專利名稱：無(wú)線通信系統(tǒng)、設(shè)備、方法和計(jì)算機(jī)程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信系統(tǒng)、無(wú)線通信設(shè)備、無(wú)線通信方法以及計(jì)算機(jī)程序，比如用于在多個(gè)無(wú)線站之間相互通信的無(wú)線LAN(局域網(wǎng))。具體地，本發(fā)明涉及通過(guò)在通信站之間提供直接通信(隨機(jī)接入)來(lái)管理無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信系統(tǒng)、無(wú)線通信設(shè)備、無(wú)線通信方法以及計(jì)算機(jī)程序。
更具體地，本發(fā)明涉及這樣的無(wú)線通信系統(tǒng)、無(wú)線通信設(shè)備、無(wú)線通信方法以及計(jì)算機(jī)程序通信站能夠以自主和分布的方式聯(lián)網(wǎng)，而不用提供控制站和被控制站之間的關(guān)系。具體地，本發(fā)明涉及這樣的無(wú)線通信系統(tǒng)、無(wú)線通信設(shè)備、無(wú)線通信方法以及計(jì)算機(jī)程序通過(guò)維護(hù)一個(gè)相等的幀間隔，各通信站能夠自主地相互同步地工作。
背景技術(shù)：
涉及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)例如包括IEEE(The Institute ofElectrical and Electronics Engineers)802.11(例如見(jiàn)非專利文獻(xiàn)1)、HiperLAN/2(例如見(jiàn)非專利文獻(xiàn)2或3)、IEEE802.15.3以及藍(lán)牙通信。IEEE802.11有增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)比如IEEE802.11a(例如見(jiàn)非專利文獻(xiàn)4)、b以及g，這取決于無(wú)線通信系統(tǒng)和頻段的差異。
根據(jù)一般的使用無(wú)線技術(shù)構(gòu)建局域網(wǎng)的方法，提供一種稱為“接入點(diǎn)”或者“協(xié)調(diào)器(coordinator)”的設(shè)備，用作該區(qū)域內(nèi)的控制站。網(wǎng)絡(luò)的形成是在該控制站的總體控制之下。對(duì)于設(shè)置了接入點(diǎn)的無(wú)線網(wǎng)，基于波段保留(band resevation)，使用下述接入控制方法。當(dāng)給定通信設(shè)備發(fā)送信息時(shí)，該信息傳輸所需的波段被保留給接入點(diǎn)。使用傳輸路徑，以避免與其它通信設(shè)備中的信息傳輸沖突。
可能有這樣的情況在包含接入點(diǎn)的無(wú)線通信系統(tǒng)中，在發(fā)射和接收通信設(shè)備之間進(jìn)行異步通信。在這種情況下，無(wú)線通信的路由總是需要通過(guò)接入點(diǎn)。因此，傳輸路徑的性能降低一半。
提出的另一種構(gòu)建無(wú)線網(wǎng)的方法是“特設(shè)通信(ad-hoccommunication)”，其允許終端直接地、異步地執(zhí)行無(wú)線通信。特設(shè)無(wú)線通信系統(tǒng)沒(méi)有中央控制站。因此，這種系統(tǒng)適合構(gòu)建包括家用電器設(shè)備的家庭網(wǎng)。特設(shè)網(wǎng)絡(luò)有幾個(gè)特點(diǎn)。例如，如果一個(gè)設(shè)備出故障或者斷電，則路由會(huì)自動(dòng)地改變，從而使得網(wǎng)絡(luò)更堅(jiān)固而不易崩潰。由于數(shù)據(jù)包在移動(dòng)站之間被中繼超過(guò)一次，通過(guò)保持比較高的數(shù)據(jù)率，數(shù)據(jù)可以被傳輸?shù)奖容^遠(yuǎn)的目的地。關(guān)于特設(shè)系統(tǒng)，已知有各種開(kāi)發(fā)實(shí)例(例如見(jiàn)非專利文獻(xiàn)5)。
在IEEE802.11無(wú)線LAN系統(tǒng)中，例如，IEEE802.11聯(lián)網(wǎng)包括BSS(Basic Service Set，基本業(yè)務(wù)集)和IBSS(獨(dú)立BSS)。BSS由包括主設(shè)備(master)比如接入點(diǎn)(控制站)的“次模式”(infra mode)定義。IBSS由只包括多個(gè)MT(Mobile Terminals，移動(dòng)終端移動(dòng)站)的“特設(shè)模式”(ad hoc mode)定義。
次模式BSS需要負(fù)責(zé)無(wú)線通信系統(tǒng)中的協(xié)調(diào)的接入點(diǎn)。也就是，接入點(diǎn)按照合適的時(shí)間間隔發(fā)射被稱為信標(biāo)(beacon)的控制信號(hào)。當(dāng)一個(gè)移動(dòng)站能夠接收到該信標(biāo)時(shí)，該移動(dòng)站就認(rèn)識(shí)到該接入點(diǎn)在附近可用。進(jìn)一步，該移動(dòng)站建立與該接入點(diǎn)的連接，限定一個(gè)圍繞該站本身的無(wú)線電波可到達(dá)范圍，作為BSS，這樣就構(gòu)成“蜂窩系統(tǒng)”意義上的所謂“小區(qū)”。
在所述接入點(diǎn)附近的移動(dòng)站接收信標(biāo)。通過(guò)對(duì)內(nèi)部TBTT(信標(biāo)發(fā)射定時(shí))字段解碼，移動(dòng)站能夠估計(jì)下一個(gè)信標(biāo)發(fā)射時(shí)間。隨情況而定(當(dāng)不需要接收時(shí))，移動(dòng)站可以關(guān)閉接收器，在下一個(gè)TBTT或者幾個(gè)TBTT之前啟動(dòng)睡眠狀態(tài)(這將在后面描述)。
另一方面，當(dāng)要使用特設(shè)模式中的IBSS時(shí)，多個(gè)移動(dòng)站開(kāi)始相互協(xié)商，然后自主地確定IBSS。當(dāng)限定IBSS時(shí)，一組移動(dòng)站完成協(xié)商，然后按照規(guī)定的間隔定義TBTT。每一個(gè)移動(dòng)站參考其本身內(nèi)部的時(shí)鐘，以確認(rèn)在一個(gè)隨機(jī)的延遲時(shí)間后達(dá)到了TBTT，該移動(dòng)站可以確認(rèn)沒(méi)有其它移動(dòng)站發(fā)射信標(biāo)。在這種情況下，該移動(dòng)站發(fā)射信標(biāo)。同樣，當(dāng)要使用特設(shè)模式下的IBSS時(shí)，移動(dòng)站可以關(guān)閉收發(fā)器，按照需要啟動(dòng)睡眠狀態(tài)。
IEEE802.11網(wǎng)絡(luò)還具有省電模式。在省電模式下的通信站在幾次當(dāng)中只接收一個(gè)信標(biāo)，在其它的時(shí)間段內(nèi)不進(jìn)行發(fā)射或者接收，以使功耗最小化。所述接入點(diǎn)存儲(chǔ)一個(gè)用于發(fā)送到省電模式下的通信站的數(shù)據(jù)包，并通知該通信站有所述信標(biāo)緩存的數(shù)據(jù)包。通過(guò)接收所述信標(biāo)，所述終端被告知存在以該終端本身為目的地的數(shù)據(jù)包。該終端然后通知接入點(diǎn)該終端將接收該數(shù)據(jù)包，以接收通信業(yè)務(wù)。
非專利文獻(xiàn)1國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 8802-111999(E)ANSI/IEEEStd 802.11，1999 Edition，Part11Wireless LAN Medium AccessControl(MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications(ISO/IEC8802-111999(E)ANSI/IEEE Std 802.11，1999年版，第11部分無(wú)線LAN介質(zhì)接入控制(MAC)和物理層(PHY)規(guī)范)；非專利文獻(xiàn)2ETSI標(biāo)準(zhǔn)ETSI TS 101 761-1 V1.3.1 BroadbandRadio Access Networks(BRAN，寬帶無(wú)線接入網(wǎng))；HIPERLAN Type2；Data Link control(DLC)Layer(數(shù)據(jù)鏈路控制層)；Part 1BasicData Transport Functions(第1部分基本數(shù)據(jù)傳輸功能)；非專利文獻(xiàn)3ETSI TS 101 761-2 V1.3.1 Broadband RadioAccess Networks(BRAN，寬帶無(wú)線接入網(wǎng))；HIPERLAN Type 2；Data Link Control(DLC)Layer(數(shù)據(jù)鏈路控制層)；Part2Radio LinkControl(RLC)sublayer(第2部分無(wú)線鏈路控制亞層)；非專利文獻(xiàn)4Supplement to IEEE Standard for Informationtechnology-Telecommunications and information exchange betweensystems-Local and metropolitan area networks-Specificrequirements-Part 11Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)specificationsHigh-speed Physical Layerin the 5GHZ Band(IEEE標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于信息技術(shù)的補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)-系統(tǒng)間的通信和信息交換-局域網(wǎng)和城域網(wǎng)-特殊要求-第11部分無(wú)線LAN介質(zhì)接入控制(MAC)和物理層(PHY)規(guī)范5GHZ頻帶中的高速物理層)；非專利文獻(xiàn)5C.K.Tho，″Ad Hoc Mobile Wireless Network″(Prentice Hall PTR)；非專利文獻(xiàn)6IEEE Std 802.11，1999 Edition(Wireless LANMedium Access Control and Physical Layer Specification 11.1Synchronization P123-P128)(IEEE Std 802.11，1999年版無(wú)線LAN介質(zhì)接入控制和物理層規(guī)范11.1同步P123-P128)。
