專利名稱：無線自組通信系統(tǒng)以及該通信系統(tǒng)中的通信終端同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線自組(ad-hoc)通信系統(tǒng)。更具體的，本發(fā)明涉及在無線自組通信系統(tǒng)中用于通信終端的同步體系結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，在IEEE802.15無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(PAN)工作組中已經(jīng)進(jìn)行了關(guān)于短程無線通信的媒體訪問控制(MAC)的擴(kuò)展研究。
和與IEEE802.11系列兼容的無線LAN(局域網(wǎng)絡(luò))不同，無線PAN網(wǎng)絡(luò)上不存在任何接入點(diǎn)，因此直接在作為網(wǎng)元(network element)的終端之間執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸/接收。如上所述，無線PAN的特征在于自組織以及終端之間的對等數(shù)據(jù)傳輸/接收。
無線PAN的另一個特征是在終端之間傳輸數(shù)據(jù)時，通過TDMA(時分復(fù)用)支持同步數(shù)據(jù)傳輸(同時傳輸)以及根據(jù)諸如CSMA/CA(帶有沖突避免的載波偵聽多址訪問)的訪問控制支持異步數(shù)據(jù)傳輸(非同時傳輸)，盡管不存在接入點(diǎn)。
對于基于TDMA的同時傳輸，必須同步作為網(wǎng)元的終端，從而匹配它們的時隙相位。例如，為同步終端，在IEEE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)中，引入被稱為微微網(wǎng)控制器(PNC)的裝置。在IEEE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)中，PNC以及由PNC控制的通信終端統(tǒng)稱為“微微網(wǎng)”。
圖9顯示了符合IEEE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。PNC 61周期傳輸信標(biāo)以同步通信終端62至64，并分配信標(biāo)之后的超幀內(nèi)的時隙給通信終端62至64。這樣，在IEEE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)中，網(wǎng)元可在PNC的控制下同步。
附帶的，如果屬于給定微微網(wǎng)的通信終端移動到另一個微微網(wǎng)的無線電波可及范圍之內(nèi)，則不能實現(xiàn)微微網(wǎng)超幀之間的同步，導(dǎo)致了無線電波的干擾。例如，如圖10A所示，微微網(wǎng)A和微微網(wǎng)B相互接近，并如圖10B所示，微微網(wǎng)的無線電波可及范圍相互重疊。
圖11A顯示了如圖10B所示的相互接近的微微網(wǎng)A和B的超幀。參考標(biāo)記601至603表示從PNC 61發(fā)送的信標(biāo)，611和612表示微微網(wǎng)A內(nèi)用于同時傳輸?shù)腃TA時隙。類似的，參考標(biāo)記651至653表示從PNC 65發(fā)送的信標(biāo)，661至662表示微微網(wǎng)B內(nèi)用于同時傳輸?shù)腃TA時隙。在圖11A中，微微網(wǎng)A內(nèi)的信標(biāo)601至603的傳輸定時分別對應(yīng)微微網(wǎng)B的分配的CTA時隙661、663和665。此外，微微網(wǎng)A的CTA時隙611和612與微微網(wǎng)B的CTA時隙662和664重疊。如上所述，如果用于同時傳輸?shù)男艠?biāo)或時隙之間發(fā)生干擾，會出現(xiàn)嚴(yán)重的通信失敗。
為此，已經(jīng)建議了以如下方式防止用于同步傳輸?shù)臅r隙之間的干擾的方法，即控制各個微微網(wǎng)的PNC同步超幀并重新分配時隙，從而建立協(xié)作關(guān)系(例如參見日本未審查專利公開2003-143644)。如圖11B所示，PNC 61和PNC 65重新分配時隙，從而不會重疊它們的傳輸/接收定時。
同時，迄今為止，已在進(jìn)行用于同步基于TDMA的同時傳輸所需的通信終端而不用引入諸如PNC的控制站點(diǎn)的控制方法的研究。執(zhí)行此種控制的MAC技術(shù)之一是MBOA MAC，目前WiMedia-MBOA(WiMedia-Multiband-OFDM聯(lián)盟)正在對其進(jìn)行研究。
MBOA MAC采用被稱為支持同時傳輸和非同時傳輸?shù)某瑤墓残艠?biāo)時間間隔。在這方面，MBOA MAC和IEEE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)相同。采用相同信標(biāo)時間間隔的通信終端被統(tǒng)稱為一個信標(biāo)組。信標(biāo)組的通信終端使用超幀內(nèi)相位相干的時隙執(zhí)行同時傳輸和非同時傳輸。附帶的，由于在MBOA網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不存在對應(yīng)PNC的控制站點(diǎn)，通信終端各自發(fā)送信標(biāo)以實現(xiàn)超幀的同步。
