專(zhuān)利名稱(chēng)：通信定時(shí)控制裝置、通信定時(shí)控制方法、節(jié)點(diǎn)及通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通信定時(shí)控制裝置、通信定時(shí)控制方法、節(jié)點(diǎn)及通信系統(tǒng)，尤其是涉及由多個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通信的沖突避免。
背景技術(shù)：
作為在空間中分散配置的多個(gè)節(jié)點(diǎn)可不沖突地進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的方式，具有TDMA方式、CSMA(CSMA/CA或CSMA/CD)方式等(參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
CSMA方式是要發(fā)信的節(jié)點(diǎn)根據(jù)載波(頻率)的存在來(lái)確認(rèn)其他節(jié)點(diǎn)是否在通信中，在未執(zhí)行通信時(shí)發(fā)信的方式。CSMA方式時(shí)可同時(shí)通信的信道數(shù)少。
TDMA方式是對(duì)各節(jié)點(diǎn)分配不同的時(shí)隙，各節(jié)點(diǎn)利用分配給自己的時(shí)隙進(jìn)行發(fā)送的方式。TDMA方式與比CSMA方式相比，可同時(shí)通信的信道數(shù)易增多。在TDMA方式中，供通信的節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)地變化時(shí)，某節(jié)點(diǎn)(管理節(jié)點(diǎn))動(dòng)態(tài)地分配對(duì)各節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙。
非專(zhuān)利文獻(xiàn)1松下溫、中川正雄編著「無(wú)線(xiàn)LAN結(jié)構(gòu)」、共立出版、1996年、p.47、53-59、69發(fā)明內(nèi)容但是，TDMA方式時(shí)，若進(jìn)行時(shí)隙分配的管理節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生故障，則通信系統(tǒng)整體停機(jī)。另外，對(duì)各節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)地再分割時(shí)隙的處理是煩雜的，也不能迅速地對(duì)應(yīng)情況變化。
因此，期望管理節(jié)點(diǎn)不對(duì)各節(jié)點(diǎn)指示通信定時(shí)，各節(jié)點(diǎn)就可執(zhí)行有效的通信的通信定時(shí)控制裝置、通信定時(shí)控制方式、節(jié)點(diǎn)及通信系統(tǒng)。
為解決該問(wèn)題，第1本發(fā)明是一種通信定時(shí)控制裝置，分別設(shè)置在構(gòu)成通信系統(tǒng)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)中，其特征在于，具有狀態(tài)變量信號(hào)通信單元，接收表示其他節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或動(dòng)作定時(shí)的狀態(tài)變量信號(hào)，并間歇發(fā)送表示本節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或動(dòng)作定時(shí)的狀態(tài)變量信號(hào)；定時(shí)確定單元，根據(jù)上述狀態(tài)變量信號(hào)通信單元接收的、來(lái)自其他節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)，使本節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或動(dòng)作定時(shí)轉(zhuǎn)移，生成反映該轉(zhuǎn)移的、來(lái)自本節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)后，將其提供給上述狀態(tài)變量信號(hào)通信單元；和狀態(tài)變量信號(hào)有效性判定單元，判定上述狀態(tài)變量信號(hào)通信單元接收的狀態(tài)變量信號(hào)是否有效，上述定時(shí)確定單元根據(jù)有效的狀態(tài)變量信號(hào)，使本節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或動(dòng)作定時(shí)轉(zhuǎn)移。
第2本發(fā)明的節(jié)點(diǎn)的特征在于具有第1本發(fā)明的通信定時(shí)控制裝置。
第3本發(fā)明的通信系統(tǒng)的特征在于分散配置多個(gè)第2本發(fā)明的節(jié)點(diǎn)。
第4本發(fā)明是一種適用于構(gòu)成通信系統(tǒng)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信定時(shí)控制方法，其特征在于，包含狀態(tài)變量信號(hào)通信步驟，接收表示其他節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或動(dòng)作定時(shí)的狀態(tài)變量信號(hào)，并間歇發(fā)送表示本節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或動(dòng)作定時(shí)的狀態(tài)變量信號(hào)；定時(shí)確定步驟，根據(jù)在上述狀態(tài)變量信號(hào)通信步驟中接收的、來(lái)自其他節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)，使本節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或動(dòng)作定時(shí)轉(zhuǎn)移，生成反映該轉(zhuǎn)移的、來(lái)自本節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)后，將其提供給上述狀態(tài)變量信號(hào)通信步驟；和狀態(tài)變量信號(hào)有效性判定步驟，判定在上述狀態(tài)變量信號(hào)通信步驟中接收的狀態(tài)變量信號(hào)是否有效，上述定時(shí)確定步驟僅根據(jù)有效的狀態(tài)變量信號(hào)，使本節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或動(dòng)作定時(shí)轉(zhuǎn)移。
根據(jù)本發(fā)明，由于在節(jié)點(diǎn)間彼此收發(fā)表示節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或動(dòng)作定時(shí)的狀態(tài)變量信號(hào)，各節(jié)點(diǎn)自律地取得通信定時(shí)，所以管理節(jié)點(diǎn)不對(duì)各節(jié)點(diǎn)指示通信定時(shí)，各節(jié)點(diǎn)就可執(zhí)行有效的通信。
這里，由于提供狀態(tài)變量信號(hào)側(cè)的節(jié)點(diǎn)判定狀態(tài)變量信號(hào)是否有效，并使本節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)纖維化，所以，可使各節(jié)點(diǎn)自律取得的通信定時(shí)成為高精度的定時(shí)。


圖1是表示第1實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)的功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是表示第1實(shí)施方式的通信系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)間同步的說(shuō)明圖(1)。
圖3是表示第1實(shí)施方式的通信系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)間同步的說(shuō)明圖(2)。
圖4是第1實(shí)施方式中的無(wú)效脈沖信號(hào)的說(shuō)明圖。
圖5是第1實(shí)施方式的無(wú)效信號(hào)判定單元的判定動(dòng)作等的說(shuō)明圖。
圖6是表示第2實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)的功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
圖7是第2實(shí)施方式的計(jì)數(shù)信息判定單元的判定動(dòng)作等的說(shuō)明圖。
圖8是表示第3及第6實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)的功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
圖9是第3實(shí)施方式的ID信息判定單元的判定動(dòng)作等的說(shuō)明圖。
圖10是第4實(shí)施方式的必要性的說(shuō)明圖。
圖11是表示第4實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)的功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
圖12是第4實(shí)施方式的ID信息判定單元等的動(dòng)作的說(shuō)明圖。
圖13是表示第5實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)的功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
圖14是第6實(shí)施方式的ID信息判定單元等的動(dòng)作的說(shuō)明圖。
圖15是表示第7實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)的功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
圖16是第7實(shí)施方式的認(rèn)證信息檢驗(yàn)單元、認(rèn)證信息生成單元及密鑰管理單元等的動(dòng)作的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
(A)第一實(shí)施方式下面，根據(jù)附圖來(lái)說(shuō)明基于本發(fā)明的通信定時(shí)控制裝置、通信定時(shí)控制方法、節(jié)點(diǎn)及通信系統(tǒng)的第1實(shí)施方式。
第1實(shí)施方式中，各節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，另外，有效地檢測(cè)自己以外的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，由此與附近的節(jié)點(diǎn)相互作用配合，自律分散地確定時(shí)隙的分配。
第1實(shí)施方式的通信系統(tǒng)具備經(jīng)無(wú)線(xiàn)線(xiàn)路收發(fā)數(shù)據(jù)的、在空間中分散配置的多個(gè)節(jié)點(diǎn)。這里，第1實(shí)施方式假設(shè)各節(jié)點(diǎn)的位置在通信過(guò)程中幾乎不變化。
各節(jié)點(diǎn)具有圖1的功能框圖中表示的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。在圖1中，節(jié)點(diǎn)10具有脈沖信號(hào)接收判定單元11、通信定時(shí)計(jì)算單元12、脈沖信號(hào)發(fā)送單元13、同步判定單元14、數(shù)據(jù)通信單元15、傳感器16及無(wú)效信號(hào)判定單元17。另外，作為通信定時(shí)控制裝置，構(gòu)成要素如下脈沖信號(hào)接收判定單元11、通信定時(shí)計(jì)算單元12、脈沖信號(hào)發(fā)送單元13、同步判定單元14及無(wú)效信號(hào)判定單元17。