如上所述，在不一定需要控制站的自主分布式無(wú)線通信系統(tǒng)中，各通信站定期在信道上通知信標(biāo)信息。這樣，每一個(gè)通信站向其它相鄰?fù)ㄐ耪?也就是在可通信范圍內(nèi))通知其存在和網(wǎng)絡(luò)配置。該通信站在一個(gè)傳輸幀周期的開(kāi)始發(fā)射一個(gè)信標(biāo)。因此，一個(gè)傳輸幀周期由一個(gè)信標(biāo)間隔限定。各通信站只在等效于傳輸幀周期的時(shí)間段中掃描信道，以尋找從周邊站發(fā)射的信標(biāo)信號(hào)。通信站將信標(biāo)中描述的信息解碼，以能夠識(shí)別網(wǎng)絡(luò)配置(或者進(jìn)入網(wǎng)絡(luò))。
在此無(wú)線通信系統(tǒng)中，每一個(gè)通信站需要確保與周邊站的時(shí)間同步，并定期通知和管理如上所述的信標(biāo)信息。例如，每一個(gè)通信站在一個(gè)幀周期內(nèi)設(shè)置優(yōu)先化使用期間(prioritized utilization period)。時(shí)間同步對(duì)于基于時(shí)間同步的這種接入系統(tǒng)是非常重要的。
許多要求時(shí)間同步的傳統(tǒng)無(wú)線通信系統(tǒng)使用中間控制站，以便各通信站能夠確保與控制站的時(shí)間同步。這使得能夠確保同一網(wǎng)絡(luò)中存在的各通信站之間的時(shí)間同步。
相反，自主分布式無(wú)線通信系統(tǒng)沒(méi)有控制站和被控制站之間的關(guān)系。由于沒(méi)有作為控制站工作的通信站，不可能使用傳統(tǒng)的確保時(shí)間同步的方法。
基礎(chǔ)設(shè)施通信使用接入點(diǎn)作為中介以實(shí)施通信。比較而言，特設(shè)通信(ad-hoc communication)在每一個(gè)通信站中需要較大的處理量。因此，對(duì)于特設(shè)通信來(lái)說(shuō)，處理增加不是優(yōu)選的。為此，自主分布式通信系統(tǒng)要求有一種能夠使用相對(duì)簡(jiǎn)單的處理確保與通信站的時(shí)間同步的技術(shù)。
例如，如非專利文獻(xiàn)2所述，IEEE802.11采用時(shí)鐘同步方法，該方法通過(guò)將時(shí)間戳信息包括在信標(biāo)中來(lái)通知時(shí)間戳信息該信息描述信標(biāo)發(fā)射站的發(fā)射時(shí)間。在這種情況下，接收到信標(biāo)的通信站將該站的時(shí)間調(diào)整到與次模式下的時(shí)間戳相同的值。在特設(shè)模式下，當(dāng)時(shí)間戳值遲于該站的時(shí)間時(shí)，通信站將該站的時(shí)間調(diào)整到與時(shí)間戳相同的值。這樣，通信站總是測(cè)量時(shí)鐘誤差，以調(diào)整時(shí)間從而同步。
時(shí)鐘同步的獲得不僅需要校正用作通信站的基礎(chǔ)的時(shí)間的失配，而且需要使時(shí)間發(fā)展速率(time progress rate)(也就是時(shí)鐘周期)同步。但是，使用時(shí)間戳信息的時(shí)鐘同步方法只能執(zhí)行前者，也就是時(shí)間同步。
當(dāng)時(shí)鐘精確度不夠時(shí)，考慮這樣一種情況在節(jié)電模式下的通信站長(zhǎng)時(shí)間保持睡眠狀態(tài)。當(dāng)通信站太長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有接收到信標(biāo)時(shí)，通信站之間的時(shí)間失配會(huì)超過(guò)容限。從而，時(shí)鐘精確度限制了在節(jié)電模式下睡眠狀態(tài)能夠持續(xù)的時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到前述問(wèn)題作出的。因此本發(fā)明的主要目的是提供一種無(wú)線通信系統(tǒng)、無(wú)線通信設(shè)備、無(wú)線通信方法和計(jì)算機(jī)程序，其能夠很好地允許各通信站以自主分布式的方式聯(lián)網(wǎng)而不用使用專用控制站。
本發(fā)明的另一方面提供一種無(wú)線通信系統(tǒng)、無(wú)線通信設(shè)備、無(wú)線通信方法和計(jì)算機(jī)程序，其能夠很好地通過(guò)維護(hù)相等的幀間隔來(lái)允許各通信站相互同步地自主工作。
本發(fā)明的作出考慮了前述目標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種無(wú)線通信系統(tǒng)，其中，各通信站按照給定的幀周期工作，其中，第一通信站發(fā)射一個(gè)包含有關(guān)幀周期的時(shí)間信息的通知信號(hào)，第二通信站不僅使一個(gè)幀周期的開(kāi)始位置與第一通信站同步，而且基于從接收到的通知信號(hào)獲得的時(shí)間信息使幀周期同步。
在此上下文中，術(shù)語(yǔ)“系統(tǒng)”表示多個(gè)設(shè)備(或者實(shí)現(xiàn)特定功能的功能模塊)的邏輯集合。對(duì)于所述設(shè)備或者功能模塊是否被包含在單個(gè)機(jī)柜中，該術(shù)語(yǔ)是不確定的。
根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線通信系統(tǒng)沒(méi)有設(shè)置專門的協(xié)調(diào)器。每一個(gè)通信站發(fā)出信標(biāo)信息來(lái)向其它相鄰?fù)ㄐ耪就ㄖ浯嬖诤途W(wǎng)絡(luò)配置。當(dāng)一個(gè)通信站新進(jìn)入一個(gè)給定通信站的通信范圍時(shí)，例如，該新通信站接收到一個(gè)信標(biāo)信號(hào)，檢測(cè)到其進(jìn)入了該通信范圍。另外，該通信站對(duì)從信標(biāo)中獲得的信息解碼，從而能夠識(shí)別網(wǎng)絡(luò)配置。
當(dāng)在這種情況下沒(méi)有相鄰的通信站可用時(shí)，該通信站能夠開(kāi)始按照合適的定時(shí)發(fā)出信標(biāo)。新進(jìn)入的通信站隨后在該通信范圍內(nèi)配置其信標(biāo)發(fā)射定時(shí)，以不與已有的信標(biāo)的設(shè)置發(fā)生沖突。每一個(gè)通信站在信標(biāo)發(fā)射之后立即獲得一個(gè)發(fā)射優(yōu)先期(transmission prioritizedperiod)。根據(jù)一個(gè)算法來(lái)設(shè)置信標(biāo)將新進(jìn)入的通信站的信標(biāo)發(fā)射定時(shí)順序地配置為大約在已有的通信站所配置的信標(biāo)間隔的中心時(shí)刻。
但是，自主分布式無(wú)線通信系統(tǒng)需要定期地通知上述信標(biāo)信息并管理信標(biāo)信息，同時(shí)每一個(gè)通信站確保與周邊站的時(shí)間同步。例如，每一個(gè)通信站將優(yōu)先使用期TPP設(shè)置在一個(gè)幀周期內(nèi)。時(shí)間同步對(duì)于這樣的基于時(shí)間同步的接入系統(tǒng)來(lái)說(shuō)非常重要。
在具有睡眠模式、定期進(jìn)行接收的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，時(shí)鐘的精確度可能不夠。在這種情況下，時(shí)鐘精確度約束了允許睡眠狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明提供了用于獲得時(shí)鐘同步的兩種同步方法校正通信站之間用作基準(zhǔn)的時(shí)間戳的失配，以及時(shí)間發(fā)展速率(也就是時(shí)鐘周期)的同步。從接收到的數(shù)據(jù)包測(cè)量時(shí)鐘誤差。使用該時(shí)鐘誤差，通信站使一個(gè)計(jì)數(shù)器同步，以對(duì)信標(biāo)的發(fā)射/接收時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)，然后調(diào)整時(shí)鐘周期偏差，以與周邊站同步。
因此，如果通信站的基準(zhǔn)時(shí)鐘精確度不夠，則通信站能夠在從睡眠狀態(tài)恢復(fù)過(guò)來(lái)時(shí)與一個(gè)周邊站同步。維持睡眠狀態(tài)的時(shí)間可以延展而不管時(shí)鐘的精確度。這可以防止由于與非正常值的不正確同步而造成的同步破壞。
每一個(gè)通信站具有一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器，用以產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘。對(duì)該時(shí)鐘計(jì)數(shù)可以測(cè)量幀周期。在這種情況下，第二通信站測(cè)量第二和第一通信站之間的幀周期開(kāi)始位置誤差，作為時(shí)鐘計(jì)數(shù)誤差α。第二通信站從計(jì)數(shù)值中減去α，以能夠使幀周期的開(kāi)始位置同步。第二通信站對(duì)每個(gè)幀將計(jì)數(shù)周期延展α，以能夠使幀周期同步。
當(dāng)通信站從包括三個(gè)或者多個(gè)通信站的同一系統(tǒng)中的一個(gè)周邊站接收一個(gè)信標(biāo)時(shí)，從該信標(biāo)獲得的時(shí)鐘誤差可能突然增加。這種情況可能剛好在信標(biāo)發(fā)射站也移動(dòng)了時(shí)間戳(以進(jìn)行時(shí)鐘同步)之后發(fā)生。
當(dāng)幀周期開(kāi)始位置的計(jì)數(shù)誤差變得太大而不能適合允許的范圍時(shí)，通信站不能改變周期。這防止了改變到不正確的周期，確保對(duì)時(shí)鐘變化的抵抗力，穩(wěn)定由于適度的周期變化導(dǎo)致的時(shí)鐘(幀)同步操作。
根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能夠使用睡眠模式，允許各通信站在任何時(shí)候睡眠。當(dāng)使用睡眠模式時(shí)，每一個(gè)通信站按照規(guī)定的喚醒周期(或者掃描周期)恢復(fù)為活動(dòng)的。通信站執(zhí)行掃描操作以從一個(gè)周邊站接收信標(biāo)，用以同步。
