CN1251449C - 无线通信系统、用于无线通信的设备和方法以及计算机程序 - Google Patents

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Abstract

一种管理网络的无线通信装置确定一个预定发送帧周期，以及在该帧中分配特定访问时隙，作为在该网络中的无线通信装置执行接收的时序，并且发送该访问时隙，使得该访问时隙包含在信标信号中。该无线通信装置利用由该信标信号所确定的各个特定访问时隙执行接收操作。当在该网络中的任何通信装置之间执行信息发送时，该目的地的装置的访问时隙被用于执行信息发送。

Description

无线通信系统、用于无线通信的设备和方法 以及计算机程序
技术领域
本发明一般涉及无线通信系统、用于无线通信的设备和方法、以及计算机程序，其中在多个无线电台之间执行通信。本发明特别涉及一种用特定的发送帧周期设置网络的无线通信系统，以及用于无线通信的设备和方法和工作于这种无线网络中的计算机程序。
更加具体来说，本发明涉及一种无线通信系统、用于无线通信的设备和方法、以及一种计算机程序，其中在以一个特定传输帧周期工作的无线网络中，用最小的延迟进行异步通信。本发明特别涉及一种无线通信系统、用于无线通信的设备和方法、以及一种计算机程序，其中在一个以特定传输帧周期工作的无线网络中，信息的接收处理和管理被简化。
背景技术
多个计算机可以被连接在一起，以构成LAN(局域网)。在LAN中，采用文件、数据等等形式的信息以及例如打印机这样的外围设备可以被共享。另外，可以执行包括电子邮件和数据内容的传输的信息交换。
通常，LAN(局域网)已经被使用光纤、同轴电缆或双绞线而设置为有线网络。在这种情况中，需要线路安装工作，并且难以设置一个网络，并且使得电缆路由复杂化。即使LAN被设置，设备的运动范围受到电缆长度的限制，并且使得LAN不方便。因此，作为把用户从常规布线LAN的布线麻烦中解脱出来的一种系统，无线LAN已经得到人们的注意。利用无线LAN，在例如办公室这样的工作区域中的大多数线路和电缆可以被省略，并且例如个人计算机(PC)这样的通信终端可以被相对教容易地配置。
最近，随着传输速度的增加和价格的降低，对无线LAN系统的需求迅速增加。最近，个人局域网(PAN)的引入已经被考虑。这是一个小范围的无线网络，被设置用于在由个人附近存在的多个电子设备之间的信息通信。例如，各种无线通信系统被定义，其使用不需要来自主管当局的许可的频带(例如，2.4GHz频带和5GHz频带)。
例如，IEEE802.15.3对超过20Mbps的快速无线个人局域网进行标准化活动。负责部门正在逐步进行使用基于主要在2.4GHz频带中的信号的PHY层的网络的标准化。
在这种无线个人网络中，一个无线通信设备操作为一个称为“协调器”的控制台。一个个人局域网被设置在相对于在中心的协调器相距10米或更小。该协调器发送具有特定周期的信标信号，并且该信标的周期被作为一个发送帧周期。在每个发送帧周期中，由各个无线通信设备所使用的时隙被分配。
当前所采用的一个时隙分配方法是“保证时隙(GTS)”。采用这样一种通信方法，使得所需发送容量被保证，并且发送频带被动态分配。
例如，对于由IEEE 802.15.3标准化的MAC层，提供争用访问周期(CAP)和无争用周期(CFP)，当进行异步通信时，争用访问周期被用于交换短数据或命令信息。当进行流通信时，由在无争用周期中的保证时隙(GTS)动态分配时隙，并且进行带宽保留发送。
由IEEE 802.15.3标准化的MAC层部分被如此定义，使得该部分仅仅可以应用于使用2.4GHz频带的PHY层，但是还作为用于其他PHY层的一个标准规范。另外，对于由IEEE 802.15.3标准化的PHY层，标准化活动已经被开始，以使用除了使用在2.4GHz频带的信号的PHY层之外的其他PHY层。
最近，使用SS(扩展频谱)的无线LAN(局域网)已经被投入实际使用。另外，应用SS的UWB(超宽带)发送方法已经被提出，以应用于PAN等等。
DS(直接扩展)是一种典型的SS。在DS中，在发送结束时，信息信号被乘以称为PN(伪噪声)码的一系列随机代码，以扩展所占用的频带。在接收端，所接收的扩展信息信号乘以PN码，以进行去扩展，从而再现该信息信号。该UWB发送方法是把信息信号的扩展速率增加到最大值。在UWB方法中，在发送/接收中，数据例如被从2GHz扩展到6GHz这样的超高频带，从而实现高速数据发送。
在UWB中，具有几百皮秒的非常短的周期的脉冲信号串被用于构成信息信号，并且这些信号串被发送和接收。其所占用的带宽在GHz的量级，并且通过把所占用的带宽除以其中心频率(例如，1GHz至10GHz)所获得的数值基本上等于1。甚至与基于所谓的W-CDMA、cdma2000、SS(扩展频谱)或者OFDM(正交频分复用)的通常用于无线LAN中的带宽相比仍然是超宽频带的。
图17示出使用UWB的数据发送的一个例子。所输入的信息901被扩展序列902所扩展。在使用UWB的一些系统中，可以跳过扩展序列的乘法。
经历频谱扩展的信息信号903被使用UWE(子波脉冲)(905)中的脉冲信号而调制。正在研究的调制方法包括PPM(脉冲位置调制)、相位调制(双相调制)以及幅度调制。
用于UWE中的脉冲信号是非常窄的脉冲；因此，它们在频谱中使用非常宽的频带。结果，所输入的信息信号仅仅具有在每个频域中的噪声电平或较低电平的功率。
在图中，Rx信号905被充满噪声；但是，它可以通过计算Rx信号和该脉冲信号之间的相关值而检测。另外，在许多系统中，执行信号扩展，并且为所发送信息的每个数位发送许多脉冲信号。因此，该脉冲信号的接收相关值907可以在与扩展序列(908)长度相等的量上积分。结果，进一步促进Tx信号的检测。
由UWB发送方法所扩展的信号仅仅具有在每个频域中的噪声电平或较低电平的功率。由于这个原因，使用UWB发送方法的通信系统相对较容易与基于除了UWB之外的其他方法的通信系统共存。
根据用于使用由IEEE 802.15.3标准化的在2.4GHz频带的PHY层的规范，多个无线通信系统存在于相同的频带中。因此，必须考虑到与这些系统的兼容性。
同时，在UWB无线通信方法中所用的脉冲信号串没有特定的频率载波，并且难以对其执行载波检测。因此，如果UWB无线通信方法被应用为IEEE 802.15.3的PHY，则出现一个问题。由于没有特定的载波信号，则使用该部分(载波检测多路访问)标准化的载波检测执行访问控制相对比较困难。在这种情况中，由时分复用所执行的访问控制通常被恢复。
这涉及难以在由IEEE 802.15.3标准化的MAC层中提供争用访问周期(CAP)。在作为数据发送的来源的一个无线通信设备处，即使进行异步通信也必须按照一个程序执行。该程序使得在进行信息发送之前在一个无争用周期中进行带宽保留。这导致在发送处理中的较大延迟。
在常规的使用载波检测的访问控制方法中，作为数据发送的目的地的一个无线通信设备必须等待在异步通信中接收。这导致较大功耗的缺点，特别是，在一个通信设备被构造为例如便携式终端这样的电池操作设备的情况下。这些问题不仅仅是在层级拓扑(例如，“控制台”和由该控制台所控制的“通信台”)被构造为类似由IEEE 802.15.3所定义的MAC的情况下出现。相同类型的问题还在构造没有一个控制网络(类似于专用网络)的控制台的平面拓扑的情况下出现。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种优良的无线通信系统、用于无线通信的设备和方法、以及计算机程序，其中可以在以特定的发送帧周期操作的一个无线网络中以较小的延迟进行异步通信。
本发明的另一个目的是提供一种优良的无线通信系统、用于无线通信的设备和方法、以及计算机程序，其中信息的接收处理和管理可以在以一个特定发送帧周期操作的无线网络中简化。
本发明考虑到上述问题而做出。其第一方面是一种无线通信系统，其以特定的发送帧周期执行信息发送，其中
一个无线通信设备确定具有特定周期的一个发送帧周期，分配对于在该发送帧周期中的其自身网络内的各个无线通信设备专用的接收区域，并且把接收区域分配信息发送到各个无线通信设备，以及
该各个无线通信设备根据该接收区域分配信息在它们自身的接收区域中执行接收处理，并且在数据发送中，使用用于作为发送目的地的电台的接收区域来执行发送处理。
但是，在此所述的“系统”是指多个设备(或者执行特定功能的功能模块)的逻辑集合，而与每个设备或者功能模块是否置于单个壳体中无关。