脈沖信號(hào)接收判定單元11接收附近節(jié)點(diǎn)(例如，在該節(jié)點(diǎn)的發(fā)送電波到達(dá)的范圍內(nèi)存在的其他節(jié)點(diǎn))發(fā)送的輸出脈沖信號(hào)(不包含目的地信息)作為輸入脈沖信號(hào)Sin11。這里，脈沖信號(hào)是作為定時(shí)信號(hào)而收發(fā)的信號(hào)，例如，是具有高斯分布形狀等的脈沖形狀的信號(hào)(另外，脈沖信號(hào)也可是保持某些數(shù)據(jù)信息的信號(hào))。脈沖信號(hào)接收判定單元11向無(wú)效信號(hào)判定單元17提供輸入脈沖信號(hào)，從無(wú)效信號(hào)判定單元17取入輸入脈沖信號(hào)Sin11的有效/無(wú)效判定結(jié)果。脈沖信號(hào)接收判定單元11在輸入脈沖信號(hào)Sin11有效時(shí)，輸出接收脈沖信號(hào)Spr11，在輸入脈沖信號(hào)Sin11無(wú)效時(shí)，取消該脈沖信號(hào)Sin11。接收脈沖信號(hào)Spr11可以是波形整形輸入脈沖信號(hào)Sin11后的信號(hào)，也可是再生成信號(hào)的信號(hào)。
通信定時(shí)計(jì)算單元12根據(jù)接收脈沖信號(hào)Spr11，形成規(guī)定在該節(jié)點(diǎn)中的通信定時(shí)的相位信號(hào)Spr12后輸出(另外，既便沒(méi)有接收脈沖信號(hào)Spr11時(shí)，也形成相位信號(hào)Spr12后輸出；后述(1)式的第2項(xiàng)為0)。這里，設(shè)該節(jié)點(diǎn)i的相位信號(hào)Spr12在時(shí)刻t的相位值為θi(t)，通信定時(shí)計(jì)算單元12根據(jù)接收脈沖信號(hào)Spr11，使如(1)式所示的單位變化量的相位信號(hào)Spr12(＝θi(t))變化。另外，(1)式是使非線(xiàn)性振動(dòng)模塊化的公式，但也可適用其他使非線(xiàn)性振動(dòng)模塊化的公式。另外，相位信號(hào)Spr12(＝θi(t))可視為該節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)。
式1dθi(t)/dt=ω+Σk=1NPk(t)·R(θi(t),σ(t))---(1)]]>R(θi(t)，σ(t))＝sin(θi(t)+σ(t)) (2)σ(t)＝π+φ(t)θi(t)節(jié)點(diǎn)i的相位信號(hào)ω固有角振動(dòng)數(shù)參量Pk(t)從附近節(jié)點(diǎn)接收的接收脈沖信號(hào)R(θ1(t)，σ(t))相位響應(yīng)函數(shù)φ(t)隨機(jī)噪聲函數(shù)(1)式表示對(duì)應(yīng)于接收脈沖信號(hào)Spr11的輸入，使本節(jié)點(diǎn)i的相位信號(hào)θi(t)的非線(xiàn)性振動(dòng)的節(jié)奏變化的規(guī)則。在(1)式中，右邊第1項(xiàng)ω(固有角振動(dòng)數(shù)參量)表示各節(jié)點(diǎn)具備的基本變化節(jié)奏(對(duì)應(yīng)「使自己的動(dòng)作狀態(tài)轉(zhuǎn)移的基本速度」)，右邊第2項(xiàng)表示非線(xiàn)性變化量。在第1實(shí)施方式中，ω的值在系統(tǒng)整體中統(tǒng)一成相同值。函數(shù)Pk(t)表示從附近節(jié)點(diǎn)k(k為1至N)接收的接收脈沖信號(hào)Spr11，函數(shù)R(θi(t)，σ(t))是表現(xiàn)對(duì)應(yīng)于接收脈沖信號(hào)Spr11的輸入來(lái)使自己的基本節(jié)奏變化的響應(yīng)特性的相位響應(yīng)函數(shù)，例如，根據(jù)(2)式。(2)式表示以使隨機(jī)噪聲重疊在時(shí)刻t的相位信號(hào)θi(t)的反相上的相位值的正弦波來(lái)確定相位響應(yīng)函數(shù)。
附近的節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)反相(振動(dòng)的相位為反轉(zhuǎn)相位)的非線(xiàn)性特性，并使用該特性執(zhí)行沖突避免。即，在各節(jié)點(diǎn)相位信號(hào)的值為相同值的定時(shí)，形成適當(dāng)?shù)臅r(shí)間關(guān)系(時(shí)間差)，以使附近的節(jié)點(diǎn)間的輸出脈沖信號(hào)Sout11的發(fā)送定時(shí)等不沖突。
在式(2)中，表現(xiàn)函數(shù)σ(t)的常數(shù)項(xiàng)π[rad]執(zhí)行附近的節(jié)點(diǎn)彼此變?yōu)榉聪嗟姆蔷€(xiàn)性特性的作用，隨機(jī)噪聲函數(shù)φ(t)執(zhí)行向該非線(xiàn)性特性提供隨機(jī)的變動(dòng)性的作用(函數(shù)φ(t)例如依照平均值為0的高斯分布)。這里，向上述非線(xiàn)性特性提供隨機(jī)的變動(dòng)性是為了應(yīng)付系統(tǒng)未達(dá)到目的的穩(wěn)定狀態(tài)(最佳解)、陷于其他穩(wěn)定狀態(tài)(局部解)的現(xiàn)象。
另外，在(2)式中，表示用sin函數(shù)作為相位響應(yīng)函數(shù)R(θi(t)，σ(t))最簡(jiǎn)單的實(shí)例的方式，但也可用其他函數(shù)作為相位響應(yīng)函數(shù)。另外，也可用π以外的常數(shù)λ(0＜λ＜2π)替代函數(shù)σ(t)的常數(shù)項(xiàng)π，這時(shí)，在附近的節(jié)點(diǎn)彼此不是反相、而是成為不同的相位。
用圖2及圖3詳細(xì)說(shuō)明通信定時(shí)計(jì)算單元12上述功能的細(xì)節(jié)。另外，圖2及圖3表示的狀態(tài)變化也關(guān)系脈沖信號(hào)發(fā)送單元13的功能。
圖2及圖3表示在著眼于某1個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，著眼節(jié)點(diǎn)(本節(jié)點(diǎn))與附近節(jié)點(diǎn)(其他節(jié)點(diǎn))之間形成的關(guān)系，即，各非線(xiàn)性振動(dòng)節(jié)奏間的相位關(guān)系按時(shí)間變化的情況。
圖2是對(duì)著眼節(jié)點(diǎn)i存在1個(gè)附近節(jié)點(diǎn)j的情況。在圖2中，圓上旋轉(zhuǎn)的2個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)表示對(duì)應(yīng)著眼節(jié)點(diǎn)和附近節(jié)點(diǎn)的非線(xiàn)性振動(dòng)節(jié)奏，質(zhì)點(diǎn)圓上的角度表示在該時(shí)刻相位信號(hào)的值。向縱軸或橫軸上投影質(zhì)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)于非線(xiàn)性振動(dòng)節(jié)奏。通過(guò)基于(1)式及(2)的動(dòng)作，2個(gè)質(zhì)點(diǎn)互相變?yōu)榉聪?，假設(shè)如圖2(a)所示，既便在初始狀態(tài)下2個(gè)質(zhì)點(diǎn)的相位接近，時(shí)間經(jīng)過(guò)的同時(shí)，經(jīng)圖2(b)所示的狀態(tài)(過(guò)渡狀態(tài))，變化成如圖2(c)所示的2個(gè)質(zhì)點(diǎn)的相位差大致是π的恒定狀態(tài)。
2個(gè)質(zhì)點(diǎn)分別將固有角振動(dòng)數(shù)參量ω作為基本的角速度(相當(dāng)于使自己的動(dòng)作狀態(tài)轉(zhuǎn)移的基本速度)來(lái)旋轉(zhuǎn)。這里，若在節(jié)點(diǎn)間產(chǎn)生基于脈沖信號(hào)的收發(fā)的相互作用，則這些質(zhì)點(diǎn)分別使角速度變化(緩急)，結(jié)果，達(dá)到維持適當(dāng)?shù)南辔魂P(guān)系的恒定狀態(tài)。該動(dòng)作可視為通過(guò)2個(gè)質(zhì)點(diǎn)邊旋轉(zhuǎn)邊互相排斥，來(lái)形成穩(wěn)定的相位關(guān)系。如后述，在恒定狀態(tài)中，各節(jié)點(diǎn)在規(guī)定相位(例如0)時(shí)發(fā)送輸出脈沖信號(hào)Sout11的情況下，相互節(jié)點(diǎn)中的發(fā)送定時(shí)形成適當(dāng)?shù)臅r(shí)間關(guān)系。
另外，圖3表示對(duì)著眼節(jié)點(diǎn)i存在2個(gè)附近節(jié)點(diǎn)j1、j2的情況。既便存在2個(gè)附近節(jié)點(diǎn)時(shí)，也與上述相同，通過(guò)各質(zhì)點(diǎn)邊旋轉(zhuǎn)邊互相排斥，來(lái)形成穩(wěn)定的相位關(guān)系(涉及時(shí)間關(guān)系的穩(wěn)定性)。附近節(jié)點(diǎn)數(shù)在3個(gè)以上時(shí)也相同。
上述穩(wěn)定的相位關(guān)系(恒定狀態(tài))的形成對(duì)附近節(jié)點(diǎn)數(shù)的變化，具有非常適應(yīng)(靈活)的性質(zhì)。例如，現(xiàn)在，在對(duì)著眼節(jié)點(diǎn)存在1個(gè)附近節(jié)點(diǎn)，并形成穩(wěn)定的相位關(guān)系(恒定狀態(tài))時(shí)，追加1個(gè)附近節(jié)點(diǎn)。雖然恒定狀態(tài)暫時(shí)崩潰，但經(jīng)過(guò)渡狀態(tài)之后，再形成附近節(jié)點(diǎn)為2個(gè)情況下的新的恒定狀態(tài)。另外，在刪除附近節(jié)點(diǎn)時(shí)或因故障等不工作時(shí)，也同樣地進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭?dòng)作。
通信定時(shí)計(jì)算單元12將得到的相位信號(hào)Spr12(＝θi(t))輸出到脈沖信號(hào)發(fā)送單元13、同步判定單元14及數(shù)據(jù)通信單元15。
脈沖信號(hào)發(fā)送單元13根據(jù)相位信號(hào)Spr12，發(fā)送輸出脈沖信號(hào)Sout11。即，若相位信號(hào)Spr12變成規(guī)定的相位α(0≤α＜2π)，則發(fā)送輸出脈沖信號(hào)Sout11。這里，最好是規(guī)定的相位α預(yù)先在系統(tǒng)整體中統(tǒng)一。下面說(shuō)明在系統(tǒng)整體中統(tǒng)一成α＝0。另外，就圖2的實(shí)例而言，在節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j中，在恒定狀態(tài)下相位信號(hào)θi(t)及θj(t)相互只偏差π，所以既便在系統(tǒng)整體中統(tǒng)一成α＝0，來(lái)自節(jié)點(diǎn)i的輸出脈沖信號(hào)Sout11的發(fā)送定時(shí)與來(lái)自節(jié)點(diǎn)j的輸出脈沖信號(hào)的發(fā)送定時(shí)Sout11也只偏差π。