在這種情況下，通信站首先按照定期接收操作或者掃描操作的比較小的間隔來(lái)使幀周期同步，作為幀周期的瞬時(shí)同步(transientsynchronization)。當(dāng)誤差在幀的開(kāi)始位置相對(duì)于該周邊站變得足夠小時(shí)，通信站逐漸延展掃描周期，并重復(fù)該操作，以再次使幀周期同步。最后，即使在正常狀態(tài)下按照比較長(zhǎng)的掃描周期，也可以維護(hù)通信站之間的幀周期同步。
即使在時(shí)鐘精確度不變時(shí)，短的掃描周期會(huì)在要測(cè)量的幀周期的開(kāi)始位置導(dǎo)致較小的計(jì)數(shù)誤差。結(jié)果，當(dāng)幀周期開(kāi)始位置的計(jì)數(shù)誤差變得太大而不適合允許的范圍時(shí)，能夠合適地調(diào)整幀周期，同時(shí)遵守上述規(guī)則不改變周期。
當(dāng)在幀開(kāi)始位置相對(duì)于周邊站誤差超過(guò)規(guī)定的閾值時(shí)，通信站縮短掃描周期以使幀周期的開(kāi)始位置同步。但是，沒(méi)有時(shí)鐘周期被同步。這是因?yàn)?，例如在信?biāo)發(fā)射站剛剛也偏移了時(shí)間戳以用于時(shí)鐘同步之后，時(shí)鐘可能因?yàn)闀r(shí)鐘周期偏差之外的原因產(chǎn)生偏差。
可能有其它的觸發(fā)事件縮短掃描周期。例如，新信標(biāo)或者關(guān)聯(lián)請(qǐng)求的結(jié)束能夠識(shí)別新進(jìn)入的通信站?；蛘?，可以向信標(biāo)或者發(fā)射數(shù)據(jù)包提供一個(gè)標(biāo)記，用以指示時(shí)鐘周期變化，該標(biāo)記在接收到的信標(biāo)或者數(shù)據(jù)包中被識(shí)別。
緊接著信標(biāo)發(fā)射站為了時(shí)鐘同步的目的移動(dòng)時(shí)間戳之后，從信標(biāo)的接收得到的時(shí)鐘誤差可能突然上升。考慮到這一點(diǎn)，第一通信站可以通知這種可能性在同步之后，立即提供一個(gè)信標(biāo)或者發(fā)射數(shù)據(jù)包，用一個(gè)標(biāo)記指出時(shí)鐘周期的變化。當(dāng)幀的開(kāi)始位置的變化比較大時(shí)，設(shè)定該標(biāo)記，以在系統(tǒng)的最大掃描周期中發(fā)射。假設(shè)第二通信站接收到有標(biāo)記的通知信號(hào)。在這種情況下，當(dāng)幀周期的開(kāi)始位置誤差超過(guò)規(guī)定的閾值時(shí)，第二通信站使幀周期的開(kāi)始位置與第一通信站同步，但是不是幀周期同步。
新進(jìn)入的通信站的基準(zhǔn)時(shí)間不與已經(jīng)存在的網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)時(shí)間匹配。當(dāng)接收到第一信標(biāo)時(shí)，檢測(cè)到該差異，作為時(shí)鐘誤差?？紤]到此，不使用從新進(jìn)入的終端的第一信標(biāo)估計(jì)的時(shí)鐘誤差值來(lái)校正時(shí)鐘周期。這使得能夠防止不正確的時(shí)鐘周期變化。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種以計(jì)算機(jī)可讀的形式描述的計(jì)算機(jī)程序，允許計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理無(wú)線通信環(huán)境下的通信，在無(wú)線通信環(huán)境中，定期發(fā)射通知信號(hào)，該程序包括下述步驟產(chǎn)生包含有關(guān)時(shí)鐘周期的時(shí)間信息的通知信號(hào)；
分析從一個(gè)周邊站接收到的通知信號(hào)；以及根據(jù)基于從周邊站接收到的通知信號(hào)獲得的時(shí)間信息，相對(duì)于所述周邊站使幀周期開(kāi)始位置同步，并調(diào)整幀周期同步。
本發(fā)明第二方面的計(jì)算機(jī)程序被定義為以計(jì)算機(jī)可讀形式描述的計(jì)算機(jī)程序，以在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)規(guī)定的處理。換句話說(shuō)，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明第二方面的計(jì)算機(jī)程序被安裝到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就表現(xiàn)出協(xié)作效應(yīng)，用作一個(gè)無(wú)線通信設(shè)備?？梢约せ疃鄠€(gè)這樣的無(wú)線通信設(shè)備以構(gòu)成一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。這樣，就能夠提供類似于本發(fā)明第一方面的無(wú)線通信系統(tǒng)的效果。
本發(fā)明能夠提供一種無(wú)線通信系統(tǒng)、無(wú)線通信設(shè)備、無(wú)線通信方法和計(jì)算機(jī)程序，其能夠很好地通過(guò)維護(hù)相等的幀間隔來(lái)允許各通信站相互同步地自主工作。
本發(fā)明能夠進(jìn)行時(shí)鐘周期同步。即使通信站由于例如睡眠操作在特定期間不與時(shí)鐘同步，該通信站也能容易地與其它站同步。
可以擴(kuò)展持續(xù)睡眠狀態(tài)的時(shí)間，而與時(shí)鐘精確度無(wú)關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明，通信站能夠通過(guò)維護(hù)時(shí)鐘周期移動(dòng)時(shí)間。通信站能夠防止由于跟隨瞬時(shí)周期變化而導(dǎo)致的不正確的周期設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明，即使時(shí)鐘精確度不夠，通信站也能使時(shí)鐘周期同步。另外，即使按照較長(zhǎng)的喚醒周期，也能保持同步。由于掃描頻率不需要比所需要的高，通信站可以降低功耗。
通信站可以通過(guò)調(diào)節(jié)時(shí)間來(lái)臨時(shí)改變信標(biāo)周期。即使一個(gè)相鄰站從這樣的通信站接收到了信標(biāo)，本發(fā)明也能防止該相鄰站不正確地改變時(shí)鐘周期。
當(dāng)新的通信站進(jìn)入時(shí)，現(xiàn)有的通信站可能將時(shí)鐘周期改變到不正確的時(shí)鐘周期，從而導(dǎo)致時(shí)鐘不同步。本發(fā)明可以防止這種現(xiàn)象。
結(jié)合下文的詳細(xì)說(shuō)明和附圖可以容易地了解本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，用作無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的通信站的無(wú)線通信設(shè)備的功能配置；圖2示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的自主分布式網(wǎng)絡(luò)；圖3圖示了通信站在一個(gè)超幀內(nèi)發(fā)射信標(biāo)的過(guò)程；圖4示意性地圖示了所述超幀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；圖5圖示了使交換信標(biāo)的通信站之間的時(shí)鐘同步的過(guò)程；圖6是使交換信標(biāo)的通信站之間的時(shí)鐘同步的過(guò)程的流程圖；圖7是輸出計(jì)數(shù)器周期擴(kuò)展的電路的配置的例子；圖8圖示了信標(biāo)發(fā)射站如何識(shí)別時(shí)間戳遲于其自身的時(shí)間戳的其它通信站，以及如何調(diào)整時(shí)間戳；圖9是使交換信標(biāo)的通信站之間的時(shí)鐘同步的過(guò)程的流程圖；圖10是使由于喚醒周期的變化導(dǎo)致的時(shí)鐘周期同步的操作的示意圖；圖11是使交換信標(biāo)的通信站之間的時(shí)鐘同步的過(guò)程的流程圖；圖12圖示了信標(biāo)發(fā)射站如何識(shí)別時(shí)間戳遲于其自身的時(shí)間戳的其它通信站，以及如何調(diào)整時(shí)間戳；圖13是使信標(biāo)交換站之間的時(shí)鐘同步的過(guò)程的流程圖；圖14是使信標(biāo)交換站之間的時(shí)鐘同步的過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
本發(fā)明采用無(wú)線傳輸路徑用于通信，在多個(gè)通信站之間構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明采用“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)(store-and-forward traffic)”意義上的通信。信息的以數(shù)據(jù)包為單位傳輸。在下面的說(shuō)明中，各通信站采用單信道。另外，當(dāng)要使用的傳輸介質(zhì)包括多個(gè)頻道也就是多信道時(shí)，增強(qiáng)是可能的。
根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)使用具有中等的時(shí)分多路復(fù)用接入結(jié)構(gòu)的傳輸幀(MAC)，以通過(guò)有效地利用信道資源來(lái)提供傳輸控制。通信站遵循基于CSMA(載波偵聽(tīng)多址訪問(wèn))的接入程序，以直接、異步地傳輸信息，這使得能夠構(gòu)建自主分布式無(wú)線網(wǎng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例采用IEEE802.11的增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11a作為通信環(huán)境。
由于無(wú)線通信系統(tǒng)沒(méi)有控制站和被控制站之間的關(guān)系，通信站發(fā)出信標(biāo)信息。這樣，每一個(gè)通信站向其它相鄰的通信站(也就是在通信范圍內(nèi))通知其存在和網(wǎng)絡(luò)配置。當(dāng)一個(gè)通信站新進(jìn)入給定通信站的通信范圍時(shí)，該新通信站接收信標(biāo)信號(hào)，檢測(cè)到其進(jìn)入了該通信范圍。另外，通信站對(duì)信標(biāo)所包含的信息解碼，以能夠識(shí)別網(wǎng)絡(luò)配置。
要描述的各通信站中的處理基本上在進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的所有通信站中都執(zhí)行。但是，視情況而定，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的所有通信站不執(zhí)行如下所述的處理。
