无线传输系统及其运行方法

专利名称：无线传输系统及其运行方法
技术领域：
本发明涉及一种无线传输(radio-transmission )系统及其运4亍方法。
背景技术：
现代无线网络概念，例如网络中心战概念，无论是在哪里需要信息，都以 一种合适的形式并且没有时间延迟地提供该信息。适于这种用途的通信系统已 经成为深入开展工作的课题。已经对这样的系统提出了严格的要求，例如包括 良好的移动性、最大可能的互操作性(例如，还利用民用机构(BOS))、网络 (有线/无线、PSTN、 ISDN、 LAN、 WAN/无线/定向无线网络、军用/民用)的 透明度、普适可用性、连同侦察/引导/实施的信息传输、位置报告、位置显示、 敌我识别、传感器数据、来自数字照相机的图像、GPS跟踪、电子邮件、短信、 其它IP业务、ad-hoc移动组网(MANET)和相对基础设施的独立性。
来自诸如战术分队之类的高度机动的网络参与者的通信类型是在不断变动 的。"安全语音连接"的应用，也就是说，被编码且抵抗可能干扰源的语音在之 前具有几乎独占的优先级。
现在，在对电话技术的要求之外，还越来越需要对不同的具有个人可用性 的通信参与者进行组网。这一类型的组网要求通信技术的互操作性以及把网络 整合形成组合系统。
由于互操作性的原因，要求使用Internet协议，例如TCP/IP,来连接不同 网络上的数据通信。例如，根据标准1.5 MIL-STD-188-220 B，可以在窄带中实 现无线技术。该标准规定了战术无线设备的互操作性的较低协议级别。
当前，战术无线电基于具有25千赫兹带宽的信道，通过这一信道，通常 能够以高达9.6千比特/秒的FEC来传输总共16千比特/秒。在军事无线通信中使用标准互联网协议来实现ad hoc移动组网(MANET)将提供快速和成本有 利的方案。然而，这要求在兆比特/秒范围(range)内的数据率，相应地，要求 在兆赫兹范围内的带宽。因此，它们不能在带宽被限制为仅有25千赫兹的无线 信道内使用。到目前为止，在战术领域中，高到连队级别，也没有使用具有该 带宽的无线设备。
具有高数据率因此也具有大信号带宽的无线设备受到下列关于无线信号 沿地球表面传播的限制(也就是说，没有空中传播平台下的自由空间传播)对 有效使用来说，相对较高的频率范围(225兆赫兹到400兆赫兹，但是高达2G 赫兹或较高也是可行的)。然而，无线信号的范围随频率增大而减小。增大传输 功率只是适度增大了这一范围。8倍的传输功率只能使该范围加倍。
所需带宽与想要的数据率成比例。然而，带宽增加，范围减小。结果，数据 率从16千比特/秒增加到1.6兆比特/秒，范围下降大约为5倍。由于大带宽通常 必需使用相对较高的传输频率，例如，因为范围从30兆赫兹到88兆赫兹的战 术频率因大带宽和占用密度而不再能使用，因此必需考虑关于范围的进一步牺 牲。
较高值的调制类型需要相对较高的信噪比，因此，与使用相对简单的调制 方法相比，利用相同的传输功率获得的范围减小。
提供无线覆盖所必需的无线设备的数量严重依赖于该范围。而这又依赖于 频率范围、必需的信噪比、数据率或者相应地依赖于信号带宽和传输功率。
文献DE 196 51 593 Al和DE 198 07 931 Al涉及这些参数的优化。
高数据率的宽带无线设备当然是组网通信的理想解决方案。但是，它们的 无线范围受限。具有25千赫信道的无线设备的特征是中等数据率、大范围和健 壮的调制方法。由于这一原因，它们是战术使用所不可缺少的。另外，对于安 全的无线电话技术，能够把它们并入采用诸如MIL-STD-188-220 B之类的支持IP 的协议的当前和将来的凄t据网络。
可以用MIL-STD-188-220 B标准实现能够支持基于互联网协议IP的应用
7的、具有自动路由的自组织网络。因此，如图1中所示，传统的战术无线设备 能够被扩展用于数字战场网络。
组合的硬件/软件系统1确保通过不同的传输i某体进行现代互if关网/内联网 通信。信号管理和控制系统2使船上无线通信自动化，而信号管理和控制系统 3则组织陆地基础单元的无线通信。系统1到3都被并入MANET ad-hoc网络4。