同步判定單元14判定在本節(jié)點(diǎn)和1個(gè)或多個(gè)附近節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行的輸出脈沖信號(hào)Sout11的發(fā)送定時(shí)的互相調(diào)整是否在「過(guò)渡狀態(tài)」(參照?qǐng)D2(b)、圖3(b))或「恒定狀態(tài)」(參照?qǐng)D3(c)、圖3(c))之一的狀態(tài)。同步判定單元14觀測(cè)接收脈沖信號(hào)Spr11(對(duì)應(yīng)于其他節(jié)點(diǎn)的輸出脈沖信號(hào)Sout11)及輸出脈沖信號(hào)Sout11的產(chǎn)生定時(shí)，在彼此收發(fā)脈沖信號(hào)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)生定時(shí)期間的時(shí)間差在時(shí)間上穩(wěn)定時(shí)，判定為「恒定狀態(tài)」。在本實(shí)施方式下，對(duì)同步判定單元14輸入相位信號(hào)Spr12，替代輸出脈沖信號(hào)Sout11，作為用于捕捉來(lái)自本節(jié)點(diǎn)的輸出脈沖信號(hào)Sout11的產(chǎn)生定時(shí)的信號(hào)。
同步判定單元14例如執(zhí)行如下的(a)-(d)的處理來(lái)進(jìn)行同步判定。
(a)經(jīng)過(guò)相位信號(hào)Spr11的1個(gè)周期，觀測(cè)接收脈沖信號(hào)Spr11的產(chǎn)生定時(shí)中的相位信號(hào)Spr12的值β。這里，進(jìn)行上述觀測(cè)的結(jié)果，設(shè)得到的相位信號(hào)Spr12的值β分別為β1，β2，...，βN(0＜β1＜β2＜...＜βN＜2π)。
(b)根據(jù)觀測(cè)的相位信號(hào)Spr12的值β，算出鄰近值間的差(相位差)c1＝β1，Δ2＝β2-β1，...，ΔN＝βN-β(N-1)。
(c)以相位信號(hào)Spr12的周期單位進(jìn)行上述(a)及(b)的處理，算出相前后周期中的相位差Δ的變化量(差分)γ1＝Δ1(τ+1)-Δ1(τ)，γ2＝Δ2(τ+1)-Δ2(τ)，...，γN＝ΔN(τ+1)-ΔN(τ)。這里，τ表示相位信號(hào)Spr12的某個(gè)周期，τ+1表示相位信號(hào)Spr12的下一周期。
(d)在任一上述變化量γ都比微小參量(閾值)ε小時(shí)，即，在γ1＜ε，γ2＜ε，...，γN＜ε時(shí)，判定為「恒定狀態(tài)」。
另外，也可將經(jīng)過(guò)M周期、滿(mǎn)足γ1＜ε，γ2＜ε，...，γN＜ε的條件的情況判定為恒定狀態(tài)。越增大M的值，則越能在穩(wěn)定性更高的狀態(tài)中判定為「恒定狀態(tài)」。另外，也可根據(jù)一部分接收脈沖信號(hào)Spr11，進(jìn)行「恒定狀態(tài)」的判定。
同步判定單元14在相位信號(hào)Spr12的每個(gè)周期，將表示判定結(jié)果的同步判定信號(hào)Spr13、和接收脈沖信號(hào)Spr11的產(chǎn)生定時(shí)中的相位信號(hào)Spr12的值β的最小值β1，作為間隙信號(hào)Spr14輸出到數(shù)據(jù)通信單元15。另外，輸出最小值β1作為間隙信號(hào)Spr14，如上所述，與使α＝0有關(guān)，通過(guò)α值的選定，適用于間隙信號(hào)Spr14的β值發(fā)生變化。
該節(jié)點(diǎn)10具有中繼從其他的節(jié)點(diǎn)接收的數(shù)據(jù)后發(fā)送的功能，和使自己成為發(fā)送源的數(shù)據(jù)發(fā)送功能。
傳感器16是作為后者情況的一實(shí)例而提出的單元。例如，檢測(cè)聲音或振動(dòng)的強(qiáng)度、化學(xué)物質(zhì)的濃度、溫度等、物理或化學(xué)的環(huán)境信息Sin13，將觀測(cè)數(shù)據(jù)Spr15輸出到數(shù)據(jù)通信單元15。
另外，在前者的情況下，數(shù)據(jù)通信單元15接收附近節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)(輸出數(shù)據(jù)信號(hào)Sout12)作為輸入數(shù)據(jù)信號(hào)Sin12。
數(shù)據(jù)通信單元15將觀測(cè)數(shù)據(jù)Spr15及/或輸入數(shù)據(jù)信號(hào)Sin12(包含兩者的情況)作為輸出數(shù)據(jù)信號(hào)Sout12發(fā)送到其他節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)通信單元15在同步判定信號(hào)Spr13表示「恒定狀態(tài)」時(shí)，在后述的時(shí)隙(不是系統(tǒng)等分割的固定的時(shí)間區(qū)間，但使用「時(shí)隙」這個(gè)用語(yǔ))不進(jìn)行此發(fā)送，在同步判定信號(hào)Spr13表示「過(guò)渡狀態(tài)」時(shí)停止發(fā)送動(dòng)作。另外，輸出數(shù)據(jù)信號(hào)Sout12也可在與輸出脈沖信號(hào)Sout11相同的頻帶下構(gòu)成發(fā)送頻率。
時(shí)隙是相位信號(hào)Spr12的相位θi(t)是Δ1≤θi(t)≤β1-Δ2的期間。時(shí)隙的開(kāi)始點(diǎn)(此時(shí)相位信號(hào)的值為Δ1)是輸出脈沖信號(hào)Sout11發(fā)送結(jié)束的定時(shí)，時(shí)隙的結(jié)束點(diǎn)(此時(shí)相位信號(hào)的值為β1-Δ2)為比相位信號(hào)Spr12的每個(gè)周期最先的接收脈沖信號(hào)Spr11的定時(shí)稍向前偏置Δ2的定時(shí)。Δ1或Δ2是用于補(bǔ)償在該節(jié)點(diǎn)10附近的無(wú)線(xiàn)空間中、脈沖信號(hào)(發(fā)送源包含本節(jié)點(diǎn)的情況、其他節(jié)點(diǎn)的情況兩者)和數(shù)據(jù)信號(hào)(發(fā)送源包含本節(jié)點(diǎn)的情況、其他節(jié)點(diǎn)的情況兩者)未同時(shí)存在的、對(duì)應(yīng)極短時(shí)間的相位寬度。Δ1及Δ2例如在節(jié)點(diǎn)10的設(shè)置狀態(tài)下經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定。
例如，在如圖2(c)所示的「恒定狀態(tài)」時(shí)，節(jié)點(diǎn)i從相位θi為0起開(kāi)始發(fā)送輸出脈沖信號(hào)Sout11，在相位θi變成Δ1之前，結(jié)束輸出脈沖信號(hào)Sout11的發(fā)送，從相位θi為Δ1起開(kāi)始發(fā)送輸出數(shù)據(jù)信號(hào)Sout12，若相位θi變?yōu)棣?-Δ2(其中，β1π)，則結(jié)束輸出數(shù)據(jù)信號(hào)Sout12的發(fā)送，之后，在相位θi再次變?yōu)?之前，使輸出脈沖信號(hào)Sout11的發(fā)送、輸出數(shù)據(jù)信號(hào)Sout12的發(fā)送都停止。另外的節(jié)點(diǎn)j也根據(jù)相位θj執(zhí)行相同的動(dòng)作，但由于相位θi和相位θj大致偏差π，所以發(fā)送動(dòng)作不互相競(jìng)爭(zhēng)。節(jié)點(diǎn)數(shù)3以上時(shí)也同樣地動(dòng)作，發(fā)送動(dòng)作不互相競(jìng)爭(zhēng)。
如上的動(dòng)作以向脈沖信號(hào)接收判定單元11的輸入脈沖信號(hào)Sin11是有效信號(hào)為前提。
但是，也可對(duì)各節(jié)點(diǎn)輸入無(wú)效脈沖信號(hào)，因此，在該第1實(shí)施方式中，設(shè)置無(wú)效信號(hào)判定單元17。作為向節(jié)點(diǎn)輸入無(wú)效脈沖信號(hào)的情況，例如，存在如圖4所示的情況。圖4(a)表示除將來(lái)自某節(jié)點(diǎn)的脈沖信號(hào)經(jīng)直射路徑A有效地輸入其他的節(jié)點(diǎn)外，還經(jīng)由墻壁等反射的路徑B無(wú)效地輸入到其他的節(jié)點(diǎn)的情況。圖4(b)表示來(lái)自某節(jié)點(diǎn)的脈沖信號(hào)被墻壁等反射后無(wú)效地輸入本節(jié)點(diǎn)的情況。
無(wú)效信號(hào)判定單元17根據(jù)輸入脈沖信號(hào)之間的相位差、或來(lái)自自己的輸出脈沖信號(hào)及輸入脈沖信號(hào)之間的相位差等，檢測(cè)反射引起的無(wú)效脈沖信號(hào)(反射脈沖信號(hào))。
如用圖2及圖3來(lái)說(shuō)明的那樣，各節(jié)點(diǎn)自律地且邊聯(lián)動(dòng)邊慢慢地使來(lái)自自己的輸出脈沖信號(hào)的發(fā)送相位變化，以使與其他節(jié)點(diǎn)的發(fā)送相位的相位差變成具有規(guī)定關(guān)系的恒定狀態(tài)，在過(guò)渡狀態(tài)中，不用恒定值來(lái)固定節(jié)點(diǎn)間的輸出脈沖信號(hào)的發(fā)送相位間的相位差。
另外，在各節(jié)點(diǎn)靜止時(shí)，既便各節(jié)點(diǎn)發(fā)送的脈沖信號(hào)的定時(shí)變化，由墻壁等引起的反射脈沖信號(hào)在該發(fā)送脈沖信號(hào)和反射脈沖信號(hào)之間也常持有一定的相位關(guān)系。即，如圖4(a)所示，由于從某節(jié)點(diǎn)向某節(jié)點(diǎn)直接傳送的脈沖信號(hào)、和經(jīng)墻壁等引起的反射傳送的脈沖信號(hào)路徑的路徑距離差B-A一定，所以可假定為始終持有一定的相位差，若利用該特性，則可特定反射脈沖信號(hào)。
另外，如圖4(b)所示，在本節(jié)點(diǎn)發(fā)送的脈沖信號(hào)和該信號(hào)由障礙物等反射回來(lái)的脈沖信號(hào)之間，也可假定為始終存在一定的相位差，若利用該特性，則可特定本節(jié)點(diǎn)發(fā)送的脈沖信號(hào)的反射脈沖信號(hào)。
對(duì)無(wú)效信號(hào)判定單元17，除輸入脈沖信號(hào)Sin11之外，還從脈沖信號(hào)發(fā)送單元13輸入涉及本節(jié)點(diǎn)發(fā)送輸出脈沖信號(hào)Sout11的定時(shí)的定時(shí)信號(hào)。另外，該定時(shí)信號(hào)可是輸出脈沖信號(hào)的復(fù)制，也可是新生成的信號(hào)。
無(wú)效信號(hào)判定單元17檢測(cè)常以一定間隔(相位差)附加在任意定時(shí)信號(hào)(輸入脈沖信號(hào)Sin11、輸出脈沖信號(hào)Sout11)上的定時(shí)信號(hào)。例如，就任意定時(shí)信號(hào)和其后提供的定時(shí)信號(hào)的間隔差而言，取得統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，判斷是否是出現(xiàn)概率高的間隔差，檢測(cè)出現(xiàn)概率高的間隔差。這時(shí)，如上所述，脈沖信號(hào)接收判定單元11取消判斷為無(wú)效的輸入脈沖信號(hào)Sin11。
具體地說(shuō)，無(wú)效信號(hào)判定單元17例如如圖5所示的那樣動(dòng)作。另外，說(shuō)明成從脈沖信號(hào)發(fā)送單元13及/或脈沖信號(hào)接收判定單元11提供比較對(duì)象的定時(shí)信號(hào)。
若從脈沖信號(hào)接收判定單元11向無(wú)效信號(hào)判定單元17提供新的定時(shí)信號(hào)(S1)，則無(wú)效信號(hào)判定單元17測(cè)量與前1個(gè)提供的定時(shí)信號(hào)的間隔差(S2；另外，在新提供的定時(shí)信號(hào)是從脈沖信號(hào)發(fā)送單元提供的定時(shí)信號(hào)的情況下，僅進(jìn)行保持動(dòng)作)。
參照此前的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，檢查該間隔差是否是出現(xiàn)概率高的間隔差。另外，在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中反映新測(cè)量得到的數(shù)據(jù)，更新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(S3)。
在是出現(xiàn)概率高的間隔差時(shí)，利用墻壁引起的反射等，將新提供的定時(shí)信號(hào)判斷為是附加在任意信號(hào)上的信號(hào)，對(duì)脈沖信號(hào)接收判定單元11提供無(wú)效的結(jié)果，在不是出現(xiàn)概率高的間隔差時(shí)，提供有效的結(jié)果(S4)。