A.設(shè)備配置圖1示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作為無(wú)線網(wǎng)中的通信站工作的無(wú)線通信設(shè)備的功能配置。圖1中的無(wú)線通信設(shè)備100有效地執(zhí)行同一無(wú)線系統(tǒng)中的信道訪問(wèn)，以能夠形成網(wǎng)絡(luò)而避免沖突。
如圖1所示，無(wú)線通信設(shè)備100包括接口101；數(shù)據(jù)緩沖器102；中央控制部分103；發(fā)射數(shù)據(jù)發(fā)生部分104；無(wú)線發(fā)射部分106；定時(shí)控制部分107；天線109；無(wú)線接收部分110；接收數(shù)據(jù)分析部分112；信息存儲(chǔ)部分113以及時(shí)鐘發(fā)生器114。
接口101與連接到無(wú)線通信設(shè)備100的外部設(shè)備(例如計(jì)算機(jī)(未圖示)等)交換各種信息。
數(shù)據(jù)緩沖器102在通過(guò)接口101發(fā)射數(shù)據(jù)之前臨時(shí)存儲(chǔ)通過(guò)接口101連接的設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，或者通過(guò)無(wú)線傳輸路徑接收到的數(shù)據(jù)。
中央控制部分103集中管理信息的序列的發(fā)射和接收，并管理無(wú)線通信設(shè)備100中的傳輸路徑訪問(wèn)。基本上，中央控制部分103監(jiān)視傳輸路徑狀態(tài)，在基于CSMA過(guò)程的隨機(jī)的時(shí)間段中作為補(bǔ)償計(jì)時(shí)器(backoff timer)工作。中央控制部分103提供當(dāng)在此時(shí)間段中沒(méi)有傳輸信號(hào)可用時(shí)獲取傳輸權(quán)的訪問(wèn)控制。
中央處理部分103按照從時(shí)鐘發(fā)生器114提供的基準(zhǔn)時(shí)鐘工作。例如，中央控制部分103具有一個(gè)計(jì)時(shí)器，用于對(duì)基準(zhǔn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)，獲得幀周期作為網(wǎng)絡(luò)操作的基礎(chǔ)。另外，根據(jù)該實(shí)施例，中央處理部分103在通信站之間執(zhí)行時(shí)鐘同步。時(shí)鐘同步方法包括兩個(gè)因素通信站之間用作基準(zhǔn)的時(shí)間戳之間的失配的校正，以及時(shí)間發(fā)展速率(也就是時(shí)鐘周期)的同步。
發(fā)射數(shù)據(jù)發(fā)生部分104產(chǎn)生從本地站到周邊站的包信號(hào)和信標(biāo)信號(hào)。在此上下文中，包信號(hào)不僅包括數(shù)據(jù)包，而且包括來(lái)自作為接收目的地的通信站的“請(qǐng)求發(fā)送(Request To Send(RTS))包，以及響應(yīng)于RTS的清除發(fā)送(Clear to Send(CTS))包和確認(rèn)(Acknowledgment(ACK))包。例如，通過(guò)抽取存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)緩沖器102中的發(fā)射數(shù)據(jù)的規(guī)定長(zhǎng)度，生成一個(gè)數(shù)據(jù)包作為有效負(fù)荷。所述信標(biāo)描述在傳輸期間的計(jì)數(shù)器值。
無(wú)線傳述部分106包括(未圖示)調(diào)制器，D/A轉(zhuǎn)換器，上變頻器，以及功率放大器(PA)。調(diào)制器通過(guò)給定的調(diào)制系統(tǒng)比如OFDM(正交頻分多路復(fù)用，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)來(lái)調(diào)制傳輸信號(hào)。D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字傳輸信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。通過(guò)變化頻率，上變頻器將模擬傳輸信號(hào)上變頻。功率放大器放大上變頻的傳輸信號(hào)的功率。無(wú)線傳輸部分106按照規(guī)定的傳輸速率進(jìn)行包信號(hào)的無(wú)線傳輸。
無(wú)線接收部分110包括(未圖示)低噪放大器(LNA)、下變頻器、自動(dòng)增益控制器(AGC)、A/D轉(zhuǎn)換器以及解調(diào)制器。低噪放大器對(duì)從另一站接收到的信號(hào)進(jìn)行電壓放大。通過(guò)變換頻率，下變頻器對(duì)經(jīng)過(guò)電壓放大的接收信號(hào)進(jìn)行下變頻。A/D轉(zhuǎn)換器將模擬接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。解調(diào)制器通過(guò)用于建立同步的同步、信道評(píng)估和解調(diào)制系統(tǒng)比如OFDM對(duì)信號(hào)解調(diào)制。
天線109在規(guī)定的頻道上將信號(hào)無(wú)線發(fā)射到另一個(gè)無(wú)線通信設(shè)備?；蛘撸炀€109收集從另一個(gè)無(wú)線通信設(shè)備發(fā)射的信號(hào)。該實(shí)施例采用單天線，不能同時(shí)進(jìn)行發(fā)射和接收。
定時(shí)控制部分107提供對(duì)無(wú)線信號(hào)的發(fā)射和接收提供定時(shí)控制。例如，定時(shí)控制部分107控制其包傳輸定時(shí)、發(fā)射符合RTS/CTS系統(tǒng)的包(RTS、CTS數(shù)據(jù)和ACK)的定時(shí)以及發(fā)射和接收信標(biāo)的定時(shí)。
接收數(shù)據(jù)分析部分112分析從其它站接收到的包信號(hào)(包括RTS和CTS信號(hào)的分析)和信標(biāo)信號(hào)。為了使時(shí)鐘同步，例如，接收數(shù)據(jù)分析部分112從信標(biāo)信號(hào)中抽取在信標(biāo)發(fā)射期間的信標(biāo)計(jì)數(shù)器值。
信息存儲(chǔ)部分113存儲(chǔ)用于執(zhí)行處理(比如在中央控制部分103中執(zhí)行的一系列接入控制操作)的指令程序，以及從分析所接收到的包和信標(biāo)的結(jié)果獲得的信息。
B.根據(jù)信標(biāo)信息交換構(gòu)建自主分布式網(wǎng)絡(luò)。
在根據(jù)該實(shí)施例的自主分布式網(wǎng)絡(luò)中，每一個(gè)通信站按照給定的時(shí)間間隔在給定的信道上發(fā)出信標(biāo)信息。這樣，該通信站向其它相鄰?fù)ㄐ耪?也就是在通信范圍內(nèi))通知其存在和網(wǎng)絡(luò)配置。本說(shuō)明書定義了“超幀”，也就是發(fā)射信標(biāo)的一個(gè)傳輸幀周期。例如，假設(shè)一個(gè)超幀是40毫秒。
新進(jìn)入的通信站通過(guò)掃描操作監(jiān)聽(tīng)來(lái)自周邊站的信標(biāo)信號(hào)，以檢測(cè)是否進(jìn)入了該通信范圍。同時(shí)，通信站將包含在信標(biāo)中的信息解碼，以能識(shí)別網(wǎng)絡(luò)配置。通過(guò)與信標(biāo)接收定時(shí)適度同步，通信站將其信標(biāo)發(fā)射定時(shí)設(shè)置到?jīng)]有信標(biāo)從周邊站發(fā)射的定時(shí)。
圖2示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的自主分布式網(wǎng)絡(luò)。圖2中的網(wǎng)絡(luò)在空間中設(shè)置了多個(gè)無(wú)線通信設(shè)備#1到#7。相鄰?fù)ㄐ耪灸軌蛳嗷ブ苯油ㄐ拧?br> 通信設(shè)備#1能夠與可到達(dá)的波覆蓋范圍11(圍繞通信設(shè)備#1的虛線橢圓)中的相鄰?fù)ㄐ旁O(shè)備#2、#3和#4直接通信，但是不能與該范圍之外的通信設(shè)備#5、#6和#7直接通信。通信設(shè)備#2能夠與相鄰?fù)ㄐ旁O(shè)備#1和#4直接通信，但是不能與其它通信設(shè)備#3、#5、#6和#7直接通信。通信設(shè)備#3能夠與相鄰?fù)ㄐ旁O(shè)備#1、#6和#7直接通信，但是不能與其它通信設(shè)備#2、#4和#5直接通信。通信設(shè)備#4能夠與相鄰?fù)ㄐ旁O(shè)備#1、#2和#5直接通信，但是不能與其它通信設(shè)備#3、#6和#7直接通信。通信設(shè)備#5只能夠與相鄰?fù)ㄐ旁O(shè)備#4直接通信，但是不能與其它通信設(shè)備#1、#2、#3、#6和#7直接通信。通信設(shè)備#6只能夠與相鄰?fù)ㄐ旁O(shè)備#3直接通信，但是不能與其它通信設(shè)備#1、#2、#4、#5和#7直接通信。通信設(shè)備#7只能夠與相鄰?fù)ㄐ旁O(shè)備#3直接通信，但是不能與其它通信設(shè)備#1、#2、#4、#5和#6直接通信。
在沒(méi)有設(shè)置控制站的自主分布式無(wú)線通信系統(tǒng)中，每一個(gè)通信站在信道上發(fā)出信標(biāo)信息。這樣，通信站向其它相鄰?fù)ㄐ耪?即在通信范圍內(nèi))通知其存在和網(wǎng)絡(luò)配置。該通信站在發(fā)射幀周期的開(kāi)始發(fā)射信標(biāo)。因此，一個(gè)發(fā)射幀周期由一個(gè)信標(biāo)間隔限定。
各通信站只在等效于發(fā)射幀周期的時(shí)間段中掃描信道，以發(fā)現(xiàn)從周邊站發(fā)射的信標(biāo)信號(hào)。通信站對(duì)于在信標(biāo)中描述的信息解碼，以能夠識(shí)別網(wǎng)絡(luò)配置。在此說(shuō)明書中，一個(gè)信標(biāo)發(fā)射周期被定義為一個(gè)“超幀”(T_SF)。
每一個(gè)通信站將其信標(biāo)發(fā)射定時(shí)作為所述超幀的開(kāi)始。換句話說(shuō)，每一個(gè)通信站獨(dú)特地生成超幀配置，以防止開(kāi)始定時(shí)與相鄰站的超幀配置的開(kāi)始定時(shí)匹配。
現(xiàn)在看圖3，下面描述在根據(jù)該實(shí)施例的自主分布式網(wǎng)絡(luò)中，每一個(gè)通信站如何在超幀內(nèi)發(fā)射信標(biāo)。