此外，和MBOA MAC類似，用于沒有PNC的無線自組通信的MAC在S.Datta等人的“Ad-hoc extensions to the 802.15.3 MACProtocol”中公開了，該文獻(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)URLhttp//paul.rutgers.edu/～sdatta/wowmom.pdf(2005年4月14日進(jìn)行了對該規(guī)范的聯(lián)機(jī)檢索)。該公開文獻(xiàn)中公開的MAC定義了被分成多個信標(biāo)時隙的信標(biāo)時間周期，并設(shè)定在由信標(biāo)時間間隔規(guī)定的超幀頭部。期望參與工作網(wǎng)絡(luò)的通信終端監(jiān)聽來自現(xiàn)有通信終端的信標(biāo)，并在自由信標(biāo)時隙發(fā)送自己的信標(biāo)。通過這些操作，每個通信終端都能使用公共超幀來實現(xiàn)同時傳輸所必需的同步。
圖12顯示了沒有PNC并在上述MBOA MAC中采用的無線自組通信系統(tǒng)的配置例子。所有的通信終端71至74各自發(fā)送信標(biāo)并自治地同步，并且最終，整個系統(tǒng)能夠匯聚在公共信標(biāo)時間間隔和超幀上。
附帶的，和IEEE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)類似，在MBOA MAC或S.Datta等人的論文中公開的MAC中，如果信標(biāo)組相互接近，則會出現(xiàn)無線電波干擾。為了避免上述干擾，S.Datta等人的論文公開了一種技術(shù)，即屬于給定網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)調(diào)整信標(biāo)時間周期開始位置到另一個網(wǎng)絡(luò)的信標(biāo)時間周期的開始位置，從而同步相互的超幀。
圖13A到14B顯示了當(dāng)沒有PNC的無線自組通信網(wǎng)絡(luò)相互接近時，通信終端怎樣運(yùn)行。圖13A顯示了網(wǎng)絡(luò)C獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)D的狀態(tài)。即，從構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)C的通信終端81至83發(fā)送的信標(biāo)不到達(dá)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)D的通信終端84和85(從通信終端84和85發(fā)送的信標(biāo)不到達(dá)通信終端81至83。)
圖14B顯示了對應(yīng)圖13A的通信終端配置的超幀。從構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)C的通信終端81至83發(fā)送的信標(biāo)811至813、821至823、831至833相互同步并被安排在它們的超幀中。這樣，使用公共基本超幀長度來同步通信終端81至83。另一方面，從構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)D的通信終端84和85發(fā)送的信標(biāo)841至843和851至853相互同步并被配置在它們的超幀內(nèi)。這樣，用公共基本超幀長度來同步通信終端84和85。然而，因為網(wǎng)絡(luò)C和網(wǎng)絡(luò)D不交換信標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)C和網(wǎng)絡(luò)D的超幀的開始位置不匹配，網(wǎng)絡(luò)C和D的用于同時傳輸?shù)臅r隙(例如CTS時隙814和844)在時間軸上相互重疊。
圖13B顯示了網(wǎng)絡(luò)C和D怎樣相互接近并匯聚在一個同步網(wǎng)絡(luò)E上。圖14B顯示了該情況下的超幀。圖14B顯示了怎樣調(diào)整屬于網(wǎng)絡(luò)D的通信終端84和85的信標(biāo)時間周期的開始位置到網(wǎng)絡(luò)C的信標(biāo)時間周期的開始位置，以借此同步超幀。在同步超幀之后，重新分配干擾時隙。
如上所述，如果兩個網(wǎng)絡(luò)接近，在IEEE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)中，必須在微微網(wǎng)之間建立協(xié)作關(guān)系，并實現(xiàn)超幀之間的同步。此外，在MBOAMAC中，必須合并信標(biāo)組以實現(xiàn)超幀之間的同步。同樣在S.Datta等人的論文公開的MAC中，必須調(diào)整信標(biāo)時間周期的開始位置從而匹配超幀的相位，即，調(diào)整超幀長度以及超幀開始定時。在這樣的重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)用于同步的處理中，存在較高的通信終端之間通信中斷的概率。
在無線PAN中，各個通信終端具有較大移動性。因此，每當(dāng)通信終端移動就必須頻繁地執(zhí)行同步處理。這就引起了網(wǎng)絡(luò)同步大大影響通信終端之間的通信的問題。
特別是在MBOA MAC或S.Datta等人的論文中公開的MAC中，即使一個信標(biāo)組的某些通信終端干擾了另一個信標(biāo)組，該一個信標(biāo)組的所有通信終端都要將自己的超幀相位和其他信標(biāo)組的超幀相位匹配。因此，網(wǎng)絡(luò)同步對通信終端之間的通信的影響非常大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面提供一種無線自組通信系統(tǒng)，用于在多個通信終端之間發(fā)射/接收信標(biāo)，從而同步這些通信終端。該無線自組通信系統(tǒng)包括所述多個通信終端的第一子集所屬的第一網(wǎng)絡(luò)；所述多個通信終端的第二子集所屬的第二網(wǎng)絡(luò)；以及一個或多個同步終端，能發(fā)射/接收到/來自所述通信終端的信標(biāo)。此外，屬于第一網(wǎng)絡(luò)的通信終端中的至少一個和屬于第二網(wǎng)絡(luò)的通信終端中的至少一個存在于來自所述一個或多個同步終端之一的信標(biāo)的可及范圍之內(nèi)，從而第一網(wǎng)絡(luò)、第二網(wǎng)絡(luò)以及同步終端構(gòu)成一個同步網(wǎng)絡(luò)。
