[发明专利]一种应用于UWB的TDMA时隙分配算法

说明书

本发明提供了一种应用于UWB的TDMA时隙分配算法，基站以P帧为小周期，由多个P帧组成一个G帧大周期，标签以G帧的周期为工作周期，P帧的时长决定了TDMA中时隙的个数以及G帧的周期值，P帧包含两个部分，第一部分是Alloc时隙分配部分，第二部分是Work工作部分，Alloc时隙分配部分由一个Beacon周期、L个Join周期以及一个Idle周期组成，Work工作部分由M个Work时隙，组成Beacon、Join和Work的时隙数根据UWB的工作速率110Kbps，850Kpbs和6.8Mbps和PHY的前导码长度以及Work工作所需要的时间来决定，需要包括UWB无线空中传输时间及基站和标签各自CPU处理所需时间，Idle周期占有至少2个T_s时间单位为2ms，Alloc和Work部分各有一个Idle周期，Idle周期调整P帧的时间长度。

技术领域

本发明涉及UWB无线通讯领域，具体而言，涉及一种应用于UWB的TDMA时隙分配算法。

背景技术

UWB无线通讯系统面临一个共同的问题，多个设备在共享信道的时候，会对信道进行竞争，以获取信道资源的访问权，避免同时发送信号造成信道冲突。在实际应用于中，尤其在高密度环境下有大量的终端，若是信道分配处理不当，便会导致通讯雪崩效应产生，使得UWB信道饱和。

因此我们对此做出改进，提出一种应用于UWB的TDMA时隙分配算法，TDMA时分复用技术用于信道时隙的分配，使得每个终端在指定的时隙内进行数据的接收和发送，有效的避免信道冲突，保证通讯的靠性，也减少终端的功耗消损，延长终端的工作时间。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前存在的背景技术提出的问题，为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：一种应用于UWB的TDMA时隙分配算法，包括基站和标签，所述基站以P帧为小周期，由多个P帧组成一个G帧大周期，所述标签以G帧的周期为工作周期，P帧的时长决定了TDMA中时隙的个数以及G帧的周期值，所述P帧包含两个部分，第一部分是Alloc时隙分配部分，第二部分是Work工作部分，所述Alloc时隙分配部分由一个Beacon周期、L个Join周期以及一个Idle周期组成，L的大小根据实际的情况调整，所述Work工作部分由M个Work时隙，Work时隙是基站分配时隙后，标签正常工作的时隙，组成Beacon、Join和Work的时隙数根据UWB的工作速率110Kbps，850Kpbs和6.8Mbps和PHY的前导码长度以及Work工作所需要的时间来决定，需要包括UWB无线空中传输时间及基站和标签各自CPU处理所需时间，Idle周期占有至少2个T_s时间单位为2ms，Alloc和Work部分各有一个Idle周期，所述Idle周期调整P帧的时间长度。

作为本申请优选的技术方案，所述基站通过定时器周期性的发送P帧来广播其存在，在一个P帧的开始处发送一个Beacon数据帧，Beacon帧含有基站信息，所述基站和所述标签通过以下步骤进行时隙的申请和分配：S1、基站以T_P为周期，周期性的在P帧开始处，广播一个携带其自身ID及是否有空闲时隙信息的Beacon帧。

作为本申请优选的技术方案，还包括S2、标签监听Beacon帧，检查其中的available标志，当没有空闲时隙则返回步骤1继续监听，否则转入步骤3；S3、标签使用改进的载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)算法，检测UWB信道是否空闲，同时启动定时器Timerjoin，其超时时间为L*T_join0–2*T_s。

作为本申请优选的技术方案，还包括S4、运行CSMA/CA算法检测，直到检测到信道空闲转入下一步，否则定时器Timerjoin超时则终止本次监听，返回步骤S1；S5、标签向收到Beacon帧的基站发送Join帧，向基站申请时隙，Join帧包含标签ID及类型信息，同时，标签启动一个定时器Timer ack，超时时间为T_join0。