根據(jù)圖3的例子，無(wú)線通信設(shè)備#1從相鄰?fù)ㄐ旁O(shè)備#2、#3和#4接收信標(biāo)信號(hào)(N2、N3和N4)。無(wú)線通信設(shè)備#1按照獨(dú)立于這些信標(biāo)信號(hào)的定時(shí)發(fā)射其自己的信標(biāo)信號(hào)(B1)。無(wú)線通信設(shè)備#1配置一個(gè)直到定時(shí)(B1’)的周期，以發(fā)射下一個(gè)信標(biāo)信號(hào)作為其自己的超幀持續(xù)時(shí)間。
通信設(shè)備#2能夠從相鄰?fù)ㄐ旁O(shè)備#1和#4接收信標(biāo)信號(hào)(N1和N4)。通信設(shè)備#3能夠從相鄰?fù)ㄐ旁O(shè)備#1、#6和#7接收信標(biāo)信號(hào)(N1、N6和N7)。通信設(shè)備#4能夠從相鄰?fù)ㄐ旁O(shè)備#1、#2和#5接收信標(biāo)信號(hào)(N1、N2和N5)。通信設(shè)備#5能夠從相鄰?fù)ㄐ旁O(shè)備#4接收信標(biāo)信號(hào)(N4)。通信設(shè)備#6能夠從相鄰?fù)ㄐ旁O(shè)備#3接收信標(biāo)信號(hào)(N3)。通信設(shè)備#7能夠從相鄰?fù)ㄐ旁O(shè)備#3接收信標(biāo)信號(hào)(N3)。
新進(jìn)入的通信站隨后在該通信范圍內(nèi)配置其信標(biāo)發(fā)射定時(shí)，以不與已有信標(biāo)的設(shè)置相沖突。
圖4示意性地圖示了對(duì)根據(jù)該實(shí)施例的自主分布式網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)通信站管理的超幀的內(nèi)部配置。每一個(gè)通信站發(fā)射一個(gè)信標(biāo)以定義其超幀。下面描述超幀的使用。
每一個(gè)通信站通過(guò)發(fā)射其自己的信標(biāo)定義一個(gè)超幀持續(xù)時(shí)間?；谛艠?biāo)發(fā)射定時(shí)，該超幀在每一個(gè)信標(biāo)相對(duì)位置被管理為進(jìn)一步分割的信標(biāo)相對(duì)位置。根據(jù)圖4的例子，一個(gè)超幀被分割為有64個(gè)相對(duì)位置的64部分，也就是時(shí)隙0到63。
在開(kāi)始信標(biāo)相對(duì)位置(0號(hào)位置)，信標(biāo)發(fā)射后跟隨著其自己的TPP(Transmission Prioritized Period，發(fā)射優(yōu)先期間)。在發(fā)射優(yōu)先期間TPP，對(duì)應(yīng)的無(wú)線通信設(shè)備變?yōu)榛顒?dòng)的，以從其本身發(fā)射消息或者接收以其為目的地的消息。
對(duì)應(yīng)于信標(biāo)相對(duì)位置0之外的位置(1號(hào)到63號(hào)位置)，提供了CAP(內(nèi)容訪問(wèn)期間，Contention Access Period)。當(dāng)存在通信的需要時(shí)，按照需要在相鄰無(wú)線通信設(shè)備之間使用CAP。
當(dāng)給定通信終止時(shí)，或者當(dāng)沒(méi)有通信發(fā)生時(shí)，定義為發(fā)射優(yōu)先期間TPP的時(shí)間段終止。發(fā)射優(yōu)先期間TPP按照需要被自動(dòng)用作相鄰站之間的內(nèi)容訪問(wèn)期間CAP?；蛘撸ㄐ耪究梢耘渲闷洳糠謨?nèi)容訪問(wèn)期間CAP作為其自己的發(fā)射優(yōu)先期間TPP。該部分內(nèi)容訪問(wèn)期間CAP可以擇優(yōu)地用于與規(guī)定無(wú)線通信設(shè)備的通信。
根據(jù)該實(shí)施例，通信站以時(shí)隙為單位處理超幀。通信站根據(jù)周邊站的頻帶使用來(lái)配置用于其本身的通信頻帶。
C.在自主分布式網(wǎng)絡(luò)中獲取時(shí)間同步。
如上所述，各通信站定期地通知自主分布式通信系統(tǒng)中的信標(biāo)信息。這樣，每一個(gè)通信站向其它相鄰的通信站通知其存在和網(wǎng)絡(luò)配置。該通信站在超幀的開(kāi)始發(fā)射信標(biāo)。因此，該超幀由信標(biāo)間隔限定。各通信站掃描信道，以發(fā)現(xiàn)從周邊站發(fā)射的信標(biāo)信號(hào)，并進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)。
在這種自主分布式通信系統(tǒng)中，每一個(gè)通信站需要確保與周邊站的時(shí)間同步，并如上所述定期通知和管理信標(biāo)信息。例如，每一個(gè)通信站在一個(gè)幀周期內(nèi)設(shè)置一個(gè)優(yōu)先使用期間。對(duì)于這種基于時(shí)間同步的接入系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，時(shí)間同步非常重要。
在具有睡眠模式和定期執(zhí)行接收的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，時(shí)鐘精確度可能不夠。在這種情況下，時(shí)鐘精確度約束了允許睡眠狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間。
時(shí)鐘(幀)同步的獲得包括兩個(gè)因素在通信站之間用作基準(zhǔn)的時(shí)間戳(幀周期)的失配的校正，以及時(shí)間發(fā)展速率(即時(shí)鐘或者幀周期)的同步。作為本發(fā)明的前提，可以進(jìn)行測(cè)量以檢測(cè)在時(shí)間戳(幀周期)開(kāi)始的誤差。但是，測(cè)量不能用來(lái)檢測(cè)時(shí)間發(fā)展速率是否同步。下面說(shuō)明了提供的幾種獲取時(shí)鐘(幀)同步的方法。
C-1.時(shí)鐘(幀)同步方法(1)如上所述，在根據(jù)該實(shí)施例的自主分布式通信系統(tǒng)中，每一個(gè)通信站具有一個(gè)計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器由基準(zhǔn)時(shí)鐘增值，由定期信標(biāo)發(fā)射時(shí)間重置。一個(gè)信標(biāo)記錄在信標(biāo)發(fā)射期間的計(jì)數(shù)器值。通過(guò)接收該信標(biāo)，通信站能夠跟蹤其時(shí)間戳相對(duì)于發(fā)射該信標(biāo)的通信站的延遲。
圖5圖示了使交換信標(biāo)的通信站之間的時(shí)鐘(幀)同步的方法。圖3圖示了直到三個(gè)信標(biāo)的操作，包括一個(gè)從信標(biāo)發(fā)射站發(fā)射、由信標(biāo)接收站接收的信標(biāo)。在該操作的初始階段，每一個(gè)通信站處理一個(gè)等效于一個(gè)期間的超幀，對(duì)基準(zhǔn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)1000000次。
當(dāng)本地站計(jì)數(shù)器返回0時(shí)，信標(biāo)發(fā)射站發(fā)出一個(gè)信標(biāo)信號(hào)。響應(yīng)于對(duì)該信標(biāo)的接收，信標(biāo)接收站在信標(biāo)發(fā)射站發(fā)射信標(biāo)時(shí)將計(jì)數(shù)器重置為0。這校正了作為基準(zhǔn)的時(shí)間戳的失配，使通信站之間的計(jì)數(shù)器同步。
之后，各通信站使用它們的基準(zhǔn)時(shí)鐘測(cè)量時(shí)間，也就是將計(jì)數(shù)器從0增值到999999。當(dāng)本地站計(jì)數(shù)器返回到0時(shí)，信標(biāo)發(fā)射站發(fā)出信標(biāo)信號(hào)。
在第二信標(biāo)發(fā)射時(shí)間，信標(biāo)接收站將計(jì)數(shù)器返回到0，并已經(jīng)將其前進(jìn)到40。原因如下。當(dāng)信標(biāo)發(fā)射站的時(shí)鐘被用作基準(zhǔn)時(shí)，信標(biāo)接收站的時(shí)鐘每超幀被向前計(jì)數(shù)40。也就是，時(shí)鐘前進(jìn)了40ppm。
根據(jù)僅僅基于時(shí)間戳信息的傳統(tǒng)的時(shí)鐘同步方法，信標(biāo)接收站能夠用如下方式使時(shí)間同步每當(dāng)收到信標(biāo)時(shí)重置計(jì)數(shù)器以校正時(shí)間失配。但是，在信標(biāo)接收站進(jìn)入睡眠狀態(tài)期間，信標(biāo)接收站不能重置計(jì)數(shù)器。時(shí)間的失配按超幀被積累。如果時(shí)鐘精確度不夠，則時(shí)鐘精確度會(huì)約束睡眠狀態(tài)能夠持續(xù)的時(shí)間。
相反，根據(jù)該實(shí)施例，信標(biāo)接收站不僅在每次接收到信標(biāo)時(shí)重置計(jì)數(shù)器以校正時(shí)間失配，而且使時(shí)間發(fā)展速率也就是時(shí)鐘周期同步。具體地，信標(biāo)接收站在第二信標(biāo)接收時(shí)將計(jì)數(shù)器從40重置到0。在此時(shí)點(diǎn)，信標(biāo)接收站將計(jì)數(shù)器每超幀前進(jìn)40。也就是，信標(biāo)接收站在時(shí)鐘中找到40ppm的前進(jìn)量，將時(shí)鐘周期延展40/1000000。結(jié)果，信標(biāo)接收站使用一個(gè)超幀處理一個(gè)期間，從0增到1000039。在第三信標(biāo)接收時(shí)，信標(biāo)接收站能夠與信標(biāo)發(fā)射站的時(shí)鐘(幀)同步。
根據(jù)該實(shí)施例，信標(biāo)接收站較晚重置計(jì)數(shù)器40個(gè)計(jì)數(shù)值，也就是，計(jì)數(shù)到1000039，然后重置計(jì)數(shù)器。另外，可以有幾種方法用于校正時(shí)鐘周期。一個(gè)例子是使用PLL(鎖相環(huán)，Phase Lock Loop)來(lái)直接延展時(shí)鐘。
圖6提供了一個(gè)流程圖，圖示了在交換信標(biāo)的站之間使時(shí)鐘(幀)同步的處理。
當(dāng)接收到一個(gè)信標(biāo)時(shí)，通信站提取時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)α(步驟S1)。信標(biāo)接收站將計(jì)數(shù)器值減少α，以校正測(cè)量一個(gè)超幀的時(shí)鐘計(jì)數(shù)器(步驟S2)。這樣，通信站校正在開(kāi)始位置的時(shí)間失配。
另外，信標(biāo)接收站將計(jì)數(shù)器周期每超幀延展α(步驟S3)，以使時(shí)間發(fā)展速率也就是時(shí)鐘(幀)周期同步。