在根据本发明第一方面的无线通信系统中，一种无线网络以一个特定的发送帧周期而工作。用于接收信息的任意通信设备的多个访问时隙被置于这些帧中。因此，随机存取无线发送帧可以被设置，并且可以创建适用于异步通信的一个帧结构。
更加具体来说，用于在一个无线网络中的每个无线通信设备以接收发送到该无线通信设备自身的信息的接收时隙被预先确定，并且仅仅在这些时隙执行接收处理。因此，数据发送/接收处理被简化，并且每个通信设备不需要保持等待接收，这有助于减小每个通信设备的功耗。
在这种情况中，当执行信息发送而不指定任何目的地时，例如在广播中，相同的信息必须被在用于所有无线通信设备的接收时隙重复发送。这是浪费的。
为了解决该问题，对于在一个网络中的所有无线通信设备共同的接收区域可以被分配，并且被作为接收区域分配信息发送到该设备。在这种情况中，每个无线通信设备在用于该设备自身的接收区域中以及在公共接收区域中执行接收处理。另外，对于发送的一个特定目的地，每个无线通信设备使用用于在发送处理中的电台的接收区域。对于非特定的发送目的地，该无线通信设备在发送处理中使用公共接收区域。
也就是说，提供对于在一个网络中的每个无线通信设备特定的接收区域以及对于在该网络中的所有无线通信区域共同的接收区域。因此，可以在一个网络中有效地执行单点传送和广播。
另外，对于每个无线通信设备特定的接收区域和公共接收区域的设置可以被根据在网络中的通信业务量的负载等等的需求而改变。因此，在一个无线网络中的通信可以被有效地控制。
本发明的第二方面是一种用于管理无线网络的无线通信设备或无线通信方法，其中包括：
管理信息获取装置或者步骤，用于获取在其自身的网络中的管理信息；
接收区域分配装置或者步骤，用于根据该管理信息分配对于加入在其自身网络中的每个电台特定的接收区域；以及
分配信息发送装置或步骤，把用于每个电台的接收区域的分配信息发送到在其自身网络中的电台。
在此，一个无线通信设备，例如管理无线网络的控制台，设置用于其自身网络的无线帧周期。一个信标信号被置于一个无线帧周期的开始处，并且争用访问周期和无争用周期被置于其后。例如，多个访问时隙可以被置于一个争用访问周期或无争用周期中，并且每个访问时隙可以被分配给在该网络中的每个电台。然后，管理该无线网络的无线通信设备描述用于在一个信标信号中的访问时隙的分配信息，并且发送该信号。结果，在该无线网络中的每个电台可以学习用于该电台自身的接收时隙，并且可以进一步学习到其他电台的数据发送的时隙。
更加具体来说，该管理该无线网络的无线通信设备定义具有特定周期的一个帧，并且把用于任意通信设备的多个访问时隙置于该帧中，以接收信息。因此，可随机访问的无线发送帧可以被设置，并且可以创建适用于异步通信的一个帧结构。
因此，在该无线网络中的每个无线通信设备仅仅在被分配给它的接收时隙中执行接收处理，从而接收要发送到该设备自身的信息。因此，数据接收/发送被简化，这有助于减小该设备的功耗。
如在广播中，在执行信息发送而不指定任何目的地的情况中，相同信息必须在用于所有无线通信设备的接收时隙中重复发送。这是浪费的。
为了解决该问题，除了分配对于参与其自身网络的每个电台特定的接收区域之外，该接收区域分配装置或步骤可以进一步分配对于在该网络中的所有电台共同的接收区域。
也就是说，提供对于每个无线通信设备特定的接收区域和对于在该网络中的所有无线通信设备共同的接收区域。因此，可以在一个网络中有效地执行单点传送和广播。
另外，对于每个无线通信设备特定的接收区域和公共接收区域的设置可以被根据在网络中的通信业务量的负载等等的需求而改变。因此，在一个无线网络中的通信可以被有效地控制。
本发明的第三方面是一种无线通信设备或无线通信方法，用于在一个以无线帧周期操作的无线网络中进行无线通信，其中包括：
接收装置或步骤，用于通过无线网络接收无线数据；
接收区域分配信息获取装置或步骤，用于获取与分配到在该无线网络中的每个无线通信设备的接收区域相关的信息；以及
接收控制装置或步骤，用于响应分配到该无线通信设备自身的接收区域的到来而开始接收处理。
本发明的第四方面是一种无线通信设备或无线通信方法，用于在以一个无线帧周期工作的无线网络中进行无线通信，其中包括：
接收装置或步骤，用于通过该无线网络接收无线数据；
发送装置或步骤，用于通过该无线网络发送无线数据；
接收区域分配信息管理装置或步骤，用于获取和管理与分配到在该无线网络中的每个无线通信设备的接收区域相关的信息；
发送目的地接收区域获取装置或步骤，用于从一个接收区域分配信息管理装置读取关于分配到作为在该无线网络中的发送目的地的一个电台的接收区域的信息；以及
发送控制装置或步骤，用于响应分配给发送目的地的接收区域的到来而开始发送处理。
在与本发明相关的无线网络中，一个无线通信设备，例如管理该网络的一个控制台，定义具有预定周期的一个帧。然后，该无线通信设备把用于接收信息的一个任意通信设备的多个访问时隙置于该帧中。因此，可以设置一个可随机访问的无线发送帧，并且可以创建适用于异步通信的一个帧结构。更加具体来说，该控制台把唯一的访问时隙分配给在该网络中的每个无线通信设备，并且在信标信号中发送分配的状态。因此，在该网络中的每个设备中，可以唯一地执行访问控制。
另外，在该无线网络中的每个无线通信设备存储在来自该控制台的信标信号中描述的访问时隙信息，并且根据该访问时隙信息发送和接收信息。因此，根据来自该控制台的指令的访问控制可以被容易地执行。
例如，每个无线通信设备根据信标信号在分配给该设备自身的访问时隙执行接收操作。因此，可以简化接收处理。另外，每个无线通信设备不需要保持等待接收，并且可以减小其功耗。
每个无线通信设备仅仅通过接收来自该控制台的信标信号，可以容易地掌握其他无线通信设备的接收时隙。更加具体来说，每个通信设备对基于信标信号的访问时隙的设置执行时序同步，从而使其自身与在该网络中的时序同步。因此，可以简化接收处理。当一个无线通信设备进行数据发送时，该设备在用于要接收该信息的设备的访问时隙进行信息发送。因此，可以实现在随机存取能力方面优良的异步通信。
即使每个无线通信设备没有从该控制台接收到一个信标信号，该设备可以推测用于该设备自身的访问时隙的设置。这通过接收在一个帧中的所有访问时隙并且从其他无线设备接收通信而实现。
当一个无线通信设备加入一个无线网络时，一个无线通信设备，例如管理该网络的控制台，把访问时隙以统一的方式分配给构成该网络的每个通信设备。因此，可以有效地分配发送频带。
提供访问时隙，该控制台自身还在该访问时隙中接收一个发送信息。因此，如果一个无线通信设备加入该无线网络，则该访问时隙可以被用于执行加入操作。结果，可以有效地利用传输线路。
除了访问时隙之外的部分可以被设置为所分配时隙。因此，可以容易地利用无争用区域进行适用于流发送的频带保留发送。
当进行信息发送而不指定任何目的地时，例如在广播中，相同信息必须被在用于所有无线通信设备的接收时隙中重复发送。这是浪费的。
为了解决该问题，每个无线通信设备在用于该设备自身的接收区域和在公共接收区域中执行接收处理。另外，对于特定的发送目的地，每个无线通信设备使用接收区域用于发送的目的地，以执行发送处理。对于未指定的发送目的地，该无线通信设备使用公共接收区域来执行发送处理。
更加具体来说，提供对于每个无线通信设备特定的接收区域和对于在该网络中的所有无线通信设备共用的接收区域。因此，可以在一个网络中有效地执行单点传送和广播。
本发明的第五方面是一种计算机程序，其用计算机可读格式来编写，以在一个计算机系统上执行管理无线网络的处理，其中包括：
管理信息获取步骤，用于获取在相关网络中的管理信息；
接收区域分配步骤，用于根据该管理信息分配对加入相关网络的每个电台专用的接收区域；以及
分配信息发送步骤，用于把用于每个电台的接收区域的分配信息发送到在该相关网络中的电台。
本发明的第六方面是一种计算机程序，其用一种计算机可读格式来编写，使得在一个计算机系统上实现以一个无线帧周期而工作的用于在无线网络中的无线数据的接收操作的控制，其中包括：
接收区域分配信息获取步骤，用于获取与分配给在该无线网络中的每个无线通信设备的接收区域相关的信息；以及
接收处理步骤，用于响应分配给相关电台的接收区域的到达而执行接收处理。
本发明的第七方面是一种计算机程序，其用一种计算机可读格式来编写，使得在一个计算机系统上实现以一个无线帧周期而工作的用于在无线网络中的无线数据的接收操作的控制，其中包括：
接收区域分配信息获取步骤，用于获取与分配给在该无线网络中的每个无线通信设备的接收区域相关的信息；以及
发送处理步骤，用于响应分配给作为在该无线网络中的数据发送的目的地的一个电台的接收区域的到达而开始发送处理。