通過此種結(jié)構(gòu)，不能直接發(fā)射/接收到/來自彼此的信標(biāo)的多個無線自組通信網(wǎng)絡(luò)能通過同步終端同步。因此，如果屬于一個網(wǎng)絡(luò)的通信終端接近另一個網(wǎng)絡(luò)，則不執(zhí)行同步這些網(wǎng)絡(luò)的所有處理，或僅執(zhí)行除了在所有同步處理之中已經(jīng)執(zhí)行的處理之外的處理。因此，能夠抑制伴隨通信終端移動的網(wǎng)絡(luò)同步對通信終端之間數(shù)據(jù)通信的影響。
本發(fā)明的第二方面提供一種無線自組通信系統(tǒng)中的通信終端同步方法，該無線自組通信系統(tǒng)用于在多個通信終端之間發(fā)射/接收信標(biāo)，從而同步這些通信終端。更具體的，配置能發(fā)射/接收到/來自這些通信終端的信標(biāo)的一個或多個同步終端，從而能發(fā)射/接收到/來自在第一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信終端中的至少一個以及在第二網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信終端中的至少一個的信標(biāo)，從而第一網(wǎng)絡(luò)、第二網(wǎng)絡(luò)以及該一個或多個同步終端構(gòu)成一個同步網(wǎng)絡(luò)，即使第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)不能直接向/從彼此發(fā)射/接收信標(biāo)。
使用上述方法，不能直接發(fā)射/接收到/來自彼此的信標(biāo)的多個無線自組通信網(wǎng)絡(luò)能通過同步終端同步。因此，能夠抑制伴隨通信終端移動的網(wǎng)絡(luò)同步對通信終端之間數(shù)據(jù)通信的影響。
根據(jù)本發(fā)明，還能提供一種無線自組通信系統(tǒng)以及通信終端同步方法，其能夠抑制網(wǎng)絡(luò)同步對通信終端之間的通信的影響。


從以下結(jié)合附圖的說明，本發(fā)明的上述及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將更加明顯，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的自組通信系統(tǒng)的圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的同步終端的圖；圖3顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的自組通信系統(tǒng)的同步；圖4顯示信標(biāo)幀的結(jié)構(gòu)；圖5A和5B顯示信標(biāo)內(nèi)的優(yōu)先級信息；圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的同步終端的圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的通信終端的圖；圖8是使用優(yōu)先級信息的同步處理的流程圖；圖9顯示符合IEEE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)的微微網(wǎng)；圖10A和10B顯示怎樣同步多個微微網(wǎng)；圖11A和11B顯示微微網(wǎng)的超幀；圖12顯示常規(guī)無線自組通信系統(tǒng)；圖13A和13B顯示怎樣同步多個無線自組通信系統(tǒng)；以及圖14A和14B顯示怎樣同步多個無線自組通信系統(tǒng)。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考例舉的實施例說明本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員會認(rèn)識到，使用本發(fā)明的教導(dǎo)能實現(xiàn)多種替換實施例，本發(fā)明并不限于用于解釋目的而例舉的實施例。
根據(jù)本發(fā)明的第一模式的無線自組通信系統(tǒng)如下構(gòu)造。即，在無線自組通信系統(tǒng)中，多個通信終端發(fā)射/接收到/來自彼此的信標(biāo)，并且這些通信終端被同步。無線自組通信系統(tǒng)包括第一和第二網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)都包括一個或多個通信終端；以及一個或多個同步終端。同步終端能發(fā)射/接收到/來自這些通信終端的信標(biāo)。
在無線自組通信系統(tǒng)中，屬于第一網(wǎng)絡(luò)的通信終端中的至少一個以及屬于第二網(wǎng)絡(luò)的通信終端中的至少一個存在于來自所述一個或多個同步終端之一的信標(biāo)可及的范圍之內(nèi)，從而第一網(wǎng)絡(luò)、第二網(wǎng)絡(luò)以及同步終端構(gòu)成了一個同步網(wǎng)絡(luò)。
在此，以這樣的方式構(gòu)成同步網(wǎng)絡(luò)，其中多個通信終端共同使用由信標(biāo)的輸出時間間隔規(guī)定的傳輸幀的相同公共開始位置，以及相同的傳輸幀長度。附帶的，如在后面說明的第一和第二實施例中，超幀對應(yīng)該傳輸幀。
此外，在根據(jù)第一模式的無線自組通信系統(tǒng)中，從通信終端以及同步終端發(fā)送的信標(biāo)中包含關(guān)于穩(wěn)定構(gòu)成該同步網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)先級的信息，以及通信終端優(yōu)選的和最高優(yōu)先級的信標(biāo)同步。