有线网络和诸如定向无线网络之类的具有高数据率的(准稳态)无线网络 的性质与移动战术无线网络有相当大的不同。传统使用的战术无线设备现在提 供高达16千比特/秒的数据率。最近上市的一代无线设备支持高达72千比特/ 秒。
现在正在开发具有兆比特/秒大小量级的数据率的用于战术无线电的无线设 备。诸如WLAN的商业解决方案只提供例外情况下的满意的解决方案，这是因为 它们专有地运行于预定的频率上。这一解决方案的实质缺陷是，例如，它没有被 防护以便不受以它为目标的干扰。现代宽带无线设备要通过下面将要说明的特 性，例如使波形适应变化的信道质量，以在将来避免单信道系统的更多缺点。
按照惯例，并且也是在当前应用的框架下，"波形"(waveform)是用于无 线信号传播的术语，除调制类型、数据率以及可选的跳频序列或扩频码外，它 例如还包括编码和加密，在现代方法的情况下，还包括协议。
在移动用途中，无线信道的质量取决于拓朴、地形特性和有待桥接的距离， 因此其容量也取决于拓朴、地形特性和有待桥接的距离。
这意味着，可用信道容量可能在例如2兆比特/秒的宽带无线设备的最大凄t 据率和几千比特/秒的窄带无线设备的最大数据率之间变化。此外，无线信道特 性的特征在于物理边际条件，例如衰减、反射、折射、衍射和多普勒(Doppler) 频移。
这些导致了接收干扰、多径传播、频率选4爭性衰落和时变衰落。后者所影响 的无线连接的特性实质上为信号质量、信道容量(数据率/带宽)、误码率(BER) 和范围，信号质量由信噪比、信道所引起的信号失真及抖动来描述并且从后者得出。
在给定的使用环境下，特别是在无线节点之间的距离相对较大的情况下， 无线网络可能会有所谓的瓶颈。为了不管这些由于无线网络及其物理特性所导 致的对信道容量的临时的、可能的限制，而获得满意的网络发展，需要在将来 的网络中研究并且实现几种测量。
如尚未公布的文献DE 10 2005 030 108 A1中所乂>开的，以4吏得现代无线传 输系统能够以这样的方式来构思这些系统，即自适应地响应极端变化特性的改 变场景。例如，可以预料在短距离上提供相对较高密度的互通无线设备的场景。 对于这种同源的(homogenous )无线网络，适应的移动ad-hoc网络采用合适路
然而，还可能有这样的情况，其中一个或较小数量的无线节点必须被通过 较长的距离连接到中心无线站上。而具有相对较低的密度和平均无线距离的网 络则提供了代表上述极端之间的中间点的另外一种场景。这些场景之间的过渡 形式也将是有可能的，例如，具有相对较短无线距离的局部网络的岛山与，而这 些岛屿被期望在相对较大距离上保持与其它具有类似参数的局部网络的连接。
如果以较快的传输速度运行无线设备，所需要的最终带宽导致无线范围相 当受限制。在移动使用中，如果网络参与者移动到相距其它网络参与者的无线范 围之外的一段距离处，它将被排除在通信之外。由于网络参与者使用基于所定义 带宽的公共波形，因而"被排除在外"的网络参与者通常不能通过单边方法恢复无 线连接。无线系统必需实现这种情况下的相应机制。
根据DE 10 2005 030 108 Al的无线传输系统特别适合高移动性，灵活用于 不同的场景下。以这种方式构思的无线系统的特征在于高度发达的适应性，这 种适应性允许系统适应具有极端变化的信道质量的无线信道。然而，DE 10 2005 030 108 Al没有说明无线系统如何实现保持所需无线连接并测量信道质量的目 标。
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发明内容
本发明基于提供无线传输系统及其运行方法这一 目标，利用该系统和方 法，无线设备能够建立或保持通过一个或多个无线节点通信消息所需要的、与 它们的远程站的连接。
该目标是通过根据权利要求1所述的无线传输系统和根据权利要求13所 述的运行无线传输系统的方法来实现的。从属权利要求详细说明本发明的有益 的、进一步的发展。


下面参照

本发明的示例性实施例。附图包括 图1示出了一个^:字战场网络的实例；
图2示出了用于本发明的框架内的无线传输系统的分层结构的方框电路