根据本发明第五至第七方面的计算机程序被定义为以一种计算机可读格式来描述的计算机程序，使得在一个计算机系统上执行预定处理。换句话说，通过把根据本发明第五至第七方面的计算机程序安装在该计算机系统中而产生协同动作。因此，产生与在根据本发明第二至第四方面的无线通信设备或无线通信方法相同的动作和效果。
从下文结合附图的更加具体的描述的本发明的实施例中，本发明的其他和进一步的目的、特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1为示意地示出在本发明第一实施例中的小规模无线网络的结构的示意图。
图2为示意地示出在本发明第一实施例中的无线网络中所用的无线帧周期的结构的一个例子的示意图。
图3为示意地示出被分配有对于各个无线通信设备1至6专用的访问时隙的无线帧的结构的一个例子。
图4为示意地示出各个通信设备1至6使用各个访问时隙进行信息发送的次序的一个例子。
图5为示意地示出在本发明的第一实施例中的无线网络所用的信标信号的结构的一个例子的示意图。
图6为示意地示出能够在本发明第一实施例中的无线网络中工作的无线通信设备100的功能块的结构的示意图。
图7为示出操作为在本发明第一实施例的无线网络中的控制台的一个无线通信设备100的处理操作的流程图。
图8为示出在该控制台的控制下设置的网络中操作的一个无线通信设备100的处理操作的流程图。
图9为示出对图2中所示的无线帧周期的变型的示意图。
图10为示意地示出一个无线帧的结构的一个例子，其中对于在本发明第二实施例的无线网络中的各个通信设备1至6专用的访问时隙和用于广播的访问时隙被分配。
图11为示意地示出该无线帧的一种变型，其中对于在本发明第二实施例的无线网络中的各个通信设备1至6专用的访问时隙和用于广播的访问时隙被分配。
图12为示意地示出在本发明第二实施例的无线网络中所用的信标信号的结构的一个例子的示意图。
图13为示出操作为在本发明第二实施例的无线网络中的控制台的一个无线通信设备100的处理操作的流程图。
图14为不被如此设置以操作为该控制台但是操作为一个通信台的一个无线通信设备的操作的流程图。
图15为示出置于本发明第二实施例的无线网络中的一个无线通信设备100的用于接收信息的处理操作的流程图。
图16为示出置于本发明第二实施例的无线网络中的一个无线通信设备100的用于发送信息的处理操作的流程图。
图17为示出使用UWB的数据发送的一个例子的示意图。
具体实施方式
参见该图，下面将描述本发明的实施例。
第一实施例：
图1示意地示出在本发明第一实施例中的小规模无线网络的结构。
在所示的无线网络中，一个无线通信设备3操作为该控制台。该无线网络例如根据UWB无线通信方法被设置在该通信设备3的通信区域10内。在该通信区域10中，多个无线通信设备1、2、4、5和6可以加入该无线网络，并且可以在该无线通信设备3的控制下执行数据通信。
在图1中，双向箭头表示可以直接相互通信的一个无线设备和另一个无线设备处于这样的状态，使得该通信设备可以相互自由地交换信息。更加具体来说，该通信设备1可以与通信设备2和3进行通信，并且通信设备2可以与通信设备1、3和5进行通信。该通信设备3可以与任何通信设备1、2、4、5和6进行通信，并且该通信设备4可以与通信设备3、5和6进行通信。该通信设备5可以与通信设备2、3、4和6进行通信，并且该通信设备6可以与通信设备3、4和5进行通信。
在本实施例的无线网络中，操作为该控制台的通信设备3确定具有预定周期的一个无线帧，然后，该通信设备3把用于一个任意通信设备的多个访问时隙置于该帧中，以接收信息并且在信标信号中发送该状态。因此，该通信设备3唯一地对在该网络中的所有设备执行访问控制。
同时，除了该控制台之外的通信设备存储在来自该控制台的信标信号中描述的访问时隙信息，并且根据该访问时隙信息发送和接收信息。因此，根据来自该控制台的指令容易地执行访问控制。
每个无线通信设备根据该信标信号在分配给该通信设备自身的访问时隙中执行接收操作。因此，接收处理被简化。另外，每个通信设备不需要保持等待接收，并且可以减小该设备的功耗。
另外，每个无线通信设备可以仅仅通过从该控制台接收信标信号而容易地掌握其他无线通信设备的接收时隙。更加具体来说，每个通信设备根据信标信号对访问时隙的设置执行时序同步，从而使其自身与在该网络中的时序同步。因此，可以简化发送处理。当一个无线通信设备进行数据发送时，该设备利用用于要接收该数据的设备的访问时隙进行信息发送。因此，可以实现具有优良的随机存取能力的异步通信。
图2示意地示出在本发明第一实施例中的无线网络中所用的无线帧周期的结构的一个例子的示意图。
操作为该无线网络的控制台的通信设备3在具有预定无线帧周期的该无线帧开始时广播一个信标(信标信号)。从而，该无线帧周期被确定。
在该信标之后，设置争用访问周期(CAP：控制访问周期)和无争用周期(CFP：无控制周期)。
在该争用访问周期中，可以交换短异步信息和命令。在无争用周期中，响应来自一个任意通信设备的请求在任意通信设备之间进行通过带宽保留等等的信息发送。
在该实施例中，多个访问时隙被置于争用访问周期中。在该控制台的控制下，每个访问时隙被分配为对每个通信设备特定的一个接收处理周期。
图3示意地示出被分配有对于各个无线通信设备1至6特定的访问时隙的无线帧的结构的一个例子。
对于该通信设备1，用于该设备自身的访问时隙AS11至AS14被根据来自该控制台的信标信号中的信息置于该无线帧中的信标接收位置B10之后。根据来自该控制台的信标信号中的信息，可以判断这些访问时隙的位置和下一个信标接收位置B15。
对于通信设备2，用于该设备自身的访问时隙AS21至AS24被根据来自该控制台的信标信号中的信息置于该信标接收位置B10之后。根据在来自该控制台的信标信号中的信息，可以判断这些访问时隙的位置和下一个信标接收位置B15。
该通信设备3设置由该设备3自身所发送的信标信号B10的位置，在该无线帧中指定用于该设备3自身的访问时隙AS31至AS34，并且设置下一个信标的发送位置B15。
对于该通信设备4，用于该设备自身的访问时隙AS41至AS44被根据在来自该控制台的信标信号中的信息置于该无线帧中的信标接收位置B10之后。根据在来自该控制台的信标信号中的信息，可以判断这些访问时隙的位置和下一个信标接收位置B15。
对于该通信设备5，用于该设备自身的访问时隙AS51至AS54被根据在来自该控制台的信标信号中的信息置于该无线帧中的信标接收位置B10之后。根据在来自该控制台的信标信号中的信息，可以判断这些访问时隙的位置和下一个信标接收位置B15。
对于该通信设备6，用于该设备自身的访问时隙AS61至AS64被根据在来自该控制台的信标信号中的信息置于该无线帧中的信标接收位置B10之后。根据在来自该控制台的信标信号中的信息，可以判断这些访问时隙的位置和下一个信标接收位置B15。
如图3中所示，在该争用访问周期中的访问时隙被按照循环复用的方式分配给加入该无线网络10的每个无线通信设备。因此，每个无线通信设备仅仅在用于该设备自身的访问时隙执行接收处理，因此可以无失误地接收数据。另外，每个无线通信设备不需要处于浪费的接收等待状态。因此，接收处理被简化，并且减小功耗。另外，每个无线通信设备可以得知根据来自该控制台的信标信息分配给在相同无线网络中的其他无线通信设备的访问时隙。因此，每个无线通信设备可以利用用于作为发送目的地的设备的访问时隙而发送数据。因此，发送处理被简化。
图4示意地示出各个通信设备1至6使用各个访问时隙进行信息发送的次序的一个例子。但是，假设在图3中所示的访问时隙被分配给通信设备1至6。
首先，操作为控制台的通信设备3在该帧开始时发送一个信标信号(Tx1)。
该信标信号例如通过广播而发出，并且可以由存在于该通信范围10内的所有其他通信设备所接收。另外，该信标信号包含用于在该通信范围10(在下文中描述)的所有通信设备1至6(包括该控制台)的访问时隙分配信息。因此，通过接收该信标信号，该通信设备可以得知分配给它们的访问时隙，即，接收时隙。另外，该通信设备可以得知到其他通信设备的数据发送时序。
在图4中所示的例子中，通过该通信设备1，利用用于通信设备2的接收访问时隙的时序进行从该通信设备到通信设备2的信息发送(Tx2)。
由该通信设备5利用用于该通信设备4的接收访问时隙的时序进行从通信设备5到通信设备4的信息发送(Tx3)、(Tx4)。
由该通信设备3利用用于该通信设备6的接收访问时隙的时序进行从通信设备3到通信设备6的信息发送(Tx5)。