根據(jù)本發(fā)明第二模式的無線自組通信系統(tǒng)如下構(gòu)造。即，在該無線自組通信系統(tǒng)中，通過發(fā)射/接收到/來自彼此的信標(biāo)來同步多個通信終端。通信終端中的每一個都發(fā)射/接收包含關(guān)于優(yōu)先級的信息的信標(biāo)，以及每個通信終端中的每一個都比較分配給接收的信標(biāo)的優(yōu)先級，并和具有最高優(yōu)先級的信標(biāo)同步。
此外，根據(jù)第二模式的無線自組通信系統(tǒng)可包括發(fā)送比預(yù)先為多個通信終端設(shè)定的優(yōu)先級更高的優(yōu)先級的信標(biāo)的同步終端。
根據(jù)本發(fā)明第三模式的通信終端構(gòu)成了無線自組通信系統(tǒng)。該通信終端包括接收單元；以及同步單元。該接收單元接收包含關(guān)于優(yōu)先級的信息的信標(biāo)。該同步單元比較分配給接收單元接收的信標(biāo)的優(yōu)先級，并將該通信終端和最高優(yōu)先級的信標(biāo)同步。
附帶的，在如后所述的本發(fā)明的第二實施例中，無線接收單元101或411對應(yīng)根據(jù)第三模式的通信終端的接收單元。此外，信標(biāo)檢測單元102、通信控制單元103以及信標(biāo)產(chǎn)生單元104，或信標(biāo)檢測單元412、通信控制單元413以及信標(biāo)產(chǎn)生單元414對應(yīng)根據(jù)第三模式的通信終端的同步單元。
下文中，參考附隨附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。附帶的，通過應(yīng)用本發(fā)明到?jīng)]有對應(yīng)符合IEEE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)的PNC的控制站點(diǎn)的無線自組通信系統(tǒng)，并控制通信終端之間的同步來實現(xiàn)下面的實施例。
第一實施例圖1顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的無線自組通信系統(tǒng)的構(gòu)造。通信終端11至15傳輸信標(biāo)以實現(xiàn)基于TDMA的同步數(shù)據(jù)傳輸所必需的同步。通信終端執(zhí)行其間的信息數(shù)據(jù)的對等發(fā)射/接收，并具有等同于圖13A和13B的常規(guī)通信終端81至85的那些功能。附帶的，通信終端11至15具有移動性。圖1顯示了通信終端11至15的臨時配置，換句話說，瞬態(tài)。
同步終端10能接收來自通信終端11至15的信標(biāo)，并且終端自身發(fā)送信標(biāo)以支持和通信終端11至15一起自治構(gòu)成同步網(wǎng)絡(luò)。
圖2顯示同步終端10的構(gòu)造。無線接收單元101解調(diào)通過天線106接收的信號，然后輸出解調(diào)信號到信標(biāo)檢測單元102。信標(biāo)檢測單元102檢測從通信終端發(fā)送的在解調(diào)信號內(nèi)的信標(biāo)，并輸出信標(biāo)到通信控制單元103。通信控制單元103從信標(biāo)中搜索(retrieve)預(yù)留的帶寬信息，并發(fā)送搜索的信息到信標(biāo)產(chǎn)生單元104。附帶的，預(yù)留的帶寬信息表示關(guān)于通信終端11至15的預(yù)留時隙的信息，它對應(yīng)從符合IEEE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)的PNC發(fā)送的信標(biāo)內(nèi)的時隙分配信息。此外，如果通信控制單元103檢測到該信標(biāo)是從新通信終端發(fā)送的，通信控制單元103命令信標(biāo)產(chǎn)生單元104根據(jù)需要改變網(wǎng)絡(luò)同步所必需的信標(biāo)的輸出定時。
信標(biāo)產(chǎn)生單元104產(chǎn)生包括從通信控制單元103接收的預(yù)留帶寬信息的信標(biāo)，并在同步網(wǎng)絡(luò)的信標(biāo)時間間隔輸出該信標(biāo)到無線發(fā)射單元105。無線發(fā)射單元105調(diào)制從信標(biāo)產(chǎn)生單元104接收的信標(biāo)，并通過天線106發(fā)送調(diào)制后的信標(biāo)到通信終端11至15。
附帶的，圖1中沒有同步終端10，在通信終端11至13以及通信終端14和15之間不能交換信標(biāo)，因此構(gòu)成了相互之間獨(dú)立同步的網(wǎng)絡(luò)X和Y。在該情況下，如前面參考圖13A至14B所述的，隨著通信終端11至15的移動，重復(fù)執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)的同步和去同步。
相反，無線自組通信系統(tǒng)1包括同步終端10，因此同步終端10能發(fā)射信標(biāo)到在無線電波可及范圍之內(nèi)的通信終端12、13和14，反之亦然；同步終端10能接收來自這些通信終端的信標(biāo)。
因此，同步終端10的超幀相位和屬于網(wǎng)絡(luò)X的通信終端11至13的匹配，從而將這些終端匯聚到一個同步網(wǎng)絡(luò)上。此外，同步終端10的超幀相位和屬于網(wǎng)絡(luò)Y的通信終端14和15的匹配，從而將這些終端匯聚到一個同步網(wǎng)絡(luò)上。通過這些操作，通信終端11至15以及同步終端10最終實現(xiàn)了一個同步網(wǎng)絡(luò)Z。