图3示出了预期的运行和移动性区域；
图4示出了具有短距离变量的同源的MANET;
图5示出了 MANET中无线距离的过度伸长；
图6示出了挨家挨户战斗的场景；
图7示出了长距离连接；
图8示出了高度动态场景的过渡形式；和
图9示出了根据本发明的无线传输系统的模式的配置的示例性实施例。
具体实施例方式
关于无线信道的时变的质量和容量的问题，DE 10 2005 030 108 Al提出了包 括3个解决方案的建议
-单独无线链路的质量和容量的优化；
-适应的且优化的路由；
-合适的应用的选I科W或应用的适应性。
10为此，如图2中所示，根据DE 10 2005 030 108Ai的方法提供了对传统无线 技术(ISO/OSI分层才莫型的层1和层2 )和网络技术(层3及以上)这两个划分之 间任务的细划分，两个划分之间相互协作。在这些划分之间提供接口 10,通过接 口 10可以交换质量特征以及可选的控制数据。其中，控制数据作为对所交换的 质量特征的响应被产生。
在接口 10的下面，也就是层1的块11中的传统无线划分中，必须采^^步 骤(phys/QoC)来分析无线信道，以建立相应的质量特征，并通过自适应测量 使无线信道与各自的地形情况相匹配。
在下面部分中，参照为网络所定义的服务质量(QoS)，把相关质量特征描 述为信道质量(QoC)。在功能块ll (phys/QoC)中处理它们。
必须提供另外的功能(MAC/QoC)，以用于依赖于当前信道质量和包的优 先级及其对信道质量的要求，控制信道接入(例如，链路管理和时隙复用)和 数据流量(业务类别，CoS)。这在层2的功能块12中实现(MAC/QoC)。可以 用特定业务和/或特定用户方式来建立包的优先级。这也在功能块12中实现 (MAC/QoC )。
在QoC-QoS接口上面，也就是说，在网络划分中，必须提供装置，以在 这些QoC值的协助下，使通信适应将使用的信道的特性。
例如，必须在层3的功能块13中采用下列测量(QoC/QoS -管理) -根据优先级来排序数据包(MAC/QoC)
-适应的排队(MAC/QoC),也就是说，形成根据优先级的队列； -支持MANET功能(QoS/QoC路由支持)，例如通过
-利用数字化卡的范围计算
-利用交换的位置坐标的连接分析
-利用包含无线台的目标的速度向量的连接预测
-确定通过无线设备的单独链路的质量特征
-在路由表中为^各径质量打分(marking)-把QoC值转换为QoS值并适应IP功能性(与TCP/UDP匹配) -通知用户关于可用信道质量和容量(QoS/QoC剪裁(Tailoring))和显示 可用业务
-使应用适应可用信道质量和容量(QoS/QoC剪裁)
-关于信道容量的反应和测量，例如划分优先级、数据简化或中断，这在 功能块16中的应用级实现(QoS/QoC剪裁)。
为了协调接口 10上面和下面的测量，必须把QoC和QoS参数互相映射。 为了达到无线网络和有线网络之间的平稳过渡，也就是说，使得无线网络中也 实现所定义的有线网络的业务特征(QoS机制)，这也是必须的。
信道接入(媒体接入，MAC )、层3的功能块14中的MANET路由、传输 协议TCP/UDP和层5到7中的应用都被影响，其中层4的功能块15中的数据 利用传输协议TCP/UDP进行转换。因此，必须通过另外的功能来扩展QoS/QoC 映射。这在功能块13中实现(QoS/QoC -管理)。为此，功能块13被通过另外 的接口 17、 18和19与功能块14、 15和16相连。
因此，可以如下说明图2中示出的无线传输系统的功能。
该无线传输系统具有若干用于在无线信道中传输各个无线设备之间的数据包 的处理层，并且包括若干功能单元和一个控制单元。第一功能单元11纟皮定位在 物理无线传输层，分析无线信道以确定无线信道的质量，QoC。
第二功能单元12被定位在数据-安全层，根据无线信道的当前质量QoC 控制对无线信道的接入，并根据将要传输的数据包所实现的业务质量QoS控制 数据包的优先级。第三功能单元14被定位在网络层中，并控制数据包的路由。