应当知道，在本实施例的无线网络中，该各个通信设备1至6根据分配给要接收数据的通信设备的访问时隙进行数据发送，如上文所述。另外，各个通信设备1至6仅仅在被分配给它们的访问时隙执行接收处理。因此，可以减小该设备的驱动功耗。
图5示意地示出在该实施例中的无线网络所用的信标信号的结构的一个例子的示意图。
该信标信号包括表示相关信号为一个信标信号的信标标识符；表示哪一个通信设备操作为该控制台的一个设备标识符；包括在该网络等等中的时间信息的网络同步参数；作为关于在该网络中所用的功率的信息的最大发送功率信息；描述在无争用区域中的时序分配状态的时隙分配信息；描述分配给置于该无线网络中的各个通信设备的访问时隙的状态的访问时隙分配信息；等等。在该访问时隙分配信息中，描述对各个无线通信设备1至6的访问时隙分配，如图3所示。
操作为该控制台的通信设备3在该无线帧开始时以预定的时间间隔广播一个信标信号。在该无线网络中的无线帧周期由该信标信号被广播的时间间隔所确定。接收该信标信号后，除了该控制台之外的无线通信设备1至6可以得知分配给该设备自身的访问时隙。换句话说，它们可以得知应当执行接收处理的访问时隙。另外，该无线通信设备1至6可以得知分配给其他无线通信设备的访问时隙。换句话说，它们可以得知把发送时序提供给其他无线通信设备的访问时隙。
除了在图中所示的信息块之外，预定前序信号、错误检测代码等等可以根据需要被添加到该信标信号中。另外，在该图中的任何不必要的参数可以在构造该信标信号时根据需要而被删除。
图6示意地示出能够在本实施例中的无线网络中工作的无线通信设备100的功能块的结构的示意图(参见图1)。假设在该图中的无线通信设备100的结构对于管理无线网络的控制台和其他无线通信设备来说是共同的(其他无线通信设备意味着它们被置于在该控制台的控制下的无线网络中并且进行普通信息通信)。还假设该控制台和其他无线通信设备的功能可以互换并且基于用来控制该设备的操作的不同处理程序。
如图中所示，该无线通信设备100包括接口101、存储缓冲器102、无线发送单元103、天线104、信息存储单元105、中央控制单元106、无线接收单元107、时间测量单元108和访问控制单元109。在此所示的结构可以用执行相同功能的其他结构来代替，并且本发明的无线通信设备不限于这种结构。
该无线通信设备100可以在该中央控制单元106的集中控制下，实现它与其他无线通信设备之间的信息通信。该中央控制单元106例如由一个微处理器所构成。该中央控制单元106执行存储于该信息存储单元105中的处理指令(程序代码)，从而控制与异步无线通信相关的该设备的操作。
在操作为在本实施例的无线网络中的控制台的无线通信设备100中，该中央控制单元106分配对于已经以循环复用的方式加入该网络的各个无线通信设备特定的访问时隙(参见图3)。然后，该中央控制单元106在该信息存储单元105中存储分配的信息。另外，该中央控制单元106从该信息存储单元105中读取该访问时隙分配信息和其他信息并且产生信标信号。另外，该中央控制单元106确定在其自身无线网络中的无线帧，并且在存储缓冲器102中暂时存储用于该网络的管理信息块。另外，该中央控制单元106在该访问控制单元109上设置其参数(例如，信标信号的发送时序、分配给该控制台自身的访问时隙)。
当根据来自该时间测量单元108的时间信息确定已经到达发送时间时，该访问控制单元109把一个指令发送到该无线发送单元103。响应该发送，该无线发送单元103把存储在存储缓冲器102中的信息通过天线104在空中发送。例如，当根据来自该时间测量单元108的时间信息检测一个无线帧的开始时，该访问控制单元109指示该无线发送单元103发送(广播)一个信标信号。
当根据来自该时间测量单元108的时间信息已经到达预先指定的接收时间时，该访问控制单元109把一个接收指令发送到无线接收单元107。响应该发送，无线接收单元107对通过天线104接收的信号执行接收处理。例如，根据来自该时间测量单元108的信息检测分配到该通信设备自身的访问时隙的到来，该访问控制单元109把一个接收指令发送到该无线接收单元107。
如果所接收的信息来自任何其他无线通信设备，则该控制台的无线接收单元107把该信息提供到中央控制单元106。该中央控制单元106在该信息存储单元105中存储其参数。
在除了该控制台之外的一个无线通信设备100中，其中在该无线接收单元107接收的信息是信标信息，该无线接收单元107把该信息提供到中央控制单元106。中央控制单元106翻译该信标信息，并且把其中包含的访问时隙分配信息存储在该信息存储单元105中。另外，该中央控制单元106把用于该通信设备自身的访问时隙的时序登记在该访问控制单元109中。
在这种情况中，根据来自时间测量单元108的时间信息检测用于该通信设备自身的访问时隙的到来之后，该访问控制单元109把一个接收指令发送到无线接收单元107。当在用于该设备自身的一个访问时隙接收到达该无线通信设备自身的所发送信息时，该信息被暂时存储在该存储缓冲器102中。所发送信息在中央控制单元106的操作下被在存储缓冲器102中重构，并且提供到通过接口101连接的设备(未示出)。如果所接收的信息是任何其他信息，则该信息被抛弃。
如果存在从所连接的设备(未示出)提供的任何信息，则该接口101在该存储缓冲器102中存储要被发送的信息。该接口101进一步把关于无线发送的目的地的信息通知给该中央控制单元106。响应该发送，中央控制单元106参照存储在信息存储单元105中用于作为发送的目的地的该无线通信设备的访问时隙的信息。然后，中央控制单元106指示该访问控制单元109执行发送处理。当根据来自时间测量单元108的时间信息到达用于发送目的地的一个访问时隙时，访问控制单元109把一个指令发送到无线发送单元103。响应该发送，无线发送单元103把存储在存储缓冲器102的所发送的信息通过天线104在空中发送。
通过该接口101连接的设备是信息处理设备，例如个人计算机和PDA(个人数字助理)。这种信息处理设备一般不具有无线通信功能。但是，当与例如图6中所示的这样一个通信设备相连接时，该设备能够在空中发送在该设备自身内处理的数据，并且接收从其他设备所发送的信息。
图7以流程图的形式示出操作为在本实施例的无线网络中的控制台的一个无线通信设备100的处理操作。该程序实际上由执行存储在信息存储单元105中的操作程序指令(程序)的中央控制单元106所执行。参照该流程图，下面将描述该控制台的操作。
首先，该控制台设置一个无线帧周期(步骤1)。另外，该控制台在该帧中设置争用访问周期(CAP)和无争用周期(CFP)，以及用于在该无线网络中的各个无线通信设备(包括控制台自身)的访问时隙(步骤2)。
然后，该控制台产生包含该访问时隙分配信息的一个信标信号，并且在该存储缓冲器102中暂时存储该信号。另外，该控制台在访问控制单元109上设置其参数(例如，信标信号发送时序、分配给该控制台自身的访问时隙)(步骤3)。
根据来自时间测量单元108的时间信息检测到达发送该信标的时间之后(步骤4)，访问控制单元109把一个指令发送到无线发送单元103。响应该发送，无线发送单元103通过天线104在空中发送(广播)存储在存储缓冲器102中的信标信号(步骤5)。
当还没有到达发送该信标信号的时间，该单元109根据来自时间测量单元108的时间信息判断是否已经到达接收时间，即，用于该控制台自身的访问时隙(步骤6)。
当已经到达用于该控制台自身的接收时隙时，访问控制单元109把一个接收指令发送到无线接收单元107。响应该发送，无线接收单元107对通过天线104接收的信号执行接收处理(步骤7)。如果所接收的信息来自任何其他无线通信设备，则该信息被提供到中央控制单元106。中央控制单元106把其参数存储在信息存储单元105中。
当接收发送给该控制台的管理信息时(步骤8)，该管理信息被登记和处理(步骤9)。在此所述的管理信息的登记例如包括如下内容：如果一个新的无线通信设备加入该网络中，则设置用于该设备的访问时隙，以及设置在无争用周期(CFP)中的带宽保留部分(GTS)。然后，在步骤2，根据通过上述处理改变的参数执行复位。
当还没有到达该控制台自身的接收时间时，通过该接口101检查所发送数据是否被存储在存储缓冲器102中。该检查还信息接收处理(除了管理信息登记之外)完成之后执行。