根據(jù)上述第1實(shí)施方式，可取得下面的效果。
在現(xiàn)有TDMA方式中，集中管理節(jié)點(diǎn)一維進(jìn)行時(shí)隙的分配，但在第1實(shí)施方式中，不存在集中管理節(jié)點(diǎn)，通過(guò)各節(jié)點(diǎn)與附近的節(jié)點(diǎn)相互作用，可自律分散地確定時(shí)隙的分配。即，各個(gè)節(jié)點(diǎn)自律地相互調(diào)整時(shí)隙的分配。因此，在第1實(shí)施方式中，可防止因集中管理節(jié)點(diǎn)的故障，在其管理下的全部節(jié)點(diǎn)不能通信的問(wèn)題。
另外，在第1實(shí)施方式中，即便在系統(tǒng)的一部分產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)的追加或刪掉、或故障或移動(dòng)等變化時(shí)，與其變化關(guān)連的節(jié)點(diǎn)組也可自律且適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行時(shí)隙的再分配，另外，不與其變化關(guān)連的節(jié)點(diǎn)組可不變更時(shí)隙，仍繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
并且，由于上述時(shí)隙自律的相互調(diào)整在附近的節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行，所以在超過(guò)發(fā)信電波的到達(dá)距離、互相不產(chǎn)生影響的節(jié)點(diǎn)間，可同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。即，在第1實(shí)施方式中，在系統(tǒng)的各處時(shí)間上重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送，但在有可能產(chǎn)生電波干擾的任意的附近節(jié)點(diǎn)之間，通過(guò)自律地相互調(diào)整時(shí)隙的分配，來(lái)實(shí)現(xiàn)避免發(fā)送數(shù)據(jù)沖突的動(dòng)作。
若要以基于集中管理節(jié)點(diǎn)的管理的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)與此相同的動(dòng)作，則集中管理節(jié)點(diǎn)必需常掌握全部節(jié)點(diǎn)的空間位置關(guān)系或發(fā)送電波的到達(dá)距離，但這在節(jié)點(diǎn)的追加或移動(dòng)等變化常常產(chǎn)生的情況下，一般產(chǎn)生管理費(fèi)用(overhead)變大，必須進(jìn)行復(fù)雜或煩雜的處理的問(wèn)題。在第1實(shí)施方式中，可效率地進(jìn)行相對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或配置的變化具有適應(yīng)性的數(shù)據(jù)通信。既便產(chǎn)生通訊的節(jié)點(diǎn)增多，管理費(fèi)用也不增大，通信效率也不降低。
并且，在第1實(shí)施方式中，例如還可取得僅產(chǎn)生通訊的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行輸出脈沖信號(hào)Sout11發(fā)送的動(dòng)作方式。這時(shí)，既便產(chǎn)生通訊的節(jié)點(diǎn)與時(shí)間同時(shí)變化，每次也可有效地再分配時(shí)隙，可實(shí)現(xiàn)基于產(chǎn)生通訊的節(jié)點(diǎn)組的效率的數(shù)據(jù)通信。
并且，根據(jù)第1實(shí)施方式，可檢測(cè)障礙物等反射的無(wú)效脈沖信號(hào)，可防止因輸入無(wú)效脈沖信號(hào)而妨礙通信定時(shí)的控制于未然。
(B)第二實(shí)施方式下面，參照附圖，以與第1實(shí)施方式的不同點(diǎn)為中心，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的通信定時(shí)控制裝置、通信定時(shí)控制方法、節(jié)點(diǎn)及通信系統(tǒng)的第2實(shí)施方式。
上述的第1實(shí)施方式是以靜止配置各節(jié)點(diǎn)為前提的方式，但第2實(shí)施方式是既便全部或一部分節(jié)點(diǎn)移動(dòng)，也可特定反射脈沖信號(hào)等的無(wú)效脈沖信號(hào)的方式。第2實(shí)施方式的特征在于各節(jié)點(diǎn)將此前計(jì)數(shù)包含自己的、附近的全部節(jié)點(diǎn)發(fā)送的脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)值(下面稱(chēng)為計(jì)數(shù)信息)，附加在從這些節(jié)點(diǎn)發(fā)送的脈沖信號(hào)上發(fā)送。
圖6是表示第2實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)10A的功能的詳細(xì)結(jié)構(gòu)框圖。對(duì)與第1實(shí)施方式的圖1相同、對(duì)應(yīng)的部分，附以相同符號(hào)來(lái)表示。
在第2實(shí)施方式中，設(shè)置計(jì)數(shù)據(jù)信息判定單元18來(lái)替代第1實(shí)施方式中的無(wú)效信號(hào)判定單元17，同時(shí)，脈沖信號(hào)接收判定單元11或脈沖信號(hào)發(fā)送單元13的功能也與第1實(shí)施方式有所不同。其他的構(gòu)成要素與第1實(shí)施方式相同，省略其說(shuō)明。
在第2實(shí)施方式中，脈沖信號(hào)接收判定單元11也接收附近節(jié)點(diǎn)發(fā)送的輸出脈沖信號(hào)，作為輸入脈沖信號(hào)Sin11，但在第2實(shí)施方式的情況下，在輸入脈沖信號(hào)Sin11中附加計(jì)數(shù)信息，提取附加的計(jì)數(shù)信息。
如后所述，脈沖信號(hào)生成單元13執(zhí)行向脈沖信號(hào)附加計(jì)數(shù)信息，下面，例舉多個(gè)計(jì)數(shù)信息的附加、提取方法。
第1例是使表示計(jì)數(shù)信息的波形信號(hào)重疊于具有高斯分布等脈沖形狀的脈沖信號(hào)本身上的附加方法，通過(guò)使表示計(jì)數(shù)信息的波形信號(hào)具有的頻率成分通過(guò)的濾波器，由此來(lái)提取計(jì)數(shù)信息。
第2例中，脈沖信號(hào)構(gòu)成有限長(zhǎng)度的矩形波的形狀，將其脈沖寬度作為對(duì)應(yīng)于計(jì)數(shù)信息的信息，附加計(jì)數(shù)信息，并根據(jù)內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)鐘等，通過(guò)在接收側(cè)檢測(cè)脈沖信號(hào)的矩形波中的脈沖寬度，來(lái)提取計(jì)數(shù)信息。
第3例中，在識(shí)別為是脈沖信號(hào)的標(biāo)題信息之后，附加表示計(jì)數(shù)信息的波形信號(hào)，在接收側(cè)，若檢測(cè)到標(biāo)題信息，則提取按時(shí)間系列關(guān)聯(lián)于該信息的計(jì)數(shù)信息。
脈沖信號(hào)接收判定單元11將從輸入脈沖信號(hào)Sin11提取的計(jì)數(shù)信息提供給計(jì)數(shù)信息判定單元18，對(duì)計(jì)數(shù)信息判定單元18請(qǐng)求這次的輸入脈沖信號(hào)Sin11是否有效的判定結(jié)果。接受判定結(jié)果以后的處理與第1實(shí)施方式相同。
另外，脈沖信號(hào)接收判定單元11在不從輸入脈沖信號(hào)Sin11提取計(jì)數(shù)信息時(shí)，不對(duì)計(jì)數(shù)信息判定單元18請(qǐng)求判定，將該輸入脈沖信號(hào)Sin11作為無(wú)效來(lái)處理。例如，在有時(shí)噪聲取得與脈沖信號(hào)相同的形狀時(shí)，產(chǎn)生這樣的情況。
如上所述，計(jì)數(shù)信息判定單元18若從脈沖信號(hào)接收判定單元11提供計(jì)數(shù)信息，則通過(guò)與內(nèi)部保持的計(jì)數(shù)信息比較，判定持有該計(jì)數(shù)信息的脈沖信號(hào)是有效還是無(wú)效，并向脈沖信號(hào)接收判定單元11返回該判定結(jié)果。計(jì)數(shù)信息判定單元18的判定方法后述，但在判定結(jié)果有效時(shí)，還執(zhí)行內(nèi)部保持的計(jì)數(shù)信息的加1處理。
另外，如上所述，計(jì)數(shù)信息判定單元18在內(nèi)部保持脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)信息，若從脈沖信號(hào)生成單元13接受計(jì)數(shù)信息的請(qǐng)求消息，則將當(dāng)前保持的計(jì)數(shù)信息更新成加1后的信息，并向脈沖信號(hào)生成單元13返回更新后的計(jì)數(shù)信息。
另外，計(jì)數(shù)信息判定單元18決定內(nèi)部保持的計(jì)數(shù)值的最大值，利用從該最大值開(kāi)始的加1處理返回到最小值。在這樣的值的前后比較中，計(jì)數(shù)值不循環(huán)。例如，差分太大時(shí)，在小的值上加上最大值的值，再次進(jìn)行比較處理。
第2實(shí)施方式的脈沖信號(hào)生成單元13中，若從通信定時(shí)計(jì)算單元12提供的相位信號(hào)變成特定值α(例如α＝0)，則脈沖信號(hào)生成單元13向計(jì)數(shù)信息判定單元18發(fā)送計(jì)數(shù)信息的請(qǐng)求消息，生成附加返回的計(jì)數(shù)信息的輸出脈沖信號(hào)Sout11后輸出。
下面，參照?qǐng)D7說(shuō)明計(jì)數(shù)信息判定單元18的判定動(dòng)作等、關(guān)系計(jì)數(shù)信息的動(dòng)作的一實(shí)例。
在將反射脈沖信號(hào)輸入該節(jié)點(diǎn)時(shí)，在該輸入前已經(jīng)輸入具有附加在該反射脈沖信號(hào)上的計(jì)數(shù)信息的脈沖信號(hào)(圖4(a)的情況)，或具有附加在反射脈沖信號(hào)上的計(jì)數(shù)信號(hào)的脈沖信號(hào)是該節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信號(hào)，內(nèi)部保持的計(jì)數(shù)信息已經(jīng)采用該值(圖4(b)的情況)。即，計(jì)數(shù)信息判定單元18利用自己保持的計(jì)數(shù)信息來(lái)判斷輸入脈沖信號(hào)是否是反射脈沖信號(hào)。
計(jì)數(shù)信息判定單元18若接受從脈沖信號(hào)接收判定單元11提取的計(jì)數(shù)信息(S11、S14)，則判定是否小于或等于該計(jì)數(shù)信息保持的計(jì)數(shù)值(S12、S15)。
如果提取的計(jì)數(shù)信息變?yōu)樾∮诨虻扔诒３钟?jì)數(shù)值的值(例如，當(dāng)計(jì)數(shù)信息判定單元18保持的計(jì)數(shù)值為「3」時(shí)，如果提取的計(jì)數(shù)信息也為「3」)，則這次的輸入脈沖信號(hào)Sin11與已檢測(cè)完的脈沖信號(hào)相同(換言之，是反射脈沖信號(hào))，所以計(jì)數(shù)信息判定單元18將表示無(wú)效的判定結(jié)果返回給脈沖信號(hào)接收判定單元11(S13)。