換句話說，在包括用于無線自組通信的通信終端11至15的空間中配置一個或多個同步終端10，在該空間內(nèi)動態(tài)執(zhí)行同步網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和分割，從而其無線電波可及范圍覆蓋該空間。這樣的布置使得能夠匯聚空間內(nèi)的所有通信終端11至15到一個同步網(wǎng)絡(luò)中。
例如，預(yù)先在房間內(nèi)放置一個或多個同步終端10，其中該房間使用無線自組通信系統(tǒng)，借此房間內(nèi)的所有通信終端都能預(yù)先同步。在配置多個同步終端10的情形中，可以這樣配置這些終端，使它們的無線電波可及范圍覆蓋作為同步目標(biāo)的空間。
附帶的，使用同步終端10的網(wǎng)絡(luò)同步僅要求至少調(diào)整整個網(wǎng)絡(luò)的信標(biāo)時間間隔，即，超幀的開始位置或超幀相位。超幀相位的偏移導(dǎo)致整個同步網(wǎng)絡(luò)通信的中斷。與之相比，如果至少匹配超幀的相位，會將通信終端的移動影響有利地限制在特定通信終端之間的時隙干擾。
此外，通信終端可參考關(guān)于信標(biāo)中預(yù)留時隙的信息來選擇適當(dāng)時隙，從而避免超幀內(nèi)時隙的干擾。結(jié)果，即使通信終端是移動的，也防止了時隙之間的干擾。然而，如果各個通信終端都使用專用時隙，會在所有通信終端中排他性地共享有限的無線通信帶寬，從通信帶寬有效使用角度來看這是浪費(fèi)的。因此，如果通信終端不在彼此的無線電波可及范圍之內(nèi)，則它們使用相同的時隙(即空間復(fù)用)。當(dāng)時隙之間發(fā)生干擾時，受該干擾影響的通信終端改變它們的時隙預(yù)留。
圖3顯示了如圖1所示的配置有通信終端11至15的無線自組通信系統(tǒng)1的超幀。如上所述，無線自組通信系統(tǒng)包括同步終端10，因此，相同的同步定時，即相同的超幀相位在網(wǎng)絡(luò)Z內(nèi)共同被使用。因此，如圖3所示，在同步終端10以及所有的通信終端11至15之間，超幀長度以及其開始位置是一致的。附帶的，作為由通信終端12和13預(yù)留的時隙的CTA時隙224、225、234和235與通信終端14預(yù)留的CTA時隙244和245在時間軸上重疊，因為通信終端12和13不在通信終端14的無線電波可及范圍之內(nèi)，因此允許時隙的空間復(fù)用。
此外，可不使用在無線自組通信系統(tǒng)中采用的無線通信線路而使用其它能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸?shù)耐ㄐ啪€路來連接多個同步終端10，例如，諸如光纖或雙絞線電纜的有線通信線路。因此，終端能夠在其間交換作為匹配超幀相位所必需的定時信息的關(guān)于超幀開始定時的信息。這樣的構(gòu)造對于無線自組通信網(wǎng)絡(luò)的無線電波可及范圍隨著門開/關(guān)而改變、得到網(wǎng)絡(luò)同步和去同步頻繁出現(xiàn)的結(jié)果的情形很有效。同步終端10分配在由門隔離的兩側(cè)，并經(jīng)由光纖等連接以在其間交換超幀開始定時，借此整個網(wǎng)絡(luò)可獨(dú)立于門開/關(guān)操作而同步。因此，即使無線自組通信網(wǎng)絡(luò)的無線電波可及范圍隨著門開/關(guān)操作而變化，同步和去同步也不會頻繁出現(xiàn)。
附帶的，不是在多個同步終端之間交換關(guān)于超幀開始定時的信息，各個同步終端可接收從諸如GPS的同步信號產(chǎn)生裝置發(fā)送的同步信號，同步終端可基于該同步信號獨(dú)立產(chǎn)生被共同使用的超幀開始定時。
此外，多個同步終端可通過光纖等交換在信標(biāo)幀內(nèi)的預(yù)留帶寬信息以及關(guān)于超幀開始定時的信息。結(jié)果，配置在門兩側(cè)的通信終端能夠選擇適當(dāng)時隙從而避免超幀內(nèi)時隙之間的干擾。
第二實施例除了第一實施例的無線自組通信系統(tǒng)1的元件和功能之外，通過添加優(yōu)先級信息到信標(biāo)內(nèi)來實施根據(jù)本發(fā)明第二實施例的無線自組通信系統(tǒng)。
圖4顯示了從根據(jù)本實施例的通信終端41和同步終端40發(fā)送的信標(biāo)30的幀結(jié)構(gòu)。在圖4中，前置碼31是用于檢測信標(biāo)幀的字段。頭部32是用于識別信標(biāo)幀的字段。裝置ID 33是作為信標(biāo)30的發(fā)送者的通信終端41的識別符。此外，預(yù)留帶寬信息35是關(guān)于超幀內(nèi)的哪些時隙被通信終端41預(yù)留的信息。FCS 36是用于檢測在接收信標(biāo)幀30過程中是否存在錯誤的幀校驗序列。
優(yōu)先級信息34是關(guān)于信標(biāo)30的屬性的信息，它是代表該信標(biāo)是否從同步終端40或獨(dú)立的通信終端41發(fā)送的識別符。圖5A和5B顯示了優(yōu)先級信息34的信息例子。圖5A顯示了使用2比特優(yōu)先級信息來設(shè)定用于信標(biāo)30的三個優(yōu)先級的例子。更具體的，根據(jù)三個優(yōu)先級將信標(biāo)分類(1)從同步終端41發(fā)送的信標(biāo)，(2)從和同步終端40同步的通信終端41發(fā)送的信標(biāo)，以及(3)其它獨(dú)立通信終端41。
圖5B顯示了將來自同步終端40的信標(biāo)的中繼次數(shù)作為優(yōu)先級信息的例子。在圖5B中，從同步終端40發(fā)送的信標(biāo)被給予最高優(yōu)先級“0000”。通信終端41根據(jù)從同步終端40發(fā)送的信標(biāo)的中繼次數(shù)，選擇從“0001”到“1111”的優(yōu)先級，該優(yōu)先級被分配給信標(biāo)。例如，直接從同步終端40接收信標(biāo)的通信終端41分配優(yōu)先級“0001”給要發(fā)送的信標(biāo)。即，各個通信終端41通過加1到分配給接收的信標(biāo)的最高優(yōu)先級上的計算來給要發(fā)送的信標(biāo)分配優(yōu)先級。