仅当数据包所实现的业务质量QoS与第一功能单元11中指定的无线信道 质量QoC充分对应时，也就是说，^又当针对应用的业务质量或相应地针对业务 特征的质量QoS的最低无线信道质量QoC出现时，高级控制单元13才释放出 通过第三功能单元14路由的数据包。
控制单元13通过第一接口 10与第一功能单元11和第二功能单元12相连，且通过第二接口 17与第三功能单元14相连。
另外，优选地，控制单元13通过第三接口 18与传输层中的第四功能单元 15相连。第四功能单元15把数据包转换为对应的传输协议，例如TCP/UDP。
控制单元13根据数据包所实现的业务质量QoS和第一功能单元11中指定 的无线信道质量QoC来指定对应的传输协议TCP/UDP,并相应地控制第四功 能单元。
优选地，控制单元13通过第四接口 19与应用层中的第五功能单元16相 连。如果不能释放出通过第三功能单元14路由的数据包，优选地，从第五功能 单元16向用户发送相应的通知。
关于这一点，控制单元13以这样一种方式来控制第三功能单元14,即<吏 得第三功能单元14通过合适的路由来确保数据包所实现的各自业务质量QoS 所必需的无线信道传输容量的可用性。
优选地，控制单元13根据数据包各自实现的业务质量QoS所需的优先级 来排序数据包。接下来，第三功能单元被控制来实现该顺序下的数据包的路由。
控制单元13还能根据移动无线设备的确定的速度向量来实现将来发展的 无线信道质量的预测。
总之，根据DE 10 2005 030 108 Al的解决方案，智能进程支持在移动使用中 所需的网络(MANET)的可能路径(无线路径)的连续确定。通过自适应措施使 无线信道与各自的地形情况匹配，并且记录各自的无线路径的单独的信道容量 和质量，并在数据包的传输中考虑记录的容量和质量。
然而，利用DE 10 2005 030 108 Al的方法，只能在有限的无线距离上保持无 线连接。在必须桥接较大无线距离的场景下，需要另外的测量。下面将说明这 些测量。
地对地连接下的无线系统的范围由下列参^t确定。有效频率越高，范围越小。 在各种情况下，数据率越大或有效带宽越大，或所用的调制类型的值越高，范 围越小。传输功率越大，范围越大。天线增益越高，范围越大。天线的底座越高，
13范围越大。
在静止运行模式下，能够增大最后3个无线参数，即天线高度、天线增益 和传输功率来桥接更大的无线距离。在移动运行下，在不使用技术上和操作上 都很有问题的、诸如无人飞机、气球和直升机之类的空中中继台的情况下，这 是不可能的，或者只在非常有限的程度上是可能的。为此，必须找到移动运行 的解决方案，该方案也允许具有简单并且较低的天线以及较低的传输功率的无 线系统，例如单人可携带的系统，来确定信道质量的变化并响应无线距离的过 度伸长。
可以通过分析所使用的无线信道来连续地追踪信道质量。可以在没有无线 流量的信道实现该分析，也可以在占用信道中实现该分析。在第一种情况下，能
够确定并记录干扰信号的幅度和类型；在第二种情况下，分析消息信号。由于涉 及已知的技术参数，例如调制类型和数据率等，因而可以采用关于诸如信噪比、 衰落参数、误码率之类的质量标准的非常详细的方式来实现信道分析。由于无 线节点通常从若千远程站接收信号，因而能够把这些质量特征分配给组合网络内 的单个无线距离。
利用该方法，例如，采用信号场强度就可以得出关于远程站距离的推断结 果。如果还在网络运行期间交换无线节点位置的坐标，那么就能够计算距离， 并且凭借地形图和传播模型可以确定可用性和相关的、必需的无线参数。
现代宽带无线设备将使用高达几兆比特/秒的数据率，因此，使用的带宽达到 几兆赫兹。由于若干原因，将在相对较高的频率范围内实现传输，例如在几百 兆赫兹范围内或G赫兹范围上。然而，以这种方式所能桥接的无线距离是相当 短的。在不利的情况下，它可能会被限制到几百米。通过位于较高高度的中继 台，也能够在非常窄的用户带宽的情况下达到在该频段下桥接几十千米范围的 要求。