另外，如果提取的計(jì)數(shù)信息是比保持計(jì)數(shù)值大的值(例如，當(dāng)計(jì)數(shù)信息判定單元18保持的計(jì)數(shù)值為「3」時(shí)，如果提取的計(jì)數(shù)信息為「4」)，則判斷為這次的輸入脈沖信號(hào)Sin11是新的脈沖信號(hào)，并在將保持計(jì)數(shù)值更新成提取的計(jì)數(shù)信息之后(S16；保持的計(jì)數(shù)值為「3」時(shí)更新成「4」)，計(jì)數(shù)信息判定單元18將表示有效的判定結(jié)果返回給脈沖信號(hào)接收判定單元11(S17)。
另外，在上述中，示出如果提取的計(jì)數(shù)信息變?yōu)楸缺３钟?jì)數(shù)值大的值，則其差不成為問(wèn)題，將輸入脈沖信號(hào)處理成有效的情況，但也可僅將提取的計(jì)數(shù)信息比保持計(jì)數(shù)值大1的情況處理成有效。但是，根據(jù)該節(jié)點(diǎn)和多個(gè)其他節(jié)點(diǎn)的配置關(guān)系、或過(guò)渡狀態(tài)的階段等，既便連續(xù)接收有效脈沖信號(hào)，也有可能逆轉(zhuǎn)附加的計(jì)數(shù)信息的值。這時(shí)，如果僅將提取的計(jì)數(shù)信息比保持計(jì)數(shù)值大1的情況處理為有效，則可視存在逆轉(zhuǎn)關(guān)系的全部有效的輸入脈沖信號(hào)為無(wú)效，但如果將提取的計(jì)數(shù)信息比保持計(jì)數(shù)值大的情況處理為有效，則將一部分有效的輸入脈沖信號(hào)原樣處理為有效。
這樣，從脈沖信號(hào)接收判定單元11輸出接收脈沖信號(hào)，也重新估計(jì)來(lái)自通信定時(shí)計(jì)算單元12的相位信號(hào)。在恒定狀態(tài)中決定的1個(gè)或多個(gè)有效的輸入脈沖信號(hào)到來(lái)后，變成從該節(jié)點(diǎn)發(fā)送輸出脈沖信號(hào)的定時(shí)。
若相位信號(hào)變成表示這樣的定時(shí)的值，則從脈沖信號(hào)生成單元13提供計(jì)數(shù)信息的請(qǐng)求消息給計(jì)數(shù)信息判定單元18(S18)，這時(shí)，計(jì)數(shù)信息判定單元18將當(dāng)前的保持計(jì)數(shù)信息加1(S19；保持的計(jì)數(shù)值為「4」時(shí)增大為「5」)，將該增大后的計(jì)數(shù)信息返回給脈沖信號(hào)生成單元13(S20)。這樣，脈沖信號(hào)生成單元13發(fā)送附加該計(jì)數(shù)信息的輸出脈沖信號(hào)(S21)。
根據(jù)第2實(shí)施方式，除與第1實(shí)施方式相同的效果外，還可取得下面的效果。
即，通過(guò)各節(jié)點(diǎn)保持附加在脈沖信號(hào)上的計(jì)數(shù)信息(換言之，根據(jù)少的信息保持量)，可判斷接收的脈沖信號(hào)是否已檢測(cè)完畢，可防止重復(fù)檢測(cè)任意節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的相同的脈沖信號(hào)，可適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)通信定時(shí)控制。這里，無(wú)論各節(jié)點(diǎn)靜止還是運(yùn)動(dòng)都可檢測(cè)。另外，第2實(shí)施方式也可適用于全部節(jié)點(diǎn)固定配置的情況。
(C)第三實(shí)施方式下面，參照附圖，以與第2實(shí)施方式的不同點(diǎn)為中心，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的通信定時(shí)控制裝置、通信定時(shí)控制方法、節(jié)點(diǎn)及通信系統(tǒng)的第3實(shí)施方式。
第2實(shí)施方式中，為了區(qū)別各脈沖信號(hào)而在脈沖信號(hào)中附加計(jì)數(shù)信息，但本第3實(shí)施方式中，適用如后述的、無(wú)規(guī)律性的ID信息來(lái)替代計(jì)數(shù)信息。雖然上述的計(jì)數(shù)信息也變成脈沖信號(hào)之一的ID信號(hào)，但在變化中有一定的規(guī)律性，不包含在本第3實(shí)施方式著意的沒(méi)有規(guī)律性的ID信息的概念中。
在第3實(shí)施方式中，各節(jié)點(diǎn)隨機(jī)生成ID信息，附加在脈沖信號(hào)上發(fā)送該ID信息，接收脈沖信號(hào)的節(jié)點(diǎn)通過(guò)提取ID信息，并與內(nèi)部保持的ID信息核對(duì)，判定輸入脈沖信號(hào)是否有效，在有效時(shí)，只規(guī)定時(shí)間保持該ID信息。另外，在第3實(shí)施方式中，在來(lái)自本節(jié)點(diǎn)的脈部信號(hào)的發(fā)送定時(shí)中，生成ID信息，附加在脈沖信號(hào)上發(fā)送，同時(shí)，只在規(guī)定時(shí)間保持生成的ID信息。
圖8是表示第3實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)10B的功能的詳細(xì)結(jié)構(gòu)框圖。對(duì)與第2實(shí)施方式的圖6相同、對(duì)應(yīng)部分，附以相同符號(hào)來(lái)表示。
第3實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)10B具有ID信息判定單元19及ID信息生成單元20，來(lái)替代第2實(shí)施方式的計(jì)數(shù)信息判定單元18，同時(shí)，脈沖信號(hào)接收判定單元11或脈沖信號(hào)發(fā)送單元13的功能也與第2實(shí)施方式稍不同。其他的構(gòu)成要素與第2實(shí)施方式相同，省略其說(shuō)明。
若與第2實(shí)施方式相比，則第3實(shí)施方式的脈沖信號(hào)接收判定單元11將從輸入脈沖信息Sin11提取的信息變化為ID信息，但除此之外，與第2實(shí)施方式相同。
若與第2實(shí)施方式相比，則第3實(shí)施方式的脈沖信號(hào)生成單元13將附加在輸出脈沖信號(hào)Sout11上的信息變化為ID信息，但除此之外，與第2實(shí)施方式相同。
ID信息判定單元19根據(jù)從脈沖信號(hào)接收判定單元11提供的ID信息，如后述那樣地判定持有該ID信息的脈沖信號(hào)是有效還是無(wú)效，向脈沖信號(hào)接收判定單元11返回該結(jié)果。另外，ID信息判定單元19只規(guī)定時(shí)間保持從判定為有效的脈沖信號(hào)提取的ID信息，或從ID信息生成單元20提供、附加在本節(jié)點(diǎn)發(fā)送的脈沖信號(hào)上的ID信息。該保持時(shí)間可是預(yù)先在系統(tǒng)中決定的時(shí)間，另外，也可取決于來(lái)自通信定時(shí)計(jì)算單元12的相位信號(hào)的角速度或相位的值，并且，也可取決于存儲(chǔ)該節(jié)點(diǎn)的ID信息等信息的存儲(chǔ)器的容量或該時(shí)刻的剩余容量等。例如，通過(guò)循環(huán)地使用X個(gè)區(qū)域作為ID信息的存儲(chǔ)區(qū)域，同時(shí)進(jìn)行舊的ID信息的刪掉和新的ID信息的設(shè)定。
ID信息判定單元19在從ID信息生成單元20提供的ID信息不包含保持的ID信息情況下，變?yōu)閷D信息的更新請(qǐng)求消息提供給ID信息生成單元20，生成ID信息。另外，在ID信息生成單元20統(tǒng)一生成在1次通信中使用的多個(gè)ID信息，ID信息判定單元19統(tǒng)一保持生成的多個(gè)ID信息的情況下，也可變?yōu)閺妮斎朊}沖信號(hào)提取的ID信息在與不供發(fā)送的、內(nèi)部保持的ID信息相同時(shí)，將ID信息的更新請(qǐng)求消息提供給ID信息生成單元20，生成、保持新的ID信息。
ID信息生成單元20生成、保持附加在從本節(jié)點(diǎn)發(fā)送的輸出脈沖信號(hào)Sout11上的ID信息。ID信息生成單元20例如內(nèi)置隨機(jī)生成器，并使生成的隨機(jī)信息成為ID信息。ID信息生成單元20例如在從脈沖信號(hào)生成單元13接受ID信息請(qǐng)求消息時(shí)，將保持的ID信息提供給ID信息判定單元19和脈沖信號(hào)生成單元13。ID信息生成單元20在將ID信息提供給ID信息判定單元19之際等，在直接返回ID信息的更新請(qǐng)求消息時(shí)，生成新的ID信息，變?yōu)橄蛎}沖信號(hào)生成單元13及ID信息判定單元19提供生成的ID信息。
另外，ID信息生成單元20也可在通信起動(dòng)時(shí)統(tǒng)一生成多個(gè)ID信息，在每次接受ID信息的更新請(qǐng)求消息時(shí)，輸出其中的一個(gè)。
下面，參照?qǐng)D9說(shuō)明ID信息判定單元19或ID信息生成單元20的動(dòng)作的一實(shí)例。
在從脈沖信號(hào)接收判定單元11提供從輸入脈沖信號(hào)提取的ID信息(S13、S14)時(shí)，ID信息判定單元19判定該提取的ID信息是否與內(nèi)部保持的ID信息一致。
如果提取的ID信息與保持的ID信息一致(在保持「xxx」作為ID信息時(shí)，提供「xxx」作為提取ID信息的情況)，則這次的脈沖信號(hào)是已輸入完的信號(hào)，所以ID信息判定生成單元19將表示無(wú)效的判定結(jié)果返回給脈沖信號(hào)接收判定單元11(S33)。
另外，ID信息判定單元19在提取的ID信息與保持的ID信息不一致時(shí)(在保持「xxx」作為ID信息時(shí)，提供「yyy」作為提取ID信息的情況)，輸入是新的脈沖信號(hào)，所以在內(nèi)部追加保持該ID信息(S36)，并將表示有效的判定結(jié)果返回給脈沖信號(hào)接收判定單元11(S37)。
這樣，從脈沖信號(hào)接收判定單元11輸出接收脈沖信號(hào)，重新估價(jià)來(lái)自通信定時(shí)計(jì)算單元12的相位信號(hào)。若相位信號(hào)變成從該節(jié)點(diǎn)發(fā)送輸出脈沖信號(hào)的定時(shí)，則從脈沖信號(hào)生成單元13將ID信息的請(qǐng)求消息提供給ID信息生成單元20(S38)，ID信息生成單元20向ID信息判定單元19和脈沖信號(hào)生成單元13提供過(guò)去生成保持的ID信息(S39)。ID信息判定單元19在確認(rèn)提供的生成ID信息(「zzz」)與已保持的ID信息(「xxx」或「yyy」)不同的基礎(chǔ)上進(jìn)行追加保持(S40)。在圖9中省略，但在生成ID信息與已保持的ID信息相同時(shí)，使ID信息生成單元20再生成。另外，在圖9中省略，但若脈沖信號(hào)生成單元13提供ID信息，則將該ID信息附加在輸出脈沖信號(hào)Sout11上發(fā)送。
ID信息判定單元19就保持的各ID信息而言，在保持時(shí)間結(jié)束時(shí)，取消該ID信息(S41)。
就適用ID信息來(lái)替代計(jì)數(shù)信息而言，也可通過(guò)第3實(shí)施方式取得與第2實(shí)施方式相同的效果。另外，由于限制保持ID信息的時(shí)間，所以從某節(jié)點(diǎn)發(fā)送的脈沖信號(hào)的ID信息只要與附近的節(jié)點(diǎn)不同則不必變更。
(D)第四實(shí)施方式下面，參照附圖，以與第3實(shí)施方式的不同點(diǎn)為中心，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的通信定時(shí)控制裝置、通信定時(shí)控制方法、節(jié)點(diǎn)及通信系統(tǒng)的第4實(shí)施方式。
第4實(shí)施方式是鑒于在上述第3實(shí)施方式中，在如下述的情況下不能補(bǔ)償適當(dāng)?shù)膭?dòng)作而作出。例如，如圖10所示，節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B存在脈沖信號(hào)互相達(dá)不到的距離關(guān)系，但在存在與節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B都存在脈沖信號(hào)到達(dá)的距離關(guān)系的節(jié)點(diǎn)C的情況中，若節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B發(fā)送持有相同ID信息的脈沖信號(hào)，則節(jié)點(diǎn)C有可能使后到達(dá)的脈沖信號(hào)無(wú)效。