通過這種分配優(yōu)先級給信標(biāo)的操作，在分別屬于不同同步網(wǎng)絡(luò)的通信終端41相互接近并將該同步網(wǎng)絡(luò)匯聚成一個同步網(wǎng)絡(luò)的情形中，參考優(yōu)先級能夠確定哪個網(wǎng)絡(luò)被主要用于將另一個網(wǎng)絡(luò)的超幀相位和該主要網(wǎng)絡(luò)的超幀相位匹配。在后面詳細(xì)說明使用優(yōu)先級的同步處理。
圖6是本實施例的同步終端40的圖。信標(biāo)產(chǎn)生單元404產(chǎn)生信標(biāo)，該信標(biāo)被分配有作為來自同步終端的信標(biāo)的證明的優(yōu)先級。其他元件和第一實施例的同步終端10中的那些相同，因此在此省略它們的說明。
圖7是本實施例的通信終端41的圖。無線接收單元411解調(diào)通過天線416接收的信號，并發(fā)送解調(diào)數(shù)據(jù)到信標(biāo)檢測單元412以及上層處理單元(未示出)。上層處理單元是使用超幀內(nèi)的時隙處理接收的信息的功能部分。信標(biāo)檢測單元412從接收的數(shù)據(jù)中提取信標(biāo)，然后輸出信標(biāo)到通信控制單元413。通信控制單元413搜索信標(biāo)內(nèi)的預(yù)留帶寬信息，并添加關(guān)于預(yù)留時隙的信息，發(fā)送預(yù)留帶寬信息到信標(biāo)產(chǎn)生單元414。信標(biāo)產(chǎn)生單元414產(chǎn)生包括優(yōu)先級信息以及從通信控制部分413接收的預(yù)留帶寬信息的信標(biāo)，并在同步網(wǎng)絡(luò)的信標(biāo)時間間隔輸出該信標(biāo)到無線發(fā)射單元415。無線發(fā)射單元415調(diào)制從信標(biāo)產(chǎn)生單元414接收的信標(biāo)，并通過天線416輸出信標(biāo)到通信終端11至15。
當(dāng)通信控制單元413接收來自通信終端41所屬的同步網(wǎng)絡(luò)之外的網(wǎng)絡(luò)的信標(biāo)時，通信控制單元413執(zhí)行同步超幀的處理。參考圖8的流程圖，說明了處理過程。
在步驟S101，通信控制單元413從信標(biāo)檢測單元412接收信標(biāo)30。在步驟S102，確定接收的信標(biāo)是否是從通信終端或同步終端發(fā)送的新信標(biāo)，其中該通信終端或同步終端不屬于通信終端41所屬的現(xiàn)有同步網(wǎng)絡(luò)。如果信標(biāo)不是新信標(biāo)，則維持現(xiàn)有同步網(wǎng)絡(luò)內(nèi)采用的超幀，繼續(xù)信標(biāo)和數(shù)據(jù)的傳輸(步驟S103)。
另一方面，如果確定該信標(biāo)是新信標(biāo)，則確定分配給該新信標(biāo)并由優(yōu)先級信息34代表的優(yōu)先級是否高于通信終端41的當(dāng)前優(yōu)先級(步驟S104)。如果新信標(biāo)的優(yōu)先級低于當(dāng)前優(yōu)先級，則維持現(xiàn)有同步網(wǎng)絡(luò)內(nèi)采用的超幀，繼續(xù)信標(biāo)和數(shù)據(jù)的傳輸(步驟S105)。
如果新信標(biāo)的優(yōu)先級高于當(dāng)前優(yōu)先級，則執(zhí)行重新同步，以將當(dāng)前相位和由新信標(biāo)的信標(biāo)時間間隔規(guī)定的超幀相位匹配，從而幫助通信終端41參與到新信標(biāo)發(fā)送者所屬的同步網(wǎng)絡(luò)(步驟S106)。
如上所述，在無線自組通信系統(tǒng)中，通信終端相互之間交換信標(biāo)以實現(xiàn)同時傳輸必需的同步。因此，如果新通信終端接近同步網(wǎng)絡(luò)，則該新通信終端和現(xiàn)有同步網(wǎng)絡(luò)共享超幀以實現(xiàn)同步。此時，如果現(xiàn)有穩(wěn)定的同步網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有通信終端一齊調(diào)整它們的超幀到新通信終端的超幀，則會發(fā)生諸如現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信終端之間的數(shù)據(jù)發(fā)射/接收中斷的影響。此外，存在更大規(guī)模的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)需要用于重新同步的更長時間周期，并對通信終端之間的數(shù)據(jù)發(fā)射/接收產(chǎn)生更大影響的問題。
相反，本實施例的無線自組通信系統(tǒng)能夠使較低優(yōu)先級的網(wǎng)絡(luò)的通信終端將自身的超幀相位和與來自同步終端的信標(biāo)同步的較高優(yōu)先級網(wǎng)絡(luò)的超幀相位同步。因此，本實施例的無線自組通信系統(tǒng)能防止效率低的情形，從而如果新通信終端接近，則將現(xiàn)有同步網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信終端和同步終端一齊調(diào)整到新通信終端的超幀。
在上述本發(fā)明的實施例中，同步終端10和40僅發(fā)射/接收到/來自通信終端10至15以及41的信標(biāo)，而不通過同時傳輸和非同時傳輸來傳輸數(shù)據(jù)。然而，同步終端10和40能傳輸數(shù)據(jù)到通信終端10至15和41。因此，能將同步終端用作通信終端。