如果存在所发送数据，则该中央控制单元106参照该信息存储单元105，并且获取作为发送目的地的无线通信设备的访问时隙信息。然后，该中央控制单元106指示访问控制单元109执行发送处理。访问控制单元109等待直到根据来自时间测量单元108的时间信息到达用于发送目的地的访问时隙(步骤11)。然后，访问控制单元109把一个指令发送到无线发送单元103。响应该发送，无线发送单元103通过天线104在空中发送存储在存储缓冲器102中的所发送信息(步骤12)。然后，该操作进行到步骤4，并且该通信设备执行一系列处理，再次作为控制台。
图8以流程图的形式示出在该控制台的控制下设置的网络中操作的一个无线通信设备100的处理操作(但是，假设该控制台执行图7中所示的处理操作)。该程序实际上由执行存储在信息存储单元105中的操作程序指令(程序)的中央控制单元106所执行。参照该流程图，下面将描述该控制台的操作。
首先，无线通信设备100判断是否已经到达接收一个信标的时间(步骤21)。
当已经到达接收一个信标的时间，该无线接收单元107对该信标执行接收处理(步骤22)。然后，中央控制单元106判断该信标信息是否已经被正确地解码(步骤23)。
当该信标信号被正确地解码时，中央控制单元106翻译该信标信息，并且把包含于其中的访问时隙分配信息存储在信息存储单元105中。另外，该中央控制单元106在访问控制单元109中登记用于该通信设备自身的访问时隙的时序(步骤24)。然后，该操作返回到步骤21，重复执行与上文所述相同的处理。
如果所接收的信标信号不被正确地解码，则任何访问时隙还没有被在该无线帧中识别，并且没有设置访问时隙。在这种情况中，该操作返回到步骤21，并且以在该无线帧中的任意时序执行接收处理。
如果在步骤21判断这不是接收一个信标的时间，则通过该接口101检查所发送的数据是否已经被存储在该存储缓冲器102中(步骤25)。
如果存在所发送数据，则中央控制单元106参照信息存储单元105，并且获取作为发送目的地的无线通信设备的访问时隙信息。然后，该中央控制单元106指示访问控制单元109执行发送处理(步骤26)。访问控制单元109等待直到根据来自时间测量单元108的时间信息到达用于发送目的地的访问时隙(步骤27)。然后，访问控制单元109把一个指令发送到无线发送单元103。响应该发送，无线发送单元103通过天线104在空中发送存储在存储缓冲器102中的所发送信息(步骤28)。然后，该参照返回到步骤21，并且该通信设备继续执行一系列处理。
该访问控制单元109判断是否已经到达接收时间，即，用于该通信设备自身的访问时隙(步骤29)。当已经到达用于该通信设备自身的接收时隙时，该访问控制单元109把一个接收指令发送到无线接收单元107。响应该发送，无线接收单元107对通过天线104接收的信号执行接收处理(步骤30)。然后，判断发送给该通信设备自身的信息已经被接收(步骤31)。
如果所接收信息要发送到该通信设备自身，则该信息通过接口输出(步骤32)。然后，该操作返回到步骤21，并且该通信设备继续执行一系列处理。
如果所接收的信息不是要发送给该通信设备自身或者还没有到达该通信设备自身的接收时间时，还执行相同的操作。也就是说，该操作返回到步骤21，并且该通信设备继续执行一系列处理。
在构造图2中所示的无线帧的例子中，多个访问时隙被置于一个争用访问周期(CAP)中。在该无线网络中的控制台例如以循环复用的方式分配访问时隙作为专用于各个通信设备的接收处理周期。
作为一种变型，多个访问时隙可以被置于无争用周期(CFP)中，而不是把访问时隙置于争用访问周期(CAP)中。图9示意地示出对该无线帧周期的这样一种变型。
该控制台可以根据从在该无线网络中的一些其他无线通信设备接收的管理信息把带宽保留部分(GTS)设置在无争用周期(CFP)中。
第二实施例
在上述第一实施例中，预先确定用于在一个无线网络中的各个无线通信设备的接收时隙，以接收发送给该无线通信设备的信息。仅仅在该时隙执行接收处理。因此，数据发送/接收处理被简化。另外，该无线通信设备不需要保持等待接收，并且该设备的功耗被减小。
但是，当如广播那样进行信息发送而不指定任何目的地时，必须对于所有的无线通信设备在接收时隙重复地发送相同的信息。这是浪费的。
本发明的第二实施例要解决与广播相关的这种问题。如图3中所示，除了访问在争用访问周期(或无争用周期)中提供并且分配给每个无线通信设备的访问时隙之外，提供其他访问时隙。更加具体来说，提供用于广播的访问时隙，使得该访问时隙在无线通信设备之间相互同步。
在这种情况中，每个无线通信设备不仅仅对在用于该设备自身的访问时隙到达的所发送数据执行接收处理。该无线通信设备还以同步的方式在用于广播的访问时隙中执行接收操作。因此，通过利用这些接收时隙发送信息而不指定任何目的地。因此，可以容易地实现广播。
图10示意地示出一个无线帧的结构的一个例子，其中对于在无线网络中的各个通信设备1至6专用的访问时隙和用于广播的访问时隙被分配。
对于通信设备1，该信标接收位置B110和在该无线帧中用于该设备自身的访问时隙AS111、AS113、AS115和AS117被根据在来自该控制台的信标信号中的信息而设置。另外，用于广播的访问时隙AS112、AS114和AS116也根据该信息而设置。还可以判断下一个信标接收位置B118。
对于通信设备2，该信标接收位置B120和在该无线帧中用于该设备自身的访问时隙AS121、AS123、AS125和AS127被根据在来自该控制台的信标信号中的信息而设置。另外，用于广播的访问时隙AS122、AS124和AS126也根据该信息而设置。还可以判断下一个信标接收位置B128。
对于通信设备3，由该设备自身所发送的信标信号B130和在该无线帧中用于该设备自身的访问时隙AS131、AS133、AS135和AS137被指定。另外，用于广播的访问时隙AS132、AS134和AS135也被设置。下一个信标的发送位置AS138被设置。
对于通信设备4，该信标接收位置B140和在该无线帧中用于该设备自身的访问时隙AS141、AS143、AS145和AS147被根据在来自该控制台的信标信号中的信息而设置。另外，用于广播的访问时隙AS142、AS144和AS146也根据该信息而设置。还可以判断下一个信标接收位置B148。
对于通信设备5，该信标接收位置B150和在该无线帧中用于该设备自身的访问时隙AS151、AS153和AS155被根据在来自该控制台的信标信号中的信息而设置。另外，用于广播的访问时隙AS152、AS154和AS156也根据该信息而设置。还可以判断下一个信标接收位置B158。
对于通信设备6，该信标接收位置B160和在该无线帧中用于该设备自身的访问时隙AS161、AS163和AS165被根据在来自该控制台的信标信号中的信息而设置。另外，用于广播的访问时隙AS162、AS164和AS166也根据该信息而设置。还可以判断下一个信标接收位置B168。
如图10中所示，在争用访问周期中的访问时隙例如被按照循环复用的方式分配到加入该无线网络10的每个无线通信设备。另外，用于广播的访问时隙被相互同步地设置在该无线通信设备中。
因此，每个无线通信设备仅仅在该设备自身专用的访问时隙中执行接收处理操作。或者，每个无线通信设备利用分配给发送目的地的访问时隙执行发送处理操作。因此，发送/接收处理被简化，并且进一步减小由于接收等待所造成的功耗。
另外，每个无线通信设备在用于广播的访问时隙以同步的方式执行接收操作。通过利用这些接收时隙发送信息而不指定任何目的地，可以容易地实现广播。
图11示意地示出该无线帧的一种变型，其中对于该无线网络中的各个通信设备1至6专用的访问时隙和用于广播的访问时隙被分配。
对于通信设备1，该信标接收位置B210和在该无线帧中用于该设备自身的访问时隙AS211、AS212、AS214和AS215被根据在来自该控制台的信标信号中的信息而设置。另外，仅仅一个用于广播的访问时隙AS213被根据该信息而设置。还可以判断下一个信标接收位置B216。
对于通信设备2，该信标接收位置B220和在该无线帧中用于该设备自身的访问时隙AS221、AS222、AS224和AS225被根据在来自该控制台的信标信号中的信息而设置。另外，仅仅一个用于广播的访问时隙AS223根据该信息而设置。还可以判断下一个信标接收位置B226。
对于通信设备3，由该设备自身所发送的信标信号B230和在该无线帧中用于该设备自身的访问时隙AS231、AS232、AS234和AS235被指定。另外，用于广播的访问时隙AS233被设置。下一个信标的发送位置B236被设置。
对于通信设备4，该信标接收位置B240和在该无线帧中用于该设备自身的访问时隙AS241、AS242、AS244和AS245被根据在来自该控制台的信标信号中的信息而设置。另外，仅仅一个用于广播的访问时隙AS243根据该信息而设置。还可以判断下一个信标接收位置B246。