第4實(shí)施方式的特征在于例如在如圖10所示的狀態(tài)下，節(jié)點(diǎn)C發(fā)送消息，使節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B分別發(fā)覺(jué)到生成與沒(méi)有接收脈沖信號(hào)關(guān)系的遠(yuǎn)處的節(jié)點(diǎn)相同的ID信息的脈沖信號(hào)。這種情況下，節(jié)點(diǎn)A、B一方或雙方變更附加的ID信息，可防止傳送長(zhǎng)期由多個(gè)節(jié)點(diǎn)生成具有相同ID信息的脈沖信號(hào)的情況。
圖11是表示第4實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)10C的功能的詳細(xì)構(gòu)成框圖。對(duì)與第3實(shí)施方式的圖8相同、對(duì)應(yīng)的部分附以相同符號(hào)來(lái)表示。
第4實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)10C的構(gòu)成要素與第3實(shí)施方式相同，但I(xiàn)D信息判定單元19的功能與第3實(shí)施方式的不同，其他構(gòu)成要素的功能與第3實(shí)施方式的相同。下面，說(shuō)明ID信息判定單元19與第3實(shí)施方式的判定單元的不同點(diǎn)。
第4實(shí)施方式的ID信息判定單元19在規(guī)定的條件下對(duì)附近的節(jié)點(diǎn)提供相同ID信息接收信號(hào)(例如，不包含目的地信息)，相反，由附近的節(jié)點(diǎn)提供相同ID信息接收信號(hào)。利用不同于輸出脈沖信號(hào)或輸出數(shù)據(jù)的頻率或通信方式等來(lái)進(jìn)行與其他節(jié)點(diǎn)的相同ID信息接收信號(hào)的通信。這里，相同ID信息接收信號(hào)是假想為多個(gè)附近的節(jié)點(diǎn)生成相同ID信息時(shí)輸出的信號(hào)，附加該相同的ID信息。另外，每當(dāng)輸出相同ID信息接收信號(hào)時(shí)，確認(rèn)是否保持與此相同的相同ID信息接收信號(hào)，在保持與此相同的相同ID信息接收信號(hào)時(shí)，不輸出相同ID信息接收信號(hào)。
在ID信息判定單元19輸出相同ID信息接收信號(hào)之后，只規(guī)定時(shí)間保持該信號(hào)。該保持時(shí)間也可是預(yù)先在系統(tǒng)中統(tǒng)一決定的時(shí)間，也可取決于來(lái)自通信定時(shí)計(jì)算單元12的相位信號(hào)的角速度或相位值來(lái)決定，另外，也可取決于各節(jié)點(diǎn)保持的存儲(chǔ)器的容量等來(lái)決定。
ID信息判定單元19與第3實(shí)施方式的情況相同，只在規(guī)定時(shí)間內(nèi)保持從輸入脈沖信號(hào)Sin11提取的有效的ID信息、或ID信息生成單元20生成并附加在該節(jié)點(diǎn)發(fā)送的輸出脈沖信號(hào)上的ID信息，但該規(guī)定時(shí)間分成前半部的有效時(shí)間和后半部的無(wú)效時(shí)間，這點(diǎn)與第3實(shí)施方式不同。所謂「有效時(shí)間」，是相對(duì)于從脈沖信號(hào)接收判定單元11提供與該保持的ID信息相同的ID信息、而將「無(wú)效」的結(jié)果返回給脈沖信號(hào)接收判定單元11的期間。所謂「無(wú)效時(shí)間」，是相對(duì)于從脈沖信號(hào)接收判定單元11提供與該保持的ID信息相同的ID信息、而將「有效」的結(jié)果返回給脈沖信號(hào)接收判定單元11，并輸出「相同ID信息接收信號(hào)」的期間。
ID信息判定單元19在從附近的節(jié)點(diǎn)提供相同ID信息接收信號(hào)時(shí)，且附加在該信號(hào)上的ID信息和本節(jié)點(diǎn)要發(fā)送的輸出脈沖信號(hào)的ID信息相等時(shí)，將ID信息的更新請(qǐng)求消息提供給ID信息生成單元20，從ID信息生成單元20接受新的ID信息，同時(shí)，也將該新的ID信息提供給脈沖信號(hào)生成單元13。另外，ID信息判定單元19在從附近的節(jié)點(diǎn)提供相同ID信息接收信號(hào)時(shí)，附加在該信號(hào)上的ID信息與本節(jié)點(diǎn)要發(fā)送的脈沖信號(hào)的ID信息不同時(shí)，只在規(guī)定時(shí)間內(nèi)保持接收的相同ID信息接收信號(hào)。
下面參照?qǐng)D12說(shuō)明ID信息判定單元19在第4實(shí)施方式中的特征動(dòng)作。另外，既便是將從輸入脈沖信號(hào)Sin11提取的ID信息保持在ID信息判定單元19中的情況，在該保持時(shí)間是「有效時(shí)間」時(shí)，也與上述的第3實(shí)施方式相同，所以，下面說(shuō)明將從輸入脈沖信號(hào)Sin11提取的ID信息保持在ID信息判定單元19中，且該保持時(shí)間是「無(wú)效時(shí)間」時(shí)的動(dòng)作。
ID信息判定單元19在提供來(lái)自輸入脈沖信號(hào)的提取ID信息(「xxx」)的情況中(S51)，如果該ID信息與無(wú)效時(shí)間保持的ID信息一致(S52)，則假想為附近的節(jié)點(diǎn)生成相同ID信息，將表示有效的判定結(jié)果返回給脈沖信號(hào)接收判定單元11(S53)。之后，判別是否將該ID信息附加在保持的相同ID信息接收信號(hào)上(S54)。
在不保持附加該ID信息的相同ID信息接收信號(hào)時(shí)，ID信息判定單元19在輸出相同ID信息接收信號(hào)的同時(shí)(S55)，保持該相同ID信息接收信號(hào)(S56)。另外，在保持附加該ID信息的相同ID信息接收信號(hào)時(shí)，相同ID信息接收信號(hào)的輸出、新的保持都不執(zhí)行。
若輸入附近的節(jié)點(diǎn)輸出的相同ID信息接收信號(hào)(S57)，則ID信息判定單元19比較附加在該信號(hào)上的ID信息和本節(jié)點(diǎn)發(fā)送的或發(fā)送前的脈沖信號(hào)的ID信息(S58)。如果一致，則變?yōu)橄騃D信息生成單元20提供變更ID信息更新消息(S59)。相反，如果不同，則確認(rèn)是否與保持的相同ID信息接收信號(hào)一致(S60)，如果未保持，則保持提供的相同ID信息接收信號(hào)(S61)。
另外，若保持時(shí)間超過(guò)規(guī)定時(shí)間，則使ID信息判定單元19消除保持的ID信息或相同ID信息接收信號(hào)(S62)。
根據(jù)第4實(shí)施方式，除第3實(shí)施方式的效果外，還發(fā)覺(jué)到接收其它節(jié)點(diǎn)生成的相同ID信息的節(jié)點(diǎn)對(duì)各節(jié)點(diǎn)生成持有相同ID信息的脈沖信號(hào)，所以，可防止以后各節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)的ID信息重復(fù)，可更高精度地執(zhí)行無(wú)效脈沖信號(hào)的檢測(cè)。
(E)第五實(shí)施方式下面，參照附圖，以與第3實(shí)施方式的不同點(diǎn)為中心，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的通信定時(shí)控制裝置、通信定時(shí)控制方法、節(jié)點(diǎn)及通信系統(tǒng)的第5實(shí)施方式。
第3實(shí)施方式中，ID信息對(duì)應(yīng)每個(gè)輸出脈沖信號(hào)。本第5實(shí)施方式的特征在于在脈沖信號(hào)中附加各節(jié)點(diǎn)各自固有保持的節(jié)點(diǎn)ID信息。另外，由于將節(jié)點(diǎn)ID信息附加在脈沖信號(hào)上，所以不產(chǎn)生如上述第4實(shí)施方式意圖解決的問(wèn)題。
圖13是表示第5實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)10D的功能的詳細(xì)構(gòu)成框圖。對(duì)與第3實(shí)施方式的圖8相同、對(duì)應(yīng)的部分附以相同符號(hào)來(lái)表示。
第5實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)10D與第3實(shí)施方式相比，不同點(diǎn)在于設(shè)置ID信息管理單元21來(lái)替代ID信息生成單元20。
ID信息管理單元21保持本節(jié)點(diǎn)中固有的ID信息。節(jié)點(diǎn)固有的ID信息可以是如該節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)址那樣的信息，也可以是如制造序號(hào)那樣的信息。
ID信息管理單元21在從脈沖信號(hào)生成單元13接受ID信息請(qǐng)求消息時(shí)，將保持的ID信息返回給脈沖信號(hào)生成單元13，同時(shí)，向ID信息判定單元19提供保持的ID信息。
ID信息管理單元21以外的構(gòu)成要素的功能，除適用節(jié)點(diǎn)固有的信息作為ID信息之外，與第3實(shí)施方式相同，省略其說(shuō)明。
根據(jù)第5實(shí)施方式，在取得與第3實(shí)施方式相同的效果的同時(shí)，并且，由于使用各節(jié)點(diǎn)固有的ID信息作為附加在脈沖信號(hào)上的ID信息，所以還取得參加通信定時(shí)控制的節(jié)點(diǎn)生成的脈沖信號(hào)的ID信息不能重復(fù)的效果(與第4實(shí)施方式大致相同的效果)。
(F)第六實(shí)施方式下面，參照附圖，以與第3實(shí)施方式的不同點(diǎn)為中心，簡(jiǎn)單地說(shuō)明本發(fā)明的通信定時(shí)控制裝置、通信定時(shí)控制方法、節(jié)點(diǎn)及通信系統(tǒng)的第6實(shí)施方式。
第6實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可用第3實(shí)施方式的圖8來(lái)表示。但是，ID信息判定單元19及ID信息生成單元20的功能與第3實(shí)施方式不同。
在第3實(shí)施方式中，通過(guò)在ID信息生成單元20中保持暫時(shí)生成的信息，對(duì)每個(gè)請(qǐng)求消息保持并輸出該消息，從而各節(jié)點(diǎn)在自己發(fā)送的脈沖信號(hào)中附加的ID信息基本上未變更。
第6實(shí)施方式中，各節(jié)點(diǎn)發(fā)送的脈沖信號(hào)的ID信息是在每次發(fā)送時(shí)要變更的信息。下面，參照?qǐng)D14說(shuō)明為了在每次發(fā)送時(shí)變更輸出脈沖信號(hào)的ID信息，ID信息判定單元19及ID信息生成單元20的動(dòng)作。
ID信息生成單元20若從脈沖信號(hào)生成單元13提供ID信息請(qǐng)求消息(S71)，則既便在該定時(shí)中，也生成保持ID信息(「abcde」)(S72)，同時(shí)，提供給ID信息判定單元19(S73)。ID信息判定單元19確認(rèn)是否已經(jīng)保持提供的ID信息(S74)。若已經(jīng)保持提供的ID信息，則ID信息判定單元19向ID信息生成單元20提供ID信息更新消息(S75)。這樣，ID信息生成單元20再次生成保持ID信息(「lmnop」)(S76)，同時(shí)，提供給ID信息判定單元19(S77)。這時(shí)，ID信息判定單元19也確認(rèn)是否已經(jīng)保持提供的ID信息。
ID信息判定單元19在未保持從ID信息生成單元20提供的ID信息時(shí)，保持該ID信息，同時(shí)(S79)，向ID信息生成單元20提供ID信息確定消息(S80)。ID信息生成單元20通過(guò)接受ID信息確定消息，向脈沖信號(hào)生成單元13提供保持的ID信息(S81)，脈沖信號(hào)生成單元13附加在輸出脈沖信號(hào)中。
