作分集带来的增益大于其所付出的代价。

本实施例基于超帧的协作通信方法充分利用邻居设备的闲置资源，进一步保证UWB技术在短距离内高速传输的通信质量，可以更有效地利用整个网络的资源，使网络性能更稳定。

可以理解，上述各实施例中的所述设备可以是分布式通信领域的各种通信设备，包括WPAN设备、传感器网络中的传感器和M2M设备等。上述实施例提供的技术方案可应用于ECMA-368标准及与ECMA-368标准相类似的各种分布式通信标准。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于超帧的协作通信方法，其特征在于，包括：

广播一个携带有协作通信信息单元的帧，发起协作通信请求；

接收邻居设备发送的能够担当中继设备的反馈信息，从发送反馈信息的邻居设备中选择至少一个邻居设备作为中继设备；

指示所述中继设备作为数据转发设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在广播一个携带有协作通信信息单元的帧之前，还包括：

判断通信双方的信道质量是否低于预定信道质量；

若通信双方的信道质量低于预定信道质量，则广播一个携带有协作通信信息单元的帧。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从发送反馈信息的邻居设备中选择至少一个邻居设备作为中继设备包括：

从发送反馈信息的邻居设备中选择当前业务量最少或当前信道质量最优的至少一个邻居设备作为中继设备。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指示所述中继设备作为数据转发设备包括：

通过发送携带有协作通信信息单元的帧，指示所述中继设备作为数据转发设备。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

向所述中继设备和接收方发送数据；或者

接收所述中继设备和发送方发送的数据。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述协作通信信息单元包括：类别标识、接收方地址、发送方地址和中继设备地址，所述中继设备地址用于能够担当中继设备的邻居设备反馈信息。

7.一种通信设备，其特征在于，包括：

广播请求单元，用于广播一个携带有协作通信信息单元的帧，发起协作通信请求；

中继选择单元，用于接收邻居设备发送的能够担当中继设备的反馈信息，从发送反馈信息的邻居设备中选择至少一个邻居设备作为中继设备；

指示协作单元，用于指示所述中继设备作为数据转发设备。

8.根据权利要求7所述的通信设备，其特征在于，还包括：

判断发起单元，用于判断通信双方的信道质量是否低于预定信道质量，如果判断结果为是，则通知广播请求单元发起协作通信请求。

9.根据权利要求7所述的通信设备，其特征在于，还包括：

数据发送单元，用于向所述中继设备和接收方发送数据；或者

数据接收单元，用于接收所述中继设备和发送方发送的数据。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的通信设备，其特征在于，所述中继选择单元包括：

信息接收模块，用于接收邻居设备发送的能够担当中继设备的反馈信息；

中继选择模块，用于根据所述反馈信息，从发送反馈信息的邻居设备中选择当前业务量最少或当前信道质量最优的至少一个邻居设备作为中继设备。

Images