对于通信设备5，该信标接收位置B250和在该无线帧中用于该设备自身的访问时隙AS251、AS252、AS254和AS255被根据在来自该控制台的信标信号中的信息而设置。另外，仅仅一个用于广播的访问时隙AS253根据该信息而设置。还可以判断下一个信标接收位置B256。
对于通信设备6，该信标接收位置B260和在该无线帧中用于该设备自身的访问时隙AS261、AS262、AS264和AS265被根据在来自该控制台的信标信号中的信息而设置。另外，仅仅一个用于广播的访问时隙AS263根据该信息而设置。还可以判断下一个信标接收位置B266。
在图10和图11中所示的无线帧的结构的例子之间，在该设备之间相互同步的用于广播的访问时隙的设置中具有不同。在图10中，用于广播的访问时隙被以循环复用的方式设置为一个时隙与该无线网络中的各个无线通信设备1至6的特定访问时隙的一个循环分配的比例。在图11中，用于广播的访问时隙被以循环复用的方式设置为一个时隙与该无线网络中的各个无线通信设备1至6的特定访问时隙的两个循环分配的比例。因此每个无线通信设备专用的接收区域的设置可以根据在该网络中的通信量的负载等等的需要而改变。从而，在一个无线网络中的通信可以被有效地控制。
当然，本发明的主题不限于图10或图11。利用任何其他无线帧结构，可以类似地获得本发明的效果；但是，特定的访问时隙必须分配给各个无线通信设备，并且用于广播的访问时隙必须被设置为使得在该设备之间相互同步。
图12示意地示出在本实施例的无线网络中所用的信标信号的结构的一个例子的示意图。
该信标信号包括其表示相关信号是一个信标信号的信标标识符；表示哪一个通信设备操作为该控制台的一个设备标识符；包括在该网络等等中的时间信息的网络同步参数；作为关于在该网络中所用的功率的信息的最大发送功率信息；描述在无争用区域中的时序分配状态的时隙分配信息；访问时隙设置信息；以及关于在数据帧中的广播时隙的设置的信息。
在该访问时隙设置信息中，描述在数据帧中的访问时隙的设置，即，访问时隙分配到各个无线通信设备1至6(参见图10或图11)。在广播时隙设置信息中，描述在数据帧内用于广播的访问时隙的设置(参见图10或图11)。
操作为控制台的通信设备3在该无线帧开始时以预定的时间间隔广播一个信标信号。在该无线网络中的无线帧周期由该信标信号被广播的时间间隔所确定。接收该信标信号之后，除了控制台之外的无线通信设备1至6可以得知分配给该设备自身的访问时隙。换句话说，它们可以得知在哪一个访问时隙应当执行接收处理。另外，该无线通信设备1至6可以得知分配给其他无线通信设备的访问时隙。换句话说，它们可以得知把发送时序提供到其他无线通信设备的访问时隙。
除了在图中所示的那些信息块之外，预定前序信号、错误检测代码等等可以根据需要被添加到该信标信号中。另外，在该图中的任何不必要的参数可以在构造该信标信号时根据需要而被删除。
能够在本实施例的无线网络中操作的该无线通信设备100具有基本上与图6中所示相同的功能块。假设在该图中的无线通信设备100的结构对于管理无线网络和其他无线通信设备的控制台来说是共同的(其他无线通信设备意味着那些可以在该控制台的控制下置于无线网络中并且进行普通信息通信的设备)。还假设该控制台和其他无线通信设备的功能可以互换，并且根据用于控制该设备的操作的处理程序而不同。
无线通信设备100可以在中央控制单元106的控制下实现它与其他无线通信设备之间的信息通信。该中央控制单元106例如由微处理器所构成。该中央控制单元106执行存储在信息存储单元105中的操作程序指令(程序代码)，从而控制与异步无线通信相关的该设备的操作(与上文所述相同)。
在操作为本实施例的无线网络中的控制台的无线通信设备100中，该中央控制单元106例如以循环复用的方式把唯一的访问时隙分配到加入该网络的各个无线通信设备的每个设备(参见图3)。另外，中央控制单元106设置在该无线网络中用于广播的访问时隙，使得该时隙在无线通信设备中相互同步。然后，该中央控制单元106存储这些访问时隙设置信息的块，并且广播在信息存储单元105中的时隙设置信息。
另外，中央控制单元106从信息存储单元105中读取访问时隙分配信息和其他信息，并且产生信标信号。另外，该中央控制单元106确定在相关无线网络中的无线帧，并且在存储缓冲器102中暂时存储用于该网络的管理信息块。另外，中央控制单元106把参数(即，信标信号的发送时序、分配给该控制台自身的访问时隙、广播时隙)设置在访问控制单元109上。
当根据来自时间测量单元108的时间信息，到达要发送的时间时，访问控制单元109把一个指令发送到无线发送单元103。响应该发送，无线发送单元103通过天线104在空中发送存储在存储缓冲器102中的信息。例如，当根据来自时间测量单元108的时间信息检测无线帧的开始时，访问控制单元109指示该无线发送单元103发送(广播)一个信标信号。
当根据来自时间测量单元108的时间信息已经到达预先指定的时间时，访问控制单元109把一个接收指令发送到无线接收单元107。响应该发送，无线接收单元107对通过天线104接收的信号执行接收处理。例如，根据来自时间测量单元108的时间信息检测到分配给该通信设备自身的访问时隙的到来之后，访问控制单元109把一个接收指令发送到无线接收单元107。
如果所接收的信息来自任何其他无线通信设备，则该控制台的无线接收单元107把该信息提供到中央控制单元106。中央控制单元106在信息存储单元105中存储其参数。
在除了控制台之外的一个无线通信设备100的情况中，其中在无线接收单元107接收的信息是信标信息，无线接收单元107把该信息提供到中央控制单元106。该中央控制单元106翻译该信标信息，并且在信息存储单元105中存储其中所包含的访问时隙设置信息和广播时隙设置信息。另外，中央控制单元106在访问控制单元109登记对于该通信设备自身所专用的时序和广播时隙。
在这种情况中，根据来自时间测量单元108的时间信息检测到用于该通信设备自身或广播时隙的一个访问时隙到达时，访问控制单元109把一个接收指令发送到无线接收单元107。当目标是该无线通信设备自身的所发送信息被在用于该设备自身的一个访问时隙中接收，则该信息被暂时存储在存储缓冲器102中。
所发送的信息被在中央控制单元106的操作下在存储缓冲器102中重构，并且提供到通过接口101连接的设备(未示出)。如果所接收的信息是任何其他信息，则该信息被抛弃。
还执行相同的操作，其中在一个广播时隙接收的信息是广播信息，或者信息发送的目标是该无线通信设备100自身。也就是说，该信息被存储在存储缓冲器102中，并且提供到通过接口101连接的设备(未示出)。如果所接收的信息是任何其他信息，则该信息被抛弃。
如果存在来自所连接的设备的任何信息(未示出)，则该接口101在存储缓冲器102中存储要被发送的信息。该接口101进一步把关于无线发送的目的地的信息通知给中央控制单元106。响应该发送，中央控制单元106参照用于存储在信息存储单元105中作为发送目的地的无线通信设备的访问时隙的信息。然后，中央控制单元106指示访问控制单元109执行发送处理。当根据来自时间测量单元108的时间信息到达用于发送目的地的一个访问时隙时，该访问控制单元109把一个指令发送到无线发送单元103。响应该发送，无线发送单元103通过天线104在空中发送存储在存储缓冲器102中的所发送信息。
通过接口101连接的设备是信息处理设备，例如个人计算机和PDA。这种信息处理设备通常不具有无线通信功能。但是，当与如图6中所示的通信设备相连接时，该设备能够在空中发送该设备自身处理的数据，并且接收从其他设备发送的信息。
图13以流程图的形式示出操作为在本实施例的无线网络中的控制台的一个无线通信设备100的处理操作。该程序实际上由执行存储在信息存储单元105中的操作程序指令(程序)的中央控制单元106所执行。参照该流程图，下面将描述控制台的操作。
首先，该控制台设置一个无线帧周期(步骤41)，并且在该帧中设置争用访问周期(CAP)和无争用周期(CFP)。另外，该控制台设置用于在该无线网络中的各个无线通信设备(包括控制台自身)的访问时隙(步骤42)。
另外，该控制台设置广播时隙，其是用于广播的时隙(步骤43)。在此时，该控制台可以根据需要任意设置时隙的设置频率。例如，用于各个通信设备的接收区域和公共接收区域可以被适当的根据在网络中的通信量的负载而更改。