圖5和圖6的例子限于使兩個(gè)通信站之間的時(shí)鐘同步的方法。在這種情況下，信標(biāo)發(fā)射站的時(shí)鐘被用作實(shí)施該處理的基準(zhǔn)。另一方面，可能存在這樣的系統(tǒng)其中有三個(gè)或者更多的通信站，其中兩個(gè)或者更多的通信站發(fā)射信標(biāo)。在這種情況下，哪一個(gè)通信站應(yīng)當(dāng)被選作基準(zhǔn)時(shí)鐘的源可能就是有爭(zhēng)議的。例如，可以提供這樣的同步，使得時(shí)鐘超前(forward-clocked)的通信站向時(shí)鐘落后(backward-clocked)的通信站調(diào)整其本身。在這種情況下，要接收信標(biāo)的通信站僅當(dāng)時(shí)鐘誤差變?chǔ)翞檎龝r(shí)校正時(shí)間失配(步驟S2)或者使時(shí)鐘周期同步(步驟S4)。
圖7圖示了輸出計(jì)數(shù)器周期延展的電路的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
可以每微秒對(duì)計(jì)數(shù)器增值。但是，實(shí)際上，完全可能考慮每100微秒對(duì)計(jì)數(shù)器增值的情況。在這種情況下，例如，對(duì)35微秒的校正就等效于0.35個(gè)計(jì)數(shù)值，還達(dá)不到單位計(jì)數(shù)器值。為了解決這個(gè)問(wèn)題，使用如圖7所示配置的電路來(lái)緩解量子化(quantization)誤差。
根據(jù)圖7的例子，理想的校正計(jì)數(shù)值輸入需要高達(dá)兩個(gè)小數(shù)點(diǎn)的精度，并在乘法部分11中被乘以100。例如，0.35個(gè)計(jì)數(shù)值變?yōu)?5。
量子化部分12將此值每100量子化為0。因此，除法部分13輸出0。加法部分14計(jì)算一個(gè)不從除法部分13輸出的值。該值35被加到下一個(gè)值上。結(jié)果，下一個(gè)值在量子化之前變?yōu)?0，再下一個(gè)值變?yōu)?05。
量子化部分12將值150量子化(quantize)，產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)值，然后輸出。余數(shù)5類似地被加到下一個(gè)輸入值上。
這樣，作為量子化的結(jié)果，電路對(duì)小于一個(gè)計(jì)數(shù)值的部分進(jìn)行累積。因此，就可以使目標(biāo)信標(biāo)周期和實(shí)際設(shè)定值之間的誤差最小化。
為了描述的方便，圖5圖示的內(nèi)容是每一個(gè)通信站既使超幀的開(kāi)始位置同步，又使超幀的周期同步。但是，自主分布式通信系統(tǒng)可以被配置為所有通信站發(fā)出信標(biāo)信號(hào)，各通信站使用信標(biāo)間隔來(lái)獨(dú)特地形成超幀。盡管在這樣的系統(tǒng)中超幀周期匹配，但是超幀的開(kāi)始位置不對(duì)準(zhǔn)?？紤]到這一點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)理解，圖5表示的是與構(gòu)成超幀的時(shí)隙的開(kāi)始位置的同步，而不是與超幀本身的開(kāi)始位置的同步。
C-2.時(shí)鐘(幀)同步方法(2)現(xiàn)在看圖8，下面描述這樣一種情況信標(biāo)發(fā)射站通過(guò)識(shí)別時(shí)鐘遲于本地站本身的另一個(gè)通信站，來(lái)調(diào)整時(shí)間戳。根據(jù)圖8所示的例子，三個(gè)通信站X到Z在網(wǎng)絡(luò)中工作。在該操作的初始階段，每一個(gè)通信站按照將對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)1000000次的時(shí)間標(biāo)識(shí)一個(gè)超幀。
在圖8的時(shí)間點(diǎn)A，通信站Y接收到一個(gè)信標(biāo)或者類似信號(hào)，識(shí)別到相對(duì)于相鄰站X的10個(gè)計(jì)數(shù)值的偏差。通信站Y將計(jì)數(shù)器延遲10個(gè)計(jì)數(shù)值以使計(jì)數(shù)器同步。結(jié)果，通信站Y與以前相比發(fā)射第二信標(biāo)10個(gè)計(jì)數(shù)值。
在圖8的時(shí)間點(diǎn)B，通信站Z從通信站Y接收到一個(gè)信標(biāo)。當(dāng)使時(shí)鐘同步時(shí)，通信站Z類似地識(shí)別出10個(gè)計(jì)數(shù)值的偏差。通信站Z將計(jì)數(shù)器延遲10個(gè)計(jì)數(shù)值，以使計(jì)數(shù)器同步。但是，該實(shí)施例規(guī)定了最高為三個(gè)計(jì)數(shù)值作為對(duì)允許調(diào)整時(shí)鐘周期或者信標(biāo)周期的時(shí)鐘誤差范圍的限制。通信站Z這次跳過(guò)對(duì)時(shí)鐘周期的調(diào)整。
在時(shí)間點(diǎn)C，再次嘗試使時(shí)鐘同步。由于周期未改變，測(cè)量到時(shí)鐘誤差為0。因此，在時(shí)間點(diǎn)C，周期未改變。
通信站Y使計(jì)數(shù)器與通信站X同步。結(jié)果，對(duì)于通信站Y，在時(shí)間點(diǎn)B測(cè)量信標(biāo)發(fā)射間隔，其變得等效于普通超幀加上10個(gè)計(jì)數(shù)值的時(shí)鐘誤差。也就是，由于在時(shí)間點(diǎn)B的周期變化為臨時(shí)的，隨后的周期與原始周期一樣。如果該時(shí)鐘誤差被當(dāng)作超幀中的10個(gè)計(jì)數(shù)值的變化，則通信站Z可能不正確地改變時(shí)鐘周期。
當(dāng)通信站從一個(gè)周邊站接收到一個(gè)信標(biāo)時(shí)，從該信標(biāo)獲得的時(shí)鐘誤差可能突然增加。這種情況可能發(fā)生在信標(biāo)發(fā)射站剛剛移動(dòng)時(shí)間戳以進(jìn)行時(shí)鐘同步之后。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，當(dāng)發(fā)生了太大的時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)以致超過(guò)了可允許的范圍時(shí)，該實(shí)施例不改變周期。這防止了改變到不正確的周期，確保了對(duì)時(shí)鐘變換的抵抗力，穩(wěn)定了由于輕度的周期變化導(dǎo)致的時(shí)鐘(幀)同步操作。
圖9的流程示了在交換信標(biāo)的站之間使時(shí)鐘(幀)同步的處理。
當(dāng)接收到一個(gè)信標(biāo)時(shí)，通信站提取時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)α(步驟S11)，校正時(shí)間失配(步驟S12)。
通信站判斷時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)α是否超過(guò)了規(guī)定的信標(biāo)周期改變閾值(步驟S13)。
如果時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)α沒(méi)有超過(guò)規(guī)定的信標(biāo)周期改變閾值，則通信站將計(jì)數(shù)器周期的一個(gè)超幀延展α(步驟S14)。這使得時(shí)間發(fā)展速率也就是時(shí)鐘(幀)周期同步。
如果時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)α超過(guò)了規(guī)定的信標(biāo)周期改變閾值，則不使時(shí)鐘周期同步。原因如下。時(shí)鐘可能因?yàn)闀r(shí)鐘周期偏差之外的原因而發(fā)生偏差。例如，在從通信站從周邊站接收到的信標(biāo)獲得之后，時(shí)鐘誤差突然增加。
為了說(shuō)明的方便，圖8圖示的內(nèi)容是每一個(gè)通信站既使超幀的開(kāi)始位置同步，又使超幀的周期同步。但是，該自主分布式通信系統(tǒng)也可以被配置為所有的通信站都發(fā)出信標(biāo)信號(hào)，個(gè)通信站使用信標(biāo)間隔來(lái)獨(dú)特地確定超幀。盡管在這樣的系統(tǒng)中超幀周期匹配，超幀的開(kāi)始位置不對(duì)準(zhǔn)。有鑒于此，應(yīng)當(dāng)理解圖5表示了與構(gòu)成超幀的時(shí)隙的開(kāi)始位置同步，而不是與超幀本身的開(kāi)始位置同步。
C-3.時(shí)鐘(幀)同步方法(3)根據(jù)該實(shí)施例的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以使用睡眠模式，允許各通信站在任何時(shí)候睡眠。在這種情況下，每一個(gè)通信站按照規(guī)定的喚醒周期返回活動(dòng)狀態(tài)。通信站執(zhí)行掃描操作以從周邊站接收信標(biāo)用于同步。圖10圖示了使由于喚醒周期(掃描周期)的變化導(dǎo)致的時(shí)鐘周期同步的操作。
當(dāng)通信站的時(shí)鐘按照40ppm每超幀前進(jìn)時(shí)，時(shí)鐘每1.0秒前進(jìn)40微秒。假設(shè)時(shí)鐘每一微秒計(jì)數(shù)一次。當(dāng)喚醒周期(掃描周期)為1.0秒時(shí)，下一個(gè)掃描導(dǎo)致前進(jìn)40個(gè)計(jì)數(shù)值。例如，假設(shè)最高三個(gè)計(jì)數(shù)值可用作如上述C-2節(jié)所描述的周期調(diào)整的允許范圍。在這種情況下，40個(gè)計(jì)數(shù)值在所述允許范圍之外。因此，沒(méi)有時(shí)鐘周期被同步。
由在所述允許范圍之外的時(shí)鐘誤差啟動(dòng)，將睡眠期間臨時(shí)縮短，嘗試頻繁地使時(shí)鐘同步。當(dāng)喚醒周期被改變到50毫秒，也就是正常周期的二十分之一時(shí)，例如，在下一個(gè)喚醒的時(shí)鐘偏差變?yōu)樵谠试S范圍內(nèi)的兩個(gè)計(jì)數(shù)值。
使用該值，嘗試使時(shí)鐘周期同步。通信站確認(rèn)下一個(gè)信標(biāo)指示幾乎為0的時(shí)鐘誤差。通信站然后將喚醒周期(掃描周期)加倍到100毫秒。
在確認(rèn)時(shí)鐘誤差再次變?yōu)閹缀鯙?時(shí)，通信站進(jìn)一步將喚醒周期(掃描周期)加倍到200毫秒，并嘗試時(shí)鐘同步。這樣，時(shí)鐘周期最后能夠在1.0秒的原始喚醒周期(掃描周期)被同步。
圖11是在信標(biāo)交換站之間使時(shí)鐘同步的過(guò)程的流程圖。