如果信道质量改变了，那么可以根据给出的分析结果，通过无线参数的适 应，例如通过4吏信号带宽和相关的lt据率适应或通过改变调制类型或编码，来对这样的改变做出反应。由于在网络内散布信道信息，因而每个无线节点都能 选择对与伙伴通信来说最优的无线参数，特別是，如果通过交换坐标已额外知
道无线节点的位置的话。
然而，如果在选择的(相对较高的)用户频率上使用的波形对当前的无线 距离的适应性已经被用尽，那么这些方法就不成功。在此情况下，如上所述， 用户频率和带宽必须要低得相当多。利用传统的战术无线方法，例如，利用在
30 - 88兆赫兹的VHF范围内的25千赫兹的且依赖于地形的有效带宽，可以桥 接高达几十千米的无线范围。在这点上，传统的具有例如3千赫兹的带宽的HF 范围的使用甚至允许更大的无线范围。
如果无线节点所放置的当前无线距离能够通过所用的波形甚至是适应之 后的波形被较长地桥接，则根据本发明，作为最后的手段，在相对较低的频率 范围内仍然能够使用该窄带方法，也就是说，使用根据所谓的定向信道 (orientation channel)的发明。根据各使用场景下的最大期望无线距离调整该方 法的带宽和频率范围。由于不能通过推理预测过度伸长无线距离的时间，优选地， 无线节点应该持续地准备好来接收这种信号。可替代地，如果已知信道质量，通 过在网络内协商，能够将这种定向信道分配给有很大可能性不再可用的无线节 点。然后，网络内与此节点的通信将通过该信道完成，于是，不再可用的节点 将通过该定向信道通信。因此，在ad-hoc网络中，仅当一个或多个无线节点在 具有较快数据率的传输方法不再可用的情况下，无线节点才必须准备好来接收 定向信道。
能够采用不同的方式来实现这种对接收的准备。可能的解决方案包括无线 节点周期性地切换为接收定向信号，和/或使用单独的接收机接收定向信号，和 /或使用集成的软件守卫(software-guard)接收机来接收定向信号，和/或使用 集成的硬件守卫(hardware-guard)接收机来接收定向信号。
该定向信号以这样一种方式来设计，使得该它能够桥接所预期的场景的最 大范围。如果采用这种方式，那么接收定向信号的站能够利用上述用于分析有效信号的方法来确定信道特性，并且通过据此进行的推断，能够确定该无线距 离的最大可用带宽。
本发明的优点在于，假如物理上可能的话，那么本发明就能够采用适应的 无线设备覆盖所有的无线范围。
为此，进行有效信道的连续分析，如上所述，例如，通过利用干扰信号的 幅度和类型的确定和记录来分析没有无线流量的信道和/或通过利用星座图分 析、和/或分析信噪比、和/或分析衰落参数和/或分析误码率来分析占用信道的 消息信号，并对组合网络中的各个无线距离进行分析结果的分配。
用于通过连续分析无线信道并在无线网络内散布信道参数来维持无线连 接的方法被用于波形的适应性调整(例如，调制类型、编码类型、信号带宽、
传專lr功率和天线定向效应)。
因为信道参数恶化，并且也由于在未知信道参数的情况下记录网络内参与 者的通信，所以如果通过适应的标准波形的正常通信不再可能，那么就使用用 于通过窄带的、健壮的定向信道创建并保持无线连接的方法。
特别地，定向信道的特性如下低频率、窄带宽、健壮的调制方法和编码 并且可选地，与实际有效信道相比，相对较高的传输功率。
图1中的图示用来可视化未来的无线组网。然而，该图示明显简化，并且只 是不充分地描述了实际中遇到的环境。也就是说，示出的情况为提供了特别清 楚和简单的地形的概观；无线距离特别短；无线节点的密度高；存在具有高天 线的静止单元并且空中中继台可用；并没有充分地描述现代无线系统的真实情 况和可能的性能特征。实际上，特别是在士兵分队前进的情况下或在移动作战 行动中，涉及必须由无线覆盖的较大区域。
图3示出了所预期的师和旅框架内的运行和移动性区域。决不能预期在这些 区域内的无线节点的分布总是具有较短无线距离且是准同源的(quasi homogeneous )。经常形成具有相对较大的岛码间距离的无线网络的岛山与。在其中 假设无线系统允许安全通信的多个可能场景中，反映出了动态、移动和灵活运如图4中所示，存在提供了相对较高密度的彼此距离较短的相互通信的无
线设备的场景。具有合适路由方法的适应的移动ad-hoc网络提供这种同源的无 线网络的合适的解决方案。