在上述本發(fā)明的實施例中，本發(fā)明應(yīng)用到?jīng)]有對應(yīng)PNC的控制站點(diǎn)的無線自組通信系統(tǒng)中。然而，本發(fā)明還可應(yīng)用到具有符合IEEE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)的PNC的無線自組通信系統(tǒng)中，以同步PNC。很明顯，本發(fā)明不限于上述實施例，能修改和改變上述實施例而不背離本
權(quán)利要求
1.一種無線自組通信系統(tǒng)，用于在多個通信終端之間發(fā)射/接收信標(biāo)以同步所述通信終端，其包括所述多個通信終端的第一子集所屬的第一網(wǎng)絡(luò)；所述多個通信終端的第二子集所屬的第二網(wǎng)絡(luò)；以及一個或多個同步終端，能發(fā)射/接收到/來自所述通信終端的信標(biāo)，其中，屬于第一網(wǎng)絡(luò)的通信終端中的至少一個以及屬于第二網(wǎng)絡(luò)的通信終端中的至少一個存在于來自所述一個或多個同步終端之一的信標(biāo)的可及范圍之內(nèi)，從而第一網(wǎng)絡(luò)、第二網(wǎng)絡(luò)和同步終端構(gòu)成一個同步網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線自組通信系統(tǒng)，其中，所述同步網(wǎng)絡(luò)是以這種方式構(gòu)成的所述多個通信終端共同使用由信標(biāo)的輸出時間間隔規(guī)定的傳輸幀的相同公共開始位置以及相同的傳輸幀長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線自組通信系統(tǒng)，其中，所述信標(biāo)包括關(guān)于優(yōu)先級的信息，以及所述通信終端比較接收的信標(biāo)中關(guān)于優(yōu)先級的信息以基于最高優(yōu)先級的信標(biāo)構(gòu)成同步網(wǎng)絡(luò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線自組通信系統(tǒng)，其中從所述同步終端發(fā)送的信標(biāo)內(nèi)關(guān)于優(yōu)先級的信息表示比分配給從所述通信終端發(fā)送的信標(biāo)的優(yōu)先級高的優(yōu)先級。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線自組通信系統(tǒng)，其中所述關(guān)于優(yōu)先級的信息表示從所述同步終端開始的信標(biāo)的中繼次數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線自組通信系統(tǒng)，其中所述通信終端根據(jù)分配給接收的信標(biāo)的優(yōu)先級來確定分配給要發(fā)送的信標(biāo)的優(yōu)先級。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線自組通信系統(tǒng)，其中如果所述通信終端接收到不和所述通信終端所屬的同步網(wǎng)絡(luò)同步的新信標(biāo)，則所述通信終端比較分配給所述新信標(biāo)的優(yōu)先級以及分配給來自所述通信終端所屬的同步網(wǎng)絡(luò)的終端的信標(biāo)的優(yōu)先級，以及如果所述通信終端確定分配給所述新信標(biāo)的優(yōu)先級更高，則所述通信終端同步到作為所述新信標(biāo)的發(fā)送者的同步網(wǎng)絡(luò)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線自組通信系統(tǒng)，其中，所述同步終端通過用于發(fā)射/接收信標(biāo)的無線線路之外的通信線路，發(fā)射/接收到/來自其他同步終端的、用于構(gòu)成同步網(wǎng)絡(luò)的同步定時信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線自組通信系統(tǒng)，其中，所述同步終端接收從同步信號產(chǎn)生裝置發(fā)送的同步信號，所述同步終端基于所述同步信號產(chǎn)生同步定時，以及所述同步定時被用于構(gòu)成同步網(wǎng)絡(luò)，并被共同應(yīng)用到同步終端。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線自組通信系統(tǒng)，其中所述同步終端發(fā)射/接收到/來自所述通信終端的數(shù)據(jù)和信標(biāo)。
11.一種在無線自組通信系統(tǒng)中的通信終端同步方法，所述無線自組通信系統(tǒng)用于在多個通信終端之間發(fā)射/接收信標(biāo)以同步所述通信終端，該方法包括配置一個或多個同步終端，從而能發(fā)射/接收到/來自第一網(wǎng)絡(luò)中的通信終端中的至少一個以及第二網(wǎng)絡(luò)中的通信終端中的至少一個的信標(biāo)，以及通過所述第一網(wǎng)絡(luò)、第二網(wǎng)絡(luò)以及同步終端構(gòu)成一個同步網(wǎng)絡(luò)，即使第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)不能直接發(fā)射/接收到/來自彼此的信標(biāo)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的通信終端同步方法，其中，所述信標(biāo)包括關(guān)于優(yōu)先級的信息，所述通信終端比較接收的信標(biāo)內(nèi)的關(guān)于優(yōu)先級的信息，從而基于最高優(yōu)先級的信標(biāo)構(gòu)成同步網(wǎng)絡(luò)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的通信終端同步方法，其中從所述同步終端發(fā)送的信標(biāo)內(nèi)的關(guān)于優(yōu)先級的信息表示比分配給從所述通信終端發(fā)送的信標(biāo)的優(yōu)先級高的優(yōu)先級。