然后，在该帧中的结构被根据通信带宽保留的状态而设置，用于保证频带等等的通信(步骤44)。一系列这些信息块被描述为一个信标信号(步骤45)。
在此，判断是否已经到达发送该信标的时间(步骤46)。仅仅当已经到达发送该信标信号的时间并且执行对信标信号的发送处理时，该操作进行到下一个步骤(步骤47)。在信标信号的发送完成之后，该操作返回到步骤46。
如果在步骤46判断没有时间发送该信标信号，则该操作进行到步骤48，如分支“否”所示，并且执行信息接收处理的例程。
如果存在与在步骤48接收的信息相关的带宽保留请求(步骤49)，则进行带宽保留(步骤50)。然后，该操作返回到步骤44，并且该保留信息被描述和设置为在该帧中的结构。
如果不存在与在步骤48接收的信息相关的带宽保留请求，则进一步判断任何通信设备是否加入该网络(步骤51)。当存在有加入该网络的通信设备时，执行使得该通信设备加入该网络的处理(步骤52)。然后，该操作返回到步骤42，并且另外设置用于该通信设备的访问时隙。
如果在步骤48不出现信息接收，则该操作进行到信息发送处理的例程(步骤53)。在此，如果需要进行从该控制台自身到任何其他通信设备的通信，则适当地执行发送处理。在完成发送处理之后，该操作返回到步骤46，并且定期和重复地执行信标发送处理。
图14以流程图的形式示出不被如此设置以操作为该控制台但是操作为一个通信台的一个无线通信设备的操作。该程序实际上由执行存储在信息存储单元105中的操作程序指令(程序)的中央控制单元106所执行。参见该流程图，下面将描述该控制台的操作。
首先，该通信台在预定时间执行在所有频带中的接收操作(步骤61)。该通信台从所接收信标信号的存在/不存在情况判断操作为控制台的任何其他无线通信设备存在于相同的空间中(步骤62)。
当接收一个信标信号时，该通信台尝试在该控制台的控制下根据需要加入该无线网络(步骤63)。
当加入该无线网络的处理完成时(步骤64)，该操作进行到下一个步骤，步骤65。如果加入无线网络的处理没有完成，则该操作返回到步骤62，并且该通信台等待直到接收下一个信标信号。
在加入该通信台的无线网络中，该电台可以通过分析所接收的信标信号而检测下一个信标信号的接收时序(步骤65)，该通信台对该信标信号执行接收处理(步骤66)。
当该信标信号被正确地解码时(步骤67)，被写入其中的该访问时隙设置信息和广播时隙设置信息被取出(步骤68)。然后，这些信息块被分别登记在信息存储单元105中作为通信台的接收时序(步骤70)。
如果该信标信息不被正确地解码(步骤67)，则所有频带被作为用于帧周期的接收区域，并且在当前根据需要执行接收(步骤69)。
在上述处理之后或者在接收信标信号的其他情况中，执行信息接收处理(步骤71)。然后，在接收时隙或广播接收时隙接收的信息被处理。
另外，执行信息发送处理(步骤72)，并且如果存在要发送的信息，则执行对该信息的发送处理。
在一系列处理步骤之后，该操作返回到步骤65，并且重复执行与上文所述相同的处理。
图15以流程图的形式示出置于本实施例的无线网络中的一个无线通信设备100的用于接收信息的处理操作。该程序实际上由执行存储在信息存储单元105中的操作程序指令(程序)的中央控制单元106所执行。参见该流程图，下面将描述该控制台的操作。
首先，该无线通信设备判断是否已经到达用于该设备自身的接收访问时隙(步骤81)。
当已经到达一个接收时隙时，该操作进行到步骤83，并且执行无线接收处理。如果还没有到达接收访问时隙，则进一步判断是否已经到达一个广播时隙(步骤82)。
如果还没有到达一个接收访问时隙，则该处理在步骤82的“否”分支处退出，并且整个处理例程结束。
在步骤83中，无线接收单元107被激活，并且在步骤84，该无线通信设备尝试接收目的地为该设备自身的信息。当该信息被成功地接收时，进一步判断该信息的目的地是否为通过接口101与该无线通信设备100相连接的设备(步骤85)。
如果该信息的目的地是该设备，则所接收信息被通过接口101输出，并且整个处理例程结束(步骤86)。如果为否，则进一步判断该信息是否为要发送到该无线通信设备100自身的用于内部处理的信息(步骤87)。如果该信息是要被在无线通信设备100中处理的信息，例如网络管理信息，则所接收信息被传送到中央控制单元106(步骤88)，并且整个处理例程结束。
如果所接收信息不是要发送到通过接口101连接的设备或者无线通信设备100，则该处理在S87的“否”分支处退出，并且整个处理例程结束。
图16为以流程图的形式示出置于本实施例的无线网络中的一个无线通信设备100的用于发送信息的处理操作。该程序实际上由执行存储在信息存储单元105中的操作程序指令(程序)的中央控制单元106所执行。参见该流程图，下面将描述该控制台的操作。
首先，判断从外部设备(未示出)接收的信息是否已经通过接口101在存储缓冲器102中被接受(步骤91)。
如果所发送的信息还没有被接受，则整个处理例程结束。如果所发送的信息已经被接受，则从其地址信息判断是否指定要接收一个发送的特定电台(步骤92)。
如果指定要接收一个发送的特定电台，则该中央控制单元106参照信息存储单元105，并且获取作为发送的目的地的该无线通信设备的访问时隙信息(步骤93)。然后，中央控制单元106把作为发送时序的信息通知给访问控制单元109。
访问控制单元109根据来自时间测量单元108的时间信息等待直到到达用于发送目的地的访问时隙(步骤94)。然后，访问控制单元109把一个指令发送到无线发送单元103。响应该发送，无线发送单元103通过天线104在空中发送存储在存储缓冲器102中的该所发送的信息(步骤97)。
如果还没有设置要接收一个发送的任何电台，则中央控制单元106参照信息存储单元105并且获取关于在相关无线网络中的一个广播时隙的信息(步骤95)。然后，中央控制单元106把作为发送时序的信息通知给访问控制单元109。
访问控制单元109等待直到根据来自时间测量单元108的时间信息到达一个广播时隙(步骤96)。然后，访问控制单元109把一个指令发送到无线发送单元103。响应该发送，无线发送单元103通过天线104在空中发送存储在存储缓冲器102中的所发送信息(步骤97)。相关的无线通信设备100不在设置为发送时间的一个广播时隙执行接收处理。
在本说明书中，已经描述本发明的具体实施例。该描述被认为是在层级拓扑(例如，“控制台”和由控制台所控制的“通信台”)被构造为类似于由IEEE 802.15.3所定义的MAC层的情况的一个例子。但是，本发明可以应用于一种无线专用网络，其中构成该网络的所有无线通信设备发送管理信息(例如，信标信号)。在这种情况中，可以类似地产生本发明的效果。例如，专用通信适用于设置小规模的个人局域网(PAN)。在专用通信中，特定的基站或控制台不被建立，但是各个无线通信设备在该设备可以通信的范围内自由地形成网络。在该无线专用网络中的MAC层的操作例如在已经授予给本发明的发明人的专利JP-B No.26457/2003、JP-B No.25461/2003、JP-B No.26462/2003的说明书中描述。
在这一点，本发明已经参照具体实施例而被详细描述。但是，显然本领域的普通技术人员可以对本发明的实施例做出改变或代替，而不脱离本发明的精神实质。也就是说，本发明以举例的方式示出，并且本说明书的内容不是限制性的。为了评估本发明的主题，应当考虑到权利要求的范围。
工业应用性
根据本发明，提供优良的无线通信系统、用于无线通信的设备和方法以及计算机程序，其中在以预定传输帧周期工作的无线网络中以较小的延迟进行异步通信。
另外，根据本发明，提供优良的无线通信系统、用于无线通信的设备和方法、以及计算机程序，其中在以预定传输帧周期工作的无线网络中简化信息的接收处理和管理。
在本发明的无线网络中，例如，管理该网络的无线通信设备确定具有预定周期的一个帧。该无线通信设备然后设置用于一个任意通信设备的多个访问时隙，以接收在该帧中的信息。因此，可以设置可随机访问的无线发送帧，并且可以创建适用于异步通信的帧结构。
一个无线通信设备，例如管理该网络的控制台，把唯一的访问时隙分配给在该网络中的各个无线通信设备。然后，该无线通信设备在信标信号中发送该分配状态。因此，在该网络中的每个设备处，可以唯一地执行访问控制。
另外，在无线网络中的每个无线通信设备存储在信标信号中描述的访问时隙信息。因此，可以容易地执行根据来自该控制台的指令的访问控制。
每个无线通信设备根据信标信号在分配给该设备自身的访问时隙执行接收操作。因此，可以简化接收处理。另外，每个无线通信设备不需要保持等待接收，并且可以减小其功耗。