另外，若保持時(shí)間超過(guò)規(guī)定時(shí)間，則使保持在ID信息判定單元19中的ID信息被取消。
根據(jù)第6實(shí)施方式，除與第3實(shí)施方式相同的效果外，還由于在各節(jié)點(diǎn)每次發(fā)送脈沖信號(hào)時(shí)變更附加在該信號(hào)上的ID信息，所以在極力抑制附加在來(lái)自多個(gè)節(jié)點(diǎn)的脈沖信號(hào)上的ID信息相同的同時(shí)，既便變成相同，也是暫時(shí)的，不必采取特別的處理。
(F)第七實(shí)施方式下面，參照附圖，以與第3實(shí)施方式的不同點(diǎn)為中心，簡(jiǎn)單地說(shuō)明本發(fā)明的通信定時(shí)控制裝置、通信定時(shí)控制方法、節(jié)點(diǎn)及通信系統(tǒng)的第7實(shí)施方式。
在妨礙通信定時(shí)控制的脈沖信號(hào)中，除障礙物等引起的反射脈沖信號(hào)外，還考慮基于攻擊者的假脈沖信號(hào)。第7實(shí)施方式的特征在于在脈沖信號(hào)中附加認(rèn)證信息，確認(rèn)脈沖信號(hào)的有效性。
圖15是表示第7實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)10E的功能的詳細(xì)構(gòu)成框圖。對(duì)與第3實(shí)施方式的圖8相同、對(duì)應(yīng)部分附以相同符號(hào)來(lái)表示。
在第7實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)10E中，用于檢測(cè)妨礙通信定時(shí)控制的脈沖信號(hào)的構(gòu)成部分，由第3實(shí)施方式的ID信息判定單元19及ID信息生成單元20，替換成認(rèn)證信息生成單元23及密鑰管理單元24，通過(guò)該替換，脈沖信號(hào)接收判定單元11或脈沖信號(hào)生成單元13的功能也與第3實(shí)施方式的功能稍有不同。其他的構(gòu)成要素與第3實(shí)施方式相同，所以省略其說(shuō)明。
將認(rèn)證信息等附加在向脈沖信號(hào)接收判定單元11的輸入脈沖信號(hào)中。例如，脈沖信號(hào)形成表示識(shí)別為是脈沖信號(hào)的標(biāo)題信息、隨機(jī)數(shù)信息和對(duì)兩者的認(rèn)證信息的波形信號(hào)按時(shí)間系列排列的形狀。另外，除此之外，在脈沖信號(hào)中附加指定用于生成認(rèn)證信息的密鑰的信息。
脈沖信號(hào)接收判定單元11向認(rèn)證信息生成單元23提供除去認(rèn)證信息的脈沖信號(hào)，將認(rèn)證信息提供給認(rèn)證信息檢驗(yàn)單元22，從認(rèn)證信息檢驗(yàn)單元22回答該脈沖信號(hào)是否有效的檢驗(yàn)結(jié)果。脈沖信號(hào)接收判定單元11在將指定生成認(rèn)證信息的密鑰的信息附加在脈沖信號(hào)上時(shí)，向認(rèn)證信息生成單元23提供該信息。其他的方面與第3實(shí)施方式相同。
認(rèn)證信息檢驗(yàn)單元22檢驗(yàn)附加在從脈沖信號(hào)接收判定單元11提供的脈沖信號(hào)上的認(rèn)證信息、與從認(rèn)證信息生成單元23提供的脈沖信號(hào)的認(rèn)證信息是否相同，并向脈沖信號(hào)接收判定單元11提供該結(jié)果。認(rèn)證信息檢驗(yàn)單元22對(duì)脈沖信號(hào)接收判定單元11，在2個(gè)認(rèn)證信息相同時(shí)提供「有效」的結(jié)果，在不相同時(shí)提供「無(wú)效」的結(jié)果。另外，認(rèn)證信息檢驗(yàn)單元22利用從認(rèn)證信息生成單元23提供的「有效」、「無(wú)效」的消息，也將「有效」、「無(wú)效」的結(jié)果提供給脈沖信號(hào)接收判定單元11。
認(rèn)證信息生成單元23根據(jù)從脈沖信號(hào)接收判定單元11提供的脈沖信號(hào)、和從密鑰管理單元24提供的密鑰，計(jì)算脈沖信號(hào)的認(rèn)證信息，并向認(rèn)證信息檢驗(yàn)單元22提供該結(jié)果。另外，認(rèn)證信息生成單元23根據(jù)從脈沖信號(hào)生成單元13提供的脈沖信號(hào)、和由密鑰管理單元24提供的密鑰，計(jì)算脈沖信號(hào)的認(rèn)證信息，并向脈沖信號(hào)生成單元13提供該結(jié)果。另外，認(rèn)證信息生成單元23根據(jù)由脈沖信號(hào)生成的信息和由認(rèn)證信息生成的信息是否相同，向認(rèn)證信息檢驗(yàn)單元22提供「有效」、「無(wú)效」的消息。
認(rèn)證信息生成單元23從脈沖信號(hào)接收判定單元11或脈沖信號(hào)生成單元13接受指定用于形成認(rèn)證信息的密鑰的信息，向密鑰管理單元24提供該信息，有時(shí)也接受由密鑰管理單元24指定的密鑰。認(rèn)證信息生成單元23也可根據(jù)指定密鑰的信息，向認(rèn)證信息檢驗(yàn)單元22提供「無(wú)效」的消息。例如，在不持有指定的密鑰時(shí)、或根據(jù)來(lái)自外部的、或內(nèi)部的消息，判斷為指定該密鑰的脈沖信號(hào)是無(wú)效時(shí)，向認(rèn)證信息檢驗(yàn)單元22提供「無(wú)效」的消息。
這里，不限定認(rèn)證信息和用于其計(jì)算的算法。但是，在生成脈沖信號(hào)的節(jié)點(diǎn)和認(rèn)證脈沖信號(hào)的節(jié)點(diǎn)中必需使用相同認(rèn)證信息、算法。認(rèn)證信息例如可是使用保密散列(セキユアハツシユ)函數(shù)的信息，也可是組合共同密鑰加密和保密散列函數(shù)的消息認(rèn)證符，也可是組合公開(kāi)密鑰加密和保密散列函數(shù)的數(shù)字署名。
密鑰管理單元24管理用于生成認(rèn)證信息的密鑰，將密鑰提供給認(rèn)證信息生成單元23。另外，在密鑰管理單元24中管理的密鑰的數(shù)量不限于1個(gè)。密鑰管理單元24有時(shí)若從認(rèn)證信息生成單元23提供指定密鑰的信息，則也根據(jù)該信息提供密鑰信息。密鑰管理單元24管理的密鑰信息可以是值得分配時(shí)隙的節(jié)點(diǎn)共同保持的1個(gè)以上的共同密鑰，也可是僅在本節(jié)點(diǎn)和另外1個(gè)節(jié)點(diǎn)間保持的共同密鑰，也可是本節(jié)點(diǎn)的公開(kāi)密鑰及加密密鑰、和其他節(jié)點(diǎn)的公開(kāi)密鑰。指定密鑰的信息也可是如可特定生成脈沖信號(hào)的節(jié)點(diǎn)那樣的信息。
脈沖信號(hào)生成單元13若由通信定時(shí)計(jì)算單元12提供的相位信號(hào)變成特定的值，則生成脈沖信號(hào)，向認(rèn)證信息生成單元23提供生成的脈沖信號(hào)。這里，脈沖信號(hào)生成單元13內(nèi)置隨機(jī)數(shù)生成器，并在生成的脈沖信號(hào)中包含隨機(jī)數(shù)信息。另外，脈沖信號(hào)生成單元13向認(rèn)證信息生成單元23提供指定用于生成認(rèn)證信息的密鑰的信息。
脈沖信號(hào)生成單元13從認(rèn)證信息生成單元23接受生成的脈沖信號(hào)的認(rèn)證信息，發(fā)送在脈沖信號(hào)中附加認(rèn)證信息的信號(hào)作為輸出脈沖信號(hào)。也在輸出脈沖信號(hào)中附加指定用于生成認(rèn)證信息的密鑰的信息。
下面，參照?qǐng)D16說(shuō)明涉及認(rèn)證信息的第7實(shí)施方式的動(dòng)作。另外，圖16表示脈沖信號(hào)包含是脈沖信號(hào)等的標(biāo)題信息、隨機(jī)數(shù)信息、指定生成認(rèn)證信息的密鑰的信息和認(rèn)證信息，認(rèn)證信息根據(jù)基于指定的密鑰信息的共同密鑰加密方式和保密散列函數(shù)生成的情況的一實(shí)例。
若有輸入脈沖信號(hào)Sin11到達(dá)，則脈沖信號(hào)接收判定單元11向認(rèn)證信息生成單元23提供從輸入脈沖信號(hào)中除去認(rèn)證信息A之后的脈沖信號(hào)部分R(S91)，同時(shí)，向認(rèn)證信息檢驗(yàn)單元22提供輸入脈沖信號(hào)的認(rèn)證信息A(S92)。
這時(shí)，認(rèn)證信息生成單元23向密鑰管理單元24提供上述脈沖信號(hào)部分R中的密鑰指定信息(S93)，從密鑰管理單元24獲取密鑰KEY(S94)。認(rèn)證信息生成單元23使用獲取的密鑰信息和函數(shù)F來(lái)計(jì)算認(rèn)證信息A`(S95)。在圖16的實(shí)例中，函數(shù)F通過(guò)組合共同密鑰加密方式和保密散列函數(shù)而成，是保證消息完整性的HMA(Keded-Hashing for Message Authentication)(參考文獻(xiàn)RFC2104)那樣的函數(shù)。
認(rèn)證信息生成單元23向認(rèn)證信息檢驗(yàn)單元22提供通過(guò)計(jì)算得到的認(rèn)證信息A`(S96)，認(rèn)證信息檢驗(yàn)單元22檢驗(yàn)包含在輸入脈沖信號(hào)中的認(rèn)證信息A和認(rèn)證信息生成單元23生成的認(rèn)證信息A`是否相等(S97)。然后，認(rèn)證信息檢驗(yàn)單元22向脈沖信號(hào)接收判定單元11提供表示若兩認(rèn)證信息A及A`相等則有效、若不相等則無(wú)效的消息(S98)。
脈沖信號(hào)生成單元13在變成輸出脈沖信號(hào)的發(fā)送定時(shí)時(shí)，在生成隨機(jī)數(shù)和密鑰指定信息之后(S99)，向認(rèn)證信息生成單元23提供在這些信息中附加是脈沖信號(hào)這樣的標(biāo)題信息的信息R`(S100)。
認(rèn)證信息生成單元23將提供的信息R`中的密鑰指定信息提供給密鑰信息管理單元24(S101)，從密鑰管理單元24獲取密鑰信息KEY`(S102)。認(rèn)證信息生成單元23使用獲取的密鑰信息KEY`和函數(shù)F來(lái)計(jì)算認(rèn)證信息A”(S103)，向脈沖信號(hào)生成單元13返回得到的認(rèn)證信息A”(S104)。
脈沖信號(hào)生成單元13發(fā)送在信息R`中附加返回的認(rèn)證信息A”的信號(hào)，作為輸出脈沖信號(hào)Sout11。
根據(jù)第7實(shí)施方式，通過(guò)各節(jié)點(diǎn)與附近節(jié)點(diǎn)相互作用，可取得自律分散地決定時(shí)隙分配所帶來(lái)的效果。
另外，根據(jù)第7實(shí)施方式，通過(guò)在脈沖信號(hào)中附加認(rèn)證信息、在各節(jié)點(diǎn)間收發(fā)，可確定由任意節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)是否是為分配時(shí)隙而從有效的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的信號(hào)。因此，可排除如攻擊者為了妨礙而產(chǎn)生的假脈沖信號(hào)，可防止因無(wú)效的脈沖信號(hào)而妨礙通信定時(shí)控制。
(H)其他實(shí)施方式在上述第1-第6實(shí)施方式中，說(shuō)明基于反射脈沖信號(hào)來(lái)排除通信定時(shí)控制混亂的方法，在第7實(shí)施方式中，說(shuō)明了基于假脈沖信號(hào)來(lái)排除通信定時(shí)控制的妨礙的方法，但也可組合兩者。
另外，在上述第1-第6實(shí)施方式中，表示了檢測(cè)本節(jié)點(diǎn)是發(fā)送源的脈沖信號(hào)的反射脈沖信號(hào)、及其他節(jié)點(diǎn)是發(fā)送源的脈沖信號(hào)的反射脈沖信號(hào)雙方，但也可僅檢測(cè)其中之一那樣地構(gòu)成節(jié)點(diǎn)。