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的通信終端同步方法，其中，如果所述通信終端接收到不和所述通信終端所屬的同步網(wǎng)絡(luò)同步的新信標(biāo)，則所述通信終端比較分配給所述新信標(biāo)的優(yōu)先級以及分配給來自所述通信終端所屬的同步網(wǎng)絡(luò)的終端的信標(biāo)的優(yōu)先級，以及如果所述通信終端確定分配給所述新信標(biāo)的優(yōu)先級更高，則所述通信終端同步到作為新信標(biāo)發(fā)送者的同步網(wǎng)絡(luò)。
15.一種由在無線自組通信系統(tǒng)中的通信終端執(zhí)行的通信終端同步方法，其中所述無線自組通信系統(tǒng)用于發(fā)射/接收到/來自其他通信終端的信標(biāo)，該方法包括接收包括關(guān)于優(yōu)先級的信息的信標(biāo)；比較分配給接收的信標(biāo)的優(yōu)先級；以及將所述通信終端和最高優(yōu)先級的信標(biāo)同步。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的通信終端同步方法，其中所述通信終端根據(jù)分配給接收的信標(biāo)的優(yōu)先級來確定分配給要發(fā)送的信標(biāo)的優(yōu)先級。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的通信終端同步方法，其中，在所述無線自組通信系統(tǒng)中提供發(fā)送優(yōu)先級高于為多個通信終端預(yù)設(shè)的優(yōu)先級的信標(biāo)的同步終端，以及所述通信終端優(yōu)選的和從所述同步終端發(fā)送的信標(biāo)同步。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的通信終端同步方法，其中所述關(guān)于優(yōu)先級的信息表示從所述同步終端開始的信標(biāo)的中繼次數(shù)。
19.一種無線自組通信系統(tǒng)，其包括通過發(fā)射/接收到/來自彼此的信標(biāo)同步的多個通信終端，其中，所述通信終端中的每一個都發(fā)射/接收包含關(guān)于優(yōu)先級的信息的信標(biāo)；以及所述通信終端中的每一個比較分配給接收的信標(biāo)的優(yōu)先級，并和最高優(yōu)先級的信標(biāo)同步。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的無線自組通信系統(tǒng)，其中所述通信終端根據(jù)分配給接收的信標(biāo)的優(yōu)先級來確定分配給要發(fā)送信標(biāo)的優(yōu)先級。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的無線自組通信系統(tǒng)，進(jìn)一步包括發(fā)送優(yōu)先級高于為所述多個通信終端預(yù)設(shè)的優(yōu)先級的信標(biāo)的同步終端，其中所述通信終端優(yōu)選的和從所述同步終端發(fā)送的信標(biāo)同步。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的無線自組通信系統(tǒng)，其中所述關(guān)于優(yōu)先級的信息表示從所述同步終端開始的信標(biāo)的中繼次數(shù)。
23.一種構(gòu)成無線自組通信系統(tǒng)的通信終端，在所述無線自組通信系統(tǒng)中，多個通信終端發(fā)射/接收到/來自彼此的信標(biāo)并被同步，所述通信終端包括接收單元，用于接收包括關(guān)于優(yōu)先級的信息的信標(biāo)；以及同步單元，用于比較分配給用所述接收單元接收的信標(biāo)的優(yōu)先級，從而將所述通信終端和最高優(yōu)先級的信標(biāo)同步。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的通信終端，進(jìn)一步包括發(fā)射單元，用于發(fā)射信標(biāo)，其中，所述同步單元根據(jù)分配給用所述接收單元接收的信標(biāo)的優(yōu)先級，確定分配給要從所述發(fā)射單元發(fā)送的信標(biāo)的優(yōu)先級。
全文摘要
在根據(jù)本發(fā)明實施例的無線自組通信系統(tǒng)中，多個通信終端發(fā)射/接收信標(biāo)并且該多個通信終端被同步。該無線自組通信系統(tǒng)包括第一和第二網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)都包括一個或多個通信終端；以及一個或多個同步終端。該同步終端能發(fā)射/接收到/來自通信終端的信標(biāo)。在該無線自組通信系統(tǒng)中，屬于第一網(wǎng)絡(luò)的通信終端中的至少一個和屬于第二網(wǎng)絡(luò)的通信終端中的至少一個存在于來自所述一個或多個同步終端之一的信標(biāo)的可及范圍內(nèi)，從而第一網(wǎng)絡(luò)、第二網(wǎng)絡(luò)以及同步終端構(gòu)成一個同步網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號H04L7/00GK1855868SQ200610082509
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
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