在移动使用中，有多个不可避免的情况，其中站及其MANET之间或 MANET之间存在相对较大的距离，该距离不能再以宽带波形的无线范围来桥接。
如图5中所示，如果一个网络参与者移动出其余网络参与者的无线范围， 那么它将被排除出通信。如果网络参与者正在使用基于被定义带宽的公共非适 应性的波形，那么"被排除"的网络参与者通常不能通过单边方法恢复无线连接。
然而，还可能有这样的情况，其中一个或者较小数量的无线节点必须通过 较长的距离或在具有不利传播条件的地形中被连接到中心无线站上。
如图6中所示，例如，在挨家挨户战斗中的侦查分队或巡逻队被认为是这种 情况。特别是在后一情况下，如图7中所示，在穿过将被控制的地区的情况下， 与中心无线站，例如，连队战斗站，之间的距离可能较大。然而，在这样的情 况下，巡逻队也必须具有或建立与基站的无线连接。在穿过困难地形的情况下， 例如，在山地地形或距离大大超过传统的战术无线覆盖的大约20千米的范围的 情况下，特殊的测量变得必需。
这些场景之间的过渡形式也是可能的。例如，具有相对较短无线距离的部 分网络的岛山与，而这些岛码必须在相对较大距离上保持与其它具有类似参数的 部分网络的连接。
图8示出了可能的场景的混合形式。存在局部网络(MANET 1， 2和3以 及PRR:单兵用无线电)之间的连接；然而，它们在空间上分离的程度使得不 再可能利用MANET中使用的波形来连接这些局部网络。由于距离较大，因而 不再能够从局部网络到达MANET之外的那两辆车。
图9示出了根据本发明的无线传输系统的节点30。无线传输系统包括上述
17ad-hoc网络31和定向信道32,其中每个节点30都既与ad-hoc网络31相连， 也与定向信道32相连。
在图9中给出的示范性实施例中，提供网络无线设备33用于通过ad-hoc 网络进行通信，提供VHS (甚高频范围，30兆赫兹到88兆赫兹)无线设备和/ 或HF无线设备(用于高频范围，10兆赫兹到30兆赫兹)用于通过定向信道 32的通信。通过网络无线设备33在ad-hoc网络31的信道中进行通信，例如， ad-hoc网络31被置于几G赫兹的SHF范围内，而通过VHF/HF无线设备在定 向信道32中进行通信，定向信道32优选地被置于HF范围内，也就是说，短 波范围或相应地被置于VHF范围内。如果定向信道32被置于与ad-hoc网络31 相比较低的频率，那么这通常带来较大的范围，从而使得不再能通过ad-hoc网 络31到达的无线节点仍然能够通过定向信道32通信。
不是绝对需要把网络无线设备33与用于定向信道的无线设备34彼此分
成进网络无线设备33中。此外，还可用简单地通过命令把网络无线设备切换到 定向信道的频率范围内。在此情况下，该无线设备也处理定向信道。利用这种设 计，定向信道只能与有效信道交替地运行。
评价设备35不断地评价数据包通过ad-hoc网络31传输的质量。如果通过 ad-hoc网络31的传输不再是满意的，那么以使得终端设备37不再通过网络无 线设备33而是通过用于定向信道的无线设备34来通信的方式对切换设备36 进行切换。可以采用多种方式评价能够在ad-hoc网络31中传输数据包的质量。 例如，如已经提到的，可以分析星座图、和/或信噪比、和/或衰落参数、和/或 误码率。
评价设备35通过确定ad-hoc网络31的没有无线流量占用的信道中的干扰 信号的幅度和/或类型，来有意义地评价该信道。与之成对照的是，评价设备35 通过分析ad-hoc网络31的被无线流量占用的信道中传输的数据包的消息信号， 来有意义地评价该信道。
18如果以如下方式运行切换设备36,即只要评i^W殳备35 ^teit过ad-hoc网络31 的传输评价为在质量上是足够的，就使该系统也周期性地切换到定向信道32的方 式，这样做是有意义的。其优点是，在向定向信道32的周期性切换期间，网络的 无线节点30能够确定另一节点是否正在那里传输，该节点能够比通过ad-hoc网络 31达到的更远。于是，在周期性转换期间确定其能够通过定向信道32与另一节 点通信的这种节点30能够再次把被从ad-hoc网络31隔离的节点的数据传送给 ad-hoc网络31，从而保持与该隔离节点的通信。