當(dāng)接收到一個(gè)信標(biāo)時(shí)，通信站提取時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)α(步驟S21)，校正時(shí)間失配(步驟S22)。通信站判斷時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)α是否超過(guò)了規(guī)定的信標(biāo)周期改變閾值(步驟S23)。
如果時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)α沒(méi)有超過(guò)規(guī)定的信標(biāo)周期改變閾值，則通信站將計(jì)數(shù)器周期的一個(gè)超幀延展α(步驟S24)。這使得時(shí)間發(fā)展速率也就是時(shí)鐘(幀)周期同步。
通信站判斷時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)α是否超過(guò)規(guī)定的喚醒周期(掃描周期)改變閾值(步驟25)。如果時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)α沒(méi)有超過(guò)規(guī)定的喚醒周期(掃描周期)改變閾值，則通信站確定幀周期被同步。例如，所述喚醒周期(掃描周期)被加倍(步驟26)。如果時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)α超過(guò)了喚醒周期(掃描周期)改變閾值，則很有可能沒(méi)有幀周期被同步。喚醒周期(掃描周期)不改變。
回到步驟S23。如果時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)α超過(guò)了規(guī)定的信標(biāo)周期改變閾值，則沒(méi)有時(shí)鐘周期被同步。原因如下。時(shí)鐘可能因?yàn)闀r(shí)鐘周期偏差之外的原因而發(fā)生偏差。例如，在從通信站從周邊站接收到的信標(biāo)獲得之后，時(shí)鐘誤差突然增加。由在所述允許范圍之外的時(shí)鐘誤差啟動(dòng)，喚醒周期被改變到50毫秒，也就是正常周期的二十分之一(步驟S27)。嘗試頻繁地使時(shí)鐘同步。
這樣，通信站逐步地延展喚醒周期以使時(shí)鐘周期同步。即使在長(zhǎng)期睡眠期間，也能保證時(shí)鐘周期。另外，可以規(guī)定最大睡眠時(shí)間而不管時(shí)鐘精度。
為了說(shuō)明的方便，圖10圖示的內(nèi)容是每一個(gè)通信站既使超幀的開(kāi)始位置同步，又使超幀的周期同步。但是，該自主分布式通信系統(tǒng)也可以被配置為所有的通信站都發(fā)出信標(biāo)信號(hào)，各通信站使用信標(biāo)間隔來(lái)獨(dú)特地確定超幀。盡管在這樣的系統(tǒng)中超幀周期匹配，超幀的開(kāi)始位置不對(duì)準(zhǔn)。有鑒于此，應(yīng)當(dāng)理解圖5表示了與構(gòu)成超幀的時(shí)隙的開(kāi)始位置同步，而不是與超幀本身的開(kāi)始位置同步。
C-4.時(shí)鐘(幀)同步方法(4)現(xiàn)在看圖12，類似于上面的C-2節(jié)，下面描述這樣一種情況信標(biāo)發(fā)射站通過(guò)識(shí)別時(shí)鐘遲于本地站本身的另一個(gè)通信站，來(lái)調(diào)整時(shí)間戳。根據(jù)圖8所示的例子，三個(gè)通信站X到Z在網(wǎng)絡(luò)中工作。在該操作的初始階段，每一個(gè)通信站按照將對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)1000000次的時(shí)間標(biāo)識(shí)一個(gè)超幀。作為前提，每一個(gè)通信站按照規(guī)定的掃描周期執(zhí)行掃描操作。通信站提供小于或者等于最大掃描周期的掃描周期。
在圖12的時(shí)間點(diǎn)A，通信站Y接收到一個(gè)信標(biāo)或者類似信號(hào)，識(shí)別到相對(duì)于相鄰站X的10個(gè)計(jì)數(shù)值的偏差。通信站Y將計(jì)數(shù)器延遲10個(gè)計(jì)數(shù)值以使計(jì)數(shù)器同步。結(jié)果，通信站Y與以前相比發(fā)射第二信標(biāo)10個(gè)計(jì)數(shù)值。此時(shí)，在調(diào)整了計(jì)數(shù)器值之后，通信站Y設(shè)置一個(gè)標(biāo)記，表示計(jì)數(shù)器值在最大掃描周期期間變化了。
在圖12的時(shí)間點(diǎn)B，通信站Z從通信站Y接收到一個(gè)信標(biāo)。當(dāng)嘗試使時(shí)鐘同步時(shí)，通信站Z類似地識(shí)別出10個(gè)計(jì)數(shù)值的偏差。通信站Z將計(jì)數(shù)器延遲10個(gè)計(jì)數(shù)值，以使計(jì)數(shù)器同步。但是，由于接收到的信標(biāo)設(shè)有表示計(jì)數(shù)器值的改變的標(biāo)記，通信站Z這次跳過(guò)對(duì)時(shí)鐘周期的調(diào)整。
假設(shè)通信站使計(jì)數(shù)器同步以進(jìn)行時(shí)間調(diào)整。通過(guò)從通信站接收一個(gè)信標(biāo)來(lái)測(cè)量時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)，指示等效于調(diào)整量的偏差。但是，如果假設(shè)該誤差指示了時(shí)鐘(幀)周期的變化則是不正確的。在穩(wěn)定狀態(tài)下的周期可以不改變。
根據(jù)圖12的例子，通信站Y使計(jì)數(shù)器與通信站X同步。結(jié)果，對(duì)于通信站Y，在時(shí)間點(diǎn)B測(cè)量信標(biāo)發(fā)射間隔，其變得等效于普通超幀加上10個(gè)計(jì)數(shù)值的時(shí)鐘誤差。也就是，由于在時(shí)間點(diǎn)B的周期變化為臨時(shí)的，隨后的周期與原始周期一樣。如果該時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)被當(dāng)作超幀中的10個(gè)計(jì)數(shù)值的變化，則通信站Z可能不正確地改變時(shí)鐘周期。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，該實(shí)施例提供了帶有信標(biāo)改變標(biāo)記的信標(biāo)，該標(biāo)記表示時(shí)鐘(幀)同步的完成。當(dāng)該標(biāo)記打開(kāi)時(shí)，跳過(guò)周期的變化以防止不正確的改變。
圖13的流程示了在信標(biāo)交換站之間使時(shí)鐘(幀)同步的處理。
當(dāng)接收到一個(gè)信標(biāo)時(shí)，通信站提取時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)α(步驟S31)，校正時(shí)間失配(步驟S32)。
通信站判斷時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)α是否超過(guò)了規(guī)定的標(biāo)記閾值(步驟S33)。如果超過(guò)了該標(biāo)記閾值，則通信站打開(kāi)來(lái)自本地站的發(fā)射信標(biāo)時(shí)鐘改變標(biāo)記，重置標(biāo)記計(jì)數(shù)器(步驟S34)。
通信站判斷所述標(biāo)記計(jì)數(shù)器是否達(dá)到了最大喚醒周期(步驟S35)。當(dāng)標(biāo)記計(jì)數(shù)器達(dá)到最大喚醒周期時(shí)，通信站關(guān)閉發(fā)射信標(biāo)的時(shí)鐘改變標(biāo)記(步驟S36)。
當(dāng)接收到一個(gè)信標(biāo)時(shí)，通信站檢查接收信標(biāo)的時(shí)鐘改變標(biāo)記(步驟S37)。如果時(shí)鐘改變標(biāo)記是關(guān)閉的，則通信站將每超幀的計(jì)數(shù)器周期延展α(步驟S38)。這樣，通信站使得時(shí)間發(fā)展速率也就是時(shí)鐘(幀)周期同步。
如果時(shí)鐘改變標(biāo)記是打開(kāi)的，則通信站不進(jìn)行周期的改變，以防止由于計(jì)數(shù)器同步導(dǎo)致的時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)α而產(chǎn)生不正確的改變。
為了說(shuō)明的方便，圖8圖示的內(nèi)容是每一個(gè)通信站既使超幀的開(kāi)始位置同步，又使超幀的周期同步。但是，該自主分布式通信系統(tǒng)也可以被配置為所有的通信站都發(fā)出信標(biāo)信號(hào)，各通信站使用信標(biāo)間隔來(lái)獨(dú)特地確定超幀。盡管在這樣的系統(tǒng)中超幀周期匹配，超幀的開(kāi)始位置不對(duì)準(zhǔn)。有鑒于此，應(yīng)當(dāng)理解圖5表示了與構(gòu)成超幀的時(shí)隙的開(kāi)始位置同步，而不是與超幀本身的開(kāi)始位置同步。
C-5.時(shí)鐘(幀)同步方法(5)用于新進(jìn)入的信標(biāo)的基準(zhǔn)時(shí)間不同于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)時(shí)間。因此，當(dāng)收到第一信標(biāo)時(shí)，檢測(cè)到該差別作為時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)。
現(xiàn)有的站從新進(jìn)入的站接收信標(biāo)，并使用檢測(cè)到的時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)改變本地站的計(jì)數(shù)器或者時(shí)間戳，這是沒(méi)有問(wèn)題的。但是，如果將時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)作為時(shí)鐘周期變化來(lái)改變時(shí)鐘(幀)周期則是不正確的。這是因?yàn)樵谕ㄐ耪臼顾鼈兊幕鶞?zhǔn)時(shí)間戳或者計(jì)數(shù)器同步之后，在測(cè)量時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)之前，時(shí)鐘(幀)周期差異是不能估計(jì)的。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，該實(shí)施例不使用從新進(jìn)入的終端發(fā)出的第一信標(biāo)估計(jì)的時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)來(lái)校正時(shí)鐘(幀)周期。這防止了時(shí)鐘周期被不正確地改變。