本發(fā)明相對(duì)于各節(jié)點(diǎn)與附近節(jié)點(diǎn)邊收發(fā)脈沖信號(hào)，邊相互作用，自律分散地決定通信定時(shí)，若無(wú)效的脈沖信號(hào)存在，則由于擾亂通信定時(shí)的確定，所以在排除無(wú)效的脈沖信號(hào)的方面具有特征，根據(jù)有效的脈沖信號(hào)、自律分散地確定通信定時(shí)的方法，不只限于上述實(shí)施方式的方法，可有各種變形例。例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)2003-328530號(hào)說(shuō)明書(shū)及附圖中記述的各種變形例。
本發(fā)明在取得控制通信定時(shí)信息(實(shí)施方式中的相位信號(hào))方面具有特征，不管在通信中怎樣利用該定時(shí)信息。例如，若是來(lái)自各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送頻率不同的情況，則也可不設(shè)定時(shí)隙地進(jìn)行通信，既便在該情況下，也可根據(jù)通信定時(shí)信息確定數(shù)據(jù)通信的開(kāi)始時(shí)期。
本發(fā)明考慮適用無(wú)線(xiàn)通信線(xiàn)路時(shí)的問(wèn)題而作出，但既便通信線(xiàn)路是有線(xiàn)通信線(xiàn)路，也可適用本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種通信定時(shí)控制裝置，分別設(shè)置在構(gòu)成通信系統(tǒng)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)中，其特征在于，具有狀態(tài)變量信號(hào)通信單元，接收表示其他節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或動(dòng)作定時(shí)的狀態(tài)變量信號(hào)，并間歇發(fā)送表示本節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或動(dòng)作定時(shí)的狀態(tài)變量信號(hào)；定時(shí)確定單元，根據(jù)上述狀態(tài)變量信號(hào)通信單元接收的、來(lái)自其他節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)，使本節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或動(dòng)作定時(shí)轉(zhuǎn)移，生成反映該轉(zhuǎn)移的、來(lái)自本節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)后，將其提供給上述狀態(tài)變量信號(hào)通信單元；和狀態(tài)變量信號(hào)有效性判定單元，判定上述狀態(tài)變量信號(hào)通信單元接收的狀態(tài)變量信號(hào)是否有效，上述定時(shí)確定單元根據(jù)有效的狀態(tài)變量信號(hào)，使本節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或動(dòng)作定時(shí)轉(zhuǎn)移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信定時(shí)控制裝置，其特征在于上述狀態(tài)變量信號(hào)有效性判定單元測(cè)量來(lái)自本節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)及從其他節(jié)點(diǎn)獲取的狀態(tài)變量信號(hào)中的任意2個(gè)狀態(tài)變量信號(hào)的發(fā)生定時(shí)差，統(tǒng)計(jì)地整理、保持所測(cè)量的數(shù)據(jù)，并根據(jù)該統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，判定所獲取的狀態(tài)變量信號(hào)的有效性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信定時(shí)控制裝置，其特征在于上述狀態(tài)變量信號(hào)有效性判定單元包括從獲取的狀態(tài)變量信號(hào)中提取附加信息的附加信息提取部；在來(lái)自本節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)中附加附加信息的附加信息附加部；信息保持部，保持從所獲取的狀態(tài)變量信號(hào)中提取的、已確認(rèn)有效性的附加信息及/或在來(lái)自本節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)中附加的附加信息本身、或?qū)?yīng)于兩者的信息；和附加信息確認(rèn)部，確認(rèn)從所獲取的狀態(tài)變量信號(hào)中提取的附加信息和保持在上述信息保持部中的信息的關(guān)系，其中依據(jù)該確認(rèn)結(jié)果，判定所獲取的狀態(tài)變量信號(hào)的有效性。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信定時(shí)控制裝置，其特征在于上述狀態(tài)變量信號(hào)有效性判定單元具備根據(jù)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)廢棄保持在上述信息保持部中的信息的信息廢棄部。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的通信定時(shí)控制裝置，其特征在于上述狀態(tài)變量信號(hào)有效性判定單元具備通知信號(hào)收發(fā)部，與其他節(jié)點(diǎn)之間收發(fā)表示有效接收具有相同附加信息的狀態(tài)變量信號(hào)的信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5之一所述的通信定時(shí)控制裝置，其特征在于上述附加信息附加部生成隨機(jī)數(shù)作為上述附加信息，并將其附加在來(lái)自本節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-5之一所述的通信定時(shí)控制裝置，其特征在于上述附加信息附加部將本節(jié)點(diǎn)中固有的識(shí)別信息作為上述附加信息，并將其附加在來(lái)自本節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-5之一所述的通信定時(shí)控制裝置，其特征在于上述附加信息附加部將通過(guò)對(duì)保持在上述信息保持部中的信息實(shí)施規(guī)定運(yùn)算而得到的信息作為上述附加信息，并將其附加在來(lái)自本節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信定時(shí)控制裝置，其特征在于上述狀態(tài)變量信號(hào)有效性判定單元包括從獲取的狀態(tài)變數(shù)信號(hào)中提取附加信息的信息提取部；對(duì)提取出的附加信息的全部或一部分實(shí)施規(guī)定運(yùn)算的運(yùn)算部；將提取出的附加信息的全部或一部分與運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行比較的比較部；利用隨機(jī)數(shù)來(lái)生成附加信息的附加信息生成部；和將附加信息附加在來(lái)自本節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)中的附加信息附加部，其中依據(jù)上述比較部的比較結(jié)果，判定所獲取的狀態(tài)變量信號(hào)的有效性。
10.一種節(jié)點(diǎn)，其特征在于具有如權(quán)利要求1-9之一所述的通信定時(shí)控制裝置。
11.一種節(jié)點(diǎn)，其特征在于并用如權(quán)利要求2-8之一所述的通信定時(shí)控制裝置和如權(quán)利要求9所述的通信定時(shí)控制裝置。
12.一種通信系統(tǒng)，其特征在于分散配置多個(gè)如權(quán)利要求10或11所述的節(jié)點(diǎn)。
13.一種適用于構(gòu)成通信系統(tǒng)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信定時(shí)控制方法，其特征在于，包含狀態(tài)變量信號(hào)通信步驟，接收表示其他節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或動(dòng)作定時(shí)的狀態(tài)變量信號(hào)，并間歇發(fā)送表示本節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或動(dòng)作定時(shí)的狀態(tài)變量信號(hào)；定時(shí)確定步驟，根據(jù)在上述狀態(tài)變量信號(hào)通信步驟中接收的、來(lái)自其他節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)，使本節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或動(dòng)作定時(shí)轉(zhuǎn)移，生成反映該轉(zhuǎn)移的、來(lái)自本節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)后，將其提供給上述狀態(tài)變量信號(hào)通信步驟；和狀態(tài)變量信號(hào)有效性判定步驟，判定在上述狀態(tài)變量信號(hào)通信步驟中接收的狀態(tài)變量信號(hào)是否有效，上述定時(shí)確定步驟僅根據(jù)有效的狀態(tài)變量信號(hào)，使本節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或動(dòng)作定時(shí)轉(zhuǎn)移。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通信定時(shí)控制裝置、通信定時(shí)控制方法、節(jié)點(diǎn)及通信系統(tǒng)。管理節(jié)點(diǎn)不對(duì)各節(jié)點(diǎn)指示通信定時(shí)，各節(jié)點(diǎn)高精度地取得通信定時(shí)來(lái)提高通信精度。在各個(gè)構(gòu)成通信系統(tǒng)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)中設(shè)置通信定時(shí)控制裝置。通信定時(shí)控制裝置具有在獲取表示其他節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或動(dòng)作定時(shí)的狀態(tài)變量信號(hào)的同時(shí)，發(fā)送本節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)的通信單元；根據(jù)獲取的狀態(tài)變量信號(hào)，轉(zhuǎn)移生成來(lái)自本節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)的定時(shí)確定單元；和狀態(tài)變量信號(hào)有效性判定單元，判定獲取的狀態(tài)變量信號(hào)是否有效，定時(shí)確定單元僅根據(jù)有效的狀態(tài)變量信號(hào)，使本節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)轉(zhuǎn)移。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1667995SQ20051005448
公開(kāi)日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2005年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月8日
發(fā)明者八百健嗣, 伊達(dá)正晃, 森田幸伯, 福永茂 申請(qǐng)人:沖電氣工業(yè)株式會(huì)社