与ad-hoc网络31相比，如果通过定向信道32以健壮的，也就是说，通常 较低值的调制类型，例如低值PSK (相移键控)或FSK (频移键控)，来进行 通信，这样做是有意义的。如果把改进的误差防护(error protection)用于通过 定向信道32的通信，定向信道32然后确定与用于通过ad-hoc网络31的通信 相比较低的有效数据率，这样做也是有意义的。还应该4巴与用于通过ad-hoc网 络31的通信相比较低的数据率用于通过定向信道32的通信。对于通过定向信 道的通信，可选地，可以使用与用于通过ad-hoc网络31的通信相比更高的传输功 率。
另外，可以使用定向信道来请求可能有能力被整合进MANET的无线节点 的身份和位置。为此，请求无线节点可以一次性地，例如，由用户发起，或者以 周期性的方式，例如每秒一次，向定向信道发送相应的消息。然后，接收无线节 点可以在定向信道中响应该消息。因此，可以识别在其布置上不具有MANET功 能性、但是可以接收定向信道并且接着能够在该信道中再次传输的无线设备。把 定向信道用于这一目的是特别有益的，这是因为，如已经提到的，这提供相对 较长的范围，从而MANET也能够获取关于被置于其范围之外的无线设备的信 息。例如，可以把该信息用于敌我识别。
本发明不限于给出的示范性实施例。可选地，定向信道也可以是ad-hoc 网络的规定信道，其被配备成一般的打信号信道(hailing channel)。所有上 述特征都可以如本发明框架内的要求而;f皮此组合。
权利要求
1、一种无线传输系统，包括具有若干节点(30)的ad-hoc网络(31)，以预定的波形通过所述ad-hoc网络(31)传输数据包，每个节点(30)的评价设备(35)，所述评价设备(35)评价所述数据包通过所述ad-hoc网络(31)传输的质量，和定向信道(32)，如果所述评价设备(35)已经把所述数据包通过所述ad-hoc网络(31)传输的质量评价为不满意，那么通过所述定向信道(32)传输所述数据包。
2、 根据权利要求1所述的无线传输系统，其特征在于与所述ad-hoc网络(31 )相比，所述定向信道(32)具有相对较低的传输 频率，特别地，所述传输频率在HF范围(10兆赫兹到30兆赫兹)或VHF范 围(30兆赫兹到88兆赫兹)内。
3、 根据权利要求1或2所述的无线传输系统，其特征在于与所述ad-hoc网络(31 )相比，所述定向信道(32)提供相对较健壮的调 制类型，特别地，所述调制类型是相对较低值PSK (相移键控)或FSK (频移 键控)。
4、 根据权利要求1至3中的任一个所述的无线传输系统，其特征在于 与所述ad-hoc网络(31 )相比，所述定向信道(32 )提供相对较小值编码。
5、 根据权利要求1至4中的任一个所述的无线传输系统，其特征在于 与所述ad-hoc网络(31 )相比，所述定向信道(32)提供改进的误差防护和/或改进的编码。
6、 根据权利要求1至5中的任一个所述的无线传输系统，其特征在于 与所述ad-hoc网络(31 )相比，所述定向信道(32)提供相对较大的传输功率。
7、 根据权利要求1至6中的任一个所述的无线传输系统，其特征在于所述评价设备(35 )通过确定所述ad-hoc网络(31 )的没有被无线流量占 用的信道上的干扰信号的幅度和/或类型来评价所述ad-hoc网络(31)的信道。
8、 根据权利要求1至7中的任一个所述的无线传输系统，其特征在于 所述评价设备(35)通过分析在所述ad-hoc网络(31 )的被无线流量占用的信道上传输的所述数据包的消息信号来评价所述ad-hoc网络(31)的信道。
9、 根据权利要求8所述的无线传输系统，其特征在于 所述评价设备(35)进行星座图、和/或信噪比、和/或衰落参数、和/或误码率的分析。
10、 根据权利要求1至9中的任一个所述的无线传输系统，其特征在于 所述无线传输系统的每个节点(30)都提供切换设备(36)，所述切换设备(36)在所述ad-hoc网络(31 )的频率和所述定向信道(32)的频率之间以周 期性的方式对接收进行切换。