圖14的流程示了在信標(biāo)交換站之間使時(shí)鐘(幀)同步的處理。當(dāng)接收到一個(gè)信標(biāo)時(shí)，通信站提取時(shí)鐘誤差(在幀開(kāi)始處的誤差)α(步驟S41)，校正時(shí)間失配(步驟S42)。
通信站判斷所接收到的信標(biāo)是否是從新進(jìn)入的站發(fā)出的(步驟S43)。
如果接收到的信標(biāo)不是由新進(jìn)入的站發(fā)出的，則通信站將每超幀的計(jì)數(shù)器周期延展α(步驟S44)。這樣，通信站使得時(shí)間發(fā)展速率也就是時(shí)鐘(幀)周期同步。
如果接收到的信標(biāo)是由新進(jìn)入的站發(fā)出的，則通信站不校正時(shí)鐘(幀)周期，以防止不正確地時(shí)鐘周期變化。
上面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員清楚地理解，在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，可以作各種各樣的變化和修改。本說(shuō)明書主要描述了將本發(fā)明應(yīng)用于自主分布式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例。很清楚，本發(fā)明也可以應(yīng)用于除自主分布式網(wǎng)絡(luò)之外的其它網(wǎng)絡(luò)。
另外，本發(fā)明可以應(yīng)用于多信道通信系統(tǒng)(其中，通信站以中繼的方式在多個(gè)頻道上相互通信)中的信道的媒介訪問(wèn)控制(mediaaccess control)。
盡管在描述本發(fā)明的實(shí)施例時(shí)使用了無(wú)線LAN作為例子，但是本發(fā)明的概念不限于此。本發(fā)明可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于在低SNR環(huán)境下發(fā)送和接收信號(hào)的超寬帶通信系統(tǒng)。
簡(jiǎn)言之，本發(fā)明上面的說(shuō)明只是作為例子。對(duì)本說(shuō)明書的內(nèi)容不應(yīng)作限制性地解釋。為了理解本發(fā)明的主題，應(yīng)當(dāng)考慮所附的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線通信系統(tǒng)，其中，各通信站按照給定的幀周期工作，其中，第一通信站發(fā)射一個(gè)包含有關(guān)幀周期的時(shí)間信息的通知信號(hào)，第二通信站不僅使一個(gè)幀周期的開(kāi)始位置與所述第一通信站同步，而且基于從接收到的通知信號(hào)獲得的時(shí)間信息使幀周期同步。
2.如權(quán)利要求1所述的無(wú)線通信系統(tǒng)，其中，各通信站對(duì)時(shí)鐘計(jì)數(shù)以測(cè)量幀周期；并且所述第二通信站測(cè)量所述第二和第一通信站之間的幀周期開(kāi)始位置誤差，作為時(shí)鐘計(jì)數(shù)誤差α，從計(jì)數(shù)值減去α以使所述幀周期開(kāi)始位置同步，并將每幀的計(jì)數(shù)值擴(kuò)展α以使幀周期同步。
3.如權(quán)利要求1或2所述的無(wú)線通信系統(tǒng)，其中，如果幀周期開(kāi)始位置誤差超過(guò)規(guī)定的閾值，則所述第二通信站使幀周期開(kāi)始位置與所述第一通信站同步，但是不使幀周期同步。
4.如權(quán)利要求1所述的無(wú)線通信系統(tǒng)，其中，通信站按照規(guī)定的掃描周期執(zhí)行掃描操作以接收所述通知信號(hào)，根據(jù)所接收到的通知信號(hào)檢測(cè)幀周期開(kāi)始位置誤差，并且，如果幀周期開(kāi)始位置誤差小于規(guī)定的閾值，則增大所述掃描周期。
5.如權(quán)利要求4所述的無(wú)線通信系統(tǒng)，其中，如果一個(gè)通信站和一個(gè)周邊站之間的幀開(kāi)始位置誤差超過(guò)規(guī)定的閾值，則該通信站縮短掃描周期。
6.如權(quán)利要求1所述的無(wú)線通信系統(tǒng)，其中，在剛剛與表示狀態(tài)的標(biāo)記同步之后，所述第一通信站提供一個(gè)通知信號(hào)；并且在收到所述被標(biāo)記的通知信號(hào)后，所述第二通信站使幀周期開(kāi)始位置與所述第一通信站同步，但是如果幀周期開(kāi)始位置誤差超過(guò)規(guī)定的閾值則不使幀周期同步。
7.如權(quán)利要求1所述的無(wú)線通信系統(tǒng)，其中，在收到來(lái)自新進(jìn)入的站的通知信號(hào)后，通信站使幀周期開(kāi)始位置同步但是不使幀周期同步。
8.一種在無(wú)線通信環(huán)境下工作的無(wú)線通信設(shè)備，在該無(wú)線通信環(huán)境下，通信站按照規(guī)定的幀周期相互通信，該設(shè)備包括用于在通信信道上發(fā)送和接收無(wú)線數(shù)據(jù)的通信裝置；通知信號(hào)發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生包含有關(guān)幀周期的時(shí)間信息的通知信號(hào)；通知信號(hào)分析裝置，用于分析從一個(gè)周邊站接收到的通知信號(hào)；以及同步裝置，用于根據(jù)從周邊站接收到的通知信號(hào)獲得的時(shí)間信息，相對(duì)于所述周邊站使幀周期開(kāi)始位置同步，并調(diào)整幀周期同步。
9.如權(quán)利要求8所述的無(wú)線通信設(shè)備，還包括時(shí)鐘發(fā)生器以及用于對(duì)從該時(shí)鐘發(fā)生器輸出的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)以測(cè)量幀周期的裝置；其中，如果根據(jù)從周邊站接收到的通知信號(hào)獲得了時(shí)間信息，則所述同步裝置測(cè)量基于所述時(shí)間信息而獲得的幀周期開(kāi)始位置誤差，作為時(shí)鐘計(jì)數(shù)誤差α，從計(jì)數(shù)值減去α以使所述幀周期開(kāi)始位置同步，并將每幀的計(jì)數(shù)值擴(kuò)展α以使幀周期同步。
10.如權(quán)利要求8所述的無(wú)線通信設(shè)備，其中，如果對(duì)于周邊站幀周期開(kāi)始位置誤差超過(guò)規(guī)定的閾值，則所述同步裝置使幀周期開(kāi)始位置與所述周邊站同步，但是不使幀周期同步。
11.如權(quán)利要求8所述的無(wú)線通信設(shè)備，還包括掃描操作裝置，用于按照規(guī)定的掃描周期接收所述通知信號(hào)，其中，根據(jù)所接收到的通知信號(hào)，所述同步裝置檢測(cè)幀周期開(kāi)始位置誤差，并且，如果幀周期開(kāi)始位置誤差小于規(guī)定的閾值，則所述掃描操作裝置增大所述掃描周期。
12.如權(quán)利要求11所述的無(wú)線通信設(shè)備，其中，如果對(duì)于一個(gè)周邊站幀開(kāi)始位置誤差超過(guò)規(guī)定的閾值，則所述掃描操作裝置縮短掃描周期。
13.如權(quán)利要求8所述的無(wú)線通信設(shè)備，其中，在剛剛通過(guò)所述同步裝置與表示狀態(tài)的標(biāo)記同步之后，所述通知信號(hào)發(fā)生裝置提供一個(gè)通知信號(hào)；并且在收到所述被標(biāo)記的通知信號(hào)后，所述同步裝置使幀周期開(kāi)始位置與所述第一通信站同步，但是如果幀周期開(kāi)始位置誤差超過(guò)規(guī)定的閾值則不使幀周期同步。
14.如權(quán)利要求8所述的無(wú)線通信設(shè)備，其中，在收到來(lái)自新進(jìn)入的站的通知信號(hào)后，所述同步裝置使幀周期開(kāi)始位置同步但是不使幀周期同步。
15.一種在無(wú)線通信環(huán)境下用于通信處理的無(wú)線通信方法，在該無(wú)線通信環(huán)境下，定期發(fā)射通知信號(hào)，該方法包括下述步驟產(chǎn)生包含有關(guān)時(shí)鐘周期的時(shí)間信息的通知信號(hào)；分析從一個(gè)周邊站接收到的通知信號(hào)；以及根據(jù)從周邊站接收到的通知信號(hào)獲得的時(shí)間信息，相對(duì)于所述周邊站使幀周期開(kāi)始位置同步，并調(diào)整幀周期同步。
16.一種以計(jì)算機(jī)可讀的形式描述的計(jì)算機(jī)程序，允許計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理無(wú)線通信環(huán)境下的通信，在該無(wú)線通信環(huán)境中，定期發(fā)射通知信號(hào)，該程序包括下述步驟產(chǎn)生包含有關(guān)時(shí)鐘周期的時(shí)間信息的通知信號(hào)；分析從一個(gè)周邊站接收到的通知信號(hào)；以及根據(jù)基于從周邊站接收到的通知信號(hào)獲得的時(shí)間信息，相對(duì)于所述周邊站使幀周期開(kāi)始位置同步，并調(diào)整幀周期同步。
全文摘要
本發(fā)明涉及無(wú)線通信系統(tǒng)、設(shè)備、方法和計(jì)算機(jī)程序。通信站需要通過(guò)維護(hù)一個(gè)相等的幀間隔來(lái)自主地和同步地工作。在定期發(fā)射信標(biāo)的無(wú)線通信系統(tǒng)中，從所接收到的包測(cè)量時(shí)鐘誤差。該時(shí)鐘誤差用來(lái)使計(jì)數(shù)器同步，以對(duì)信標(biāo)的發(fā)射/接收時(shí)間計(jì)數(shù)，并調(diào)整時(shí)鐘周期偏差以進(jìn)行同步。當(dāng)基準(zhǔn)時(shí)鐘精度差時(shí)，即使在從睡眠狀態(tài)恢復(fù)的情況下，同步也是可能的?？梢匝诱贡３炙郀顟B(tài)的時(shí)間而不用管時(shí)鐘精度?？梢苑乐褂捎诓徽_地與異常值同步而導(dǎo)致的同步破壞。
文檔編號(hào)H04L7/08GK1665172SQ20051005411
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2005年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月4日
發(fā)明者西川研三, 迫田和之 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社