11、 根据权利要求IO所述的无线传输系统，其特征在于 网络无线设备用于所述定向信道的发送和/或用于所述定向信道的接收。
12、 根据权利要求1至11中的任一个所述的无线传输系统，其特征在于 所述无线传输系统的每个节点(30 )都提供单独的用于所述定向信道(32 )的接收的收发机(34)。
13、 根据权利要求1至11中的任一个所述的无线传输系统，其特征在于 所述无线传输系统的每个节点(30)都提供用于所述定向信道(32)的接收的硬件模块或软件模块，所述硬件模块或软件模块被集成进与所述节点(30) 相关联的网络无线设备中。
14、 一种用于运行无线传输系统的方法，所述无线传输系统包括ad-hoc 网络(31 )，以预定的波形通过所述ad-hoc网络(31 )对数据包进行传输，和定向信道(32)，其中，不断地通过所述ad-hoc网络(31 )评价所述数据包传输的质量，并 且如果所述数据包通过所述ad-hoc网络(31 )传输的质量被评价为不满意，那么通过所述定向信道(32)传输所述数据包。
15、 根据权利要求14所述的方法，其特征在于与所述ad-hoc网络(31 )相比，以相对较低的传输频率来运行所述定向信 道(32 )，特别地，所述传输频率在HF范围(10兆赫兹到30兆赫兹)或VHF 范围(30兆赫兹到88兆赫兹)内。
16、 根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于与所述ad-hoc网络(31 )相比，以相对较低调制类型来运行所述定向信道 (32),特别地，所述调制类型是PSK (相移键控)或FSK (频移键控)。
17、 根据权利要求14至16中的任一个所述的方法，其特征在于 与所述ad-hoc网络(31 )相比，以改进的误差防护来运行所述定向信道(32)。
18、 根据权利要求14至17中的任一个所述的方法，其特征在于 与所述ad-hoc网络(31 )相比，以相对较低的数据率来运行所述定向信道(32)。
19、 根据权利要求14至18中的任一个所述的方法，其特征在于 与所述ad-hoc网络(31 )相比，以相对4交大的传输功率来运行所述定向信道(32)。
20、 根据权利要求14至19中的任一个所述的方法，其特征在于 通过确定所述ad-hoc网络(31)的没有被无线流量占用的信道上的干扰信号的幅度和/或类型来评价所述ad-hoc网络(31 )的没有被无线流量占用的信道。
21、 根据权利要求14至20中的任一个所述的方法，其特征在于 通过分析在ad-hoc网络(31)的被无线流量占用的信道上传输的所述数据包的消息信号来评价所述ad-hoc网络(31)的被无线流量占用的信道。
22、 根据权利要求21所述的方法，其特征在于 分析星座图、和/或信噪比、和/或衰落参数和/或误码率。
23、 根据权利要求14至22中的任一个所述的方法，其特征在于 在所述无线传输系统的每个节点(30)处，在所述ad-hoc网络(31)的频率和所述定向信道(32)的频率之间以周期性的方式对接收进行切换。
24、 根据权利要求14至23中的任一个所述的方法，其特征在于 所述定向信道(32 )用于请求网络节点的身份并请求所述网络节点的位置。
25、 根据权利要求24所述的方法，其特征在于所述请求是由所述用户发起一次性地执行，或者以由所述节点控制的周期 性的方式执行。
全文摘要
一种无线传输系统，具有ad-hoc网络(31)，能够用来传输具有指定波形的数据包；每个节点(30)的评价设备(35)，评价数据包通过该ad-hoc网络(31)传输的质量；以及定向信道(32)。该定向信道(32)用来在该评价设备(35)已经评价数据包通过该ad-hoc网络(31)传输的质量为不满意时，传输所述数据包。
文档编号H04L12/56GK101449526SQ200780016800
公开日2009年6月3日 申请日期2007年4月10日 优先权日2006年5月10日
发明者甘特·格赖纳, 莱纳·博特 申请人:罗德施瓦兹两合股份有限公司