每个无线通信设备可以仅仅通过接收信标信号而容易地掌握其他无线通信设备的接收时隙。更加具体来说，每个通信设备根据信标信号对访问时隙的设置执行时序同步，从而使其自身与在该网络中的时序相同步。因此，可以简化接收处理。当一个无线通信设备进行数据发送时，该设备在用于接收该信息的设备的访问时隙执行信息发送。因此，可以实现随机访问性能良好的异步通信。
即使任何无线通信设备不能够接收一个信标信号，该设备可以推断用于该设备自身的访问时隙的设置。这通过接收在一个帧中的所有访问时隙并且接收来自其他无线设备的通信而实现。
当一个无线通信设备加入一个无线网络时，例如管理该网络的控制台这样的无线通信设备把访问时隙分配给以统一的方式构造该网络的每个通信设备。因此，可以有效地分配发送频带。
提供该控制台接收一个发送信息的访问时隙。因此，如果一个无线通信设备加入该无线网络，则该访问时隙可以被用于执行加入操作。结果，可以有效地利用该传输线。
除了访问时隙之外的部分可以被设置为所分配时隙。因此，可以容易地实现利用无争用区域执行适用于流发送的带宽保留发送。
在本发明的无线通信系统中，提供每个无线通信设备专用的接收区域和对在该网络中的所有无线通信设备共用的接收区域。因此，获得一种系统，其中可以在一个网络中有效地执行单点传送和广播。
另外，对于每个通信设备专用的接收区域和公共接收区域的设置可以根据在该网络中的通信量的负载按照需要而更改。因此，获得一种系统，其中可以有效地控制在无线网络中的通信。
另外，提供一种管理该网络的无线通信设备，其具有适当地提供用于各个无线通信设备的接收区域和公共区域。因此，获得控制在一个网络中的通信的通信设备。
当发送其目的地为一个特定通信设备的信息时，在该无线网络中的每个无线通信设备使用用于该设备的接收区域作为发送的目的地，以执行发送处理。在其他情况中，每个无线通信设备使用公共接收区域来执行发送处理。因此，获得在一个网络中有效地进行信息发送的通信设备。
另外，在本发明的无线网络中，每个无线通信设备响应分配给该设备自身的接收区域和公共接收区域的到来而执行接收处理。因此，可以停止在其他区域中的接收操作。结果，获得一种减小功耗的无线通信方法。
另外，在本发明的无线网络中，预先获取关于分配给各个无线通信设备的接收区域和在该网络中的公共接收区域的信息。当信息被发送时，根据目的地的接收区域信息掌握发送该信息的时间。因此，可以立即进行发送而不执行例如连接检查和要用于执行通信的频带保留这样的预处理。

Claims (22)

1.一种无线通信系统，其以特定的无线帧周期执行信息发送，其中：
一个无线通信设备确定具有预定周期的一个无线帧周期，分配该无线帧周期内其自身网络内的每个无线通信设备专用的接收时隙，并且把接收时隙分配信息发送到每个无线通信设备，和
每个无线通信设备根据该接收时隙分配信息在它们自身的接收时隙中执行接收处理，并且在数据发送中，使用用于作为发送目的地的无线通信设备的接收时隙来执行发送处理。
2.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于：
所述无线通信设备还分配在其自身网络中的所有无线通信设备共用的接收时隙，并且发送该分配状态作为接收时隙分配信息，和
所述每个无线通信设备在用于该设备自身的接收时隙和在公共接收时隙中执行接收处理，以及对于一个特定的发送目的地，使用用于该目的地无线通信设备的接收时隙来执行发送处理，并且对于未指定的发送目的地，使用公共接收时隙来执行发送处理。
3.一种管理无线网络的无线通信设备，其特征在于，包括：
管理信息获取装置，用于获取在该无线通信设备自身的网络中的管理信息，该无线通信设备确定具有预定周期的一个无线帧周期；
接收时隙分配装置，用于根据所述管理信息分配该无线帧周期内该无线通信设备自身网络内的每个无线通信设备专用的接收时隙；和
分配信息发送装置，其把用于该无线通信设备自身的网络中的每个无线通信设备的接收时隙的分配信息发送到每个无线通信设备。
4.根据权利要求3所述的无线通信设备，其特征在于，还包括：
无线帧周期设置装置，用于把一个无线帧周期设置在该无线通信设备自身的网络中，
所述分配信息发送装置在该无线帧周期开始处的一个信标信号中描述关于用于每个无线通信设备的接收时隙的分配信息。
5.根据权利要求3所述的无线通信设备，其特征在于：
该接收时隙分配装置还分配对于加入在该无线通信设备自身的网络中的所有无线通信设备共用的接收时隙，和
所述分配信息发送装置把关于每个无线通信设备专用的接收时隙的分配信息和关于所有无线通信设备共用的接收时隙的分配信息发送到在该无线通信设备自身的网络中的每个无线通信设备。
6.根据权利要求5所述的无线通信设备，其特征在于：
所述接收时隙分配装置根据在该网络中的通信量的负载更改该每个无线通信设备所专用的接收时隙以及对于所有无线通信设备共用的接收时隙的设置。
7.根据权利要求4所述的无线通信设备，其特征在于：
该无线帧周期包含一个争用访问周期，和
所述接收时隙分配装置在该争用访问周期中设置多个访问时隙，并且把该访问时隙分配给每个无线通信设备或者共同分配给在该无线通信设备自身的网络中的所有无线通信设备。
8.根据权利要求4所述的无线通信设备，其特征在于：
该无线帧周期包含一个无争用周期，和
所述接收时隙分配装置在该无争用周期中设置多个访问时隙，并且把该访问时隙分配给每个无线通信设备或者共同分配给在该无线通信设备自身的网络中的所有无线通信设备。
9.一种管理无线网络的无线通信方法，其特征在于，包括：
管理信息获取步骤，用于获取在无线通信设备自身的网络中的管理信息，该无线通信设备确定具有预定周期的一个无线帧周期；
接收时隙分配步骤，用于根据所述管理信息分配该无线帧周期内该无线通信设备自身的网络内的每个无线通信设备专用的接收时隙；和
分配信息发送步骤，其把用于该相关网络中的每个无线通信设备的接收时隙的分配信息发送到每个无线通信设备。
10.根据权利要求9所述的无线通信方法，其特征在于，还包括：
在接收时隙分配步骤中，还分配对于加入在该网络中的所有无线通信设备共用的接收时隙，和
在所述分配信息发送步骤中，关于在该网络中的每个无线通信设备专用的接收时隙的分配信息和关于所有无线通信设备共用的接收时隙的分配信息被发送到每个无线通信设备。
11.根据权利要求10所述的无线通信方法，其特征在于：
在所述接收时隙分配步骤中，根据在该网络中的通信量的负载更改该每个无线通信设备所专用的接收时隙以及对于所有无线通信设备共用的接收时隙的设置。
12.一种无线通信设备，用于在一个以无线帧周期操作的无线网络中进行无线通信，其特征在于，包括：
接收装置，用于通过无线网络接收无线数据；
接收时隙分配信息获取装置，用于获取与分配到在该无线网络中的每个无线通信设备的接收时隙相关的信息；和
接收控制装置，用于响应分配到相关无线通信设备的接收时隙的到来而开始接收处理。
13.根据权利要求12所述的无线通信设备，其特征在于：
该无线网络以由特定无线通信设备所设置的预定无线帧周期而操作，和
所述接收时隙分配信息获取装置在该无线帧周期开始时获取关于在一个信标信号中规定的接收时隙的分配信息。
14.根据权利要求12所述的无线通信设备，其特征在于：
所述接收时隙分配信息获取装置进一步获取关于共同分配给在该无线网络中的所有无线通信设备的接收时隙的信息，和
所述接收控制装置响应共同接收时隙的到来而开始接收处理。
15.一种无线通信方法，用于在一个以无线帧周期操作的无线网络中进行无线通信，其特征在于，包括：
接收步骤，用于通过无线网络接收无线数据；
接收时隙分配信息获取步骤，用于获取与分配到在该无线网络中的每个无线通信设备的接收时隙相关的信息；和
接收控制步骤，用于响应分配到相关无线通信设备的接收时隙的到来而开始接收处理。
16.根据权利要求15所述的无线通信方法，其特征在于：
在所述接收时隙分配信息获取步骤中，还获取关于共同分配给在该无线网络中的所有无线通信设备的接收时隙的信息，和
在所述接收控制步骤中，响应共同接收时隙的到来而开始接收处理。
17.一种无线通信设备，用于在以一个无线帧周期工作的无线网络中进行无线通信，其特征在于，包括：
接收装置，用于通过该无线网络接收无线数据；
发送装置，用于通过该无线网络发送无线数据；
接收时隙分配信息管理装置，用于获取和管理与分配到在该无线网络中的每个无线通信设备的接收时隙相关的信息；
发送目的地接收时隙获取装置，用于从所述接收时隙分配信息管理装置读取关于分配到作为在该无线网络中的发送目的地的一个无线通信设备的接收时隙的信息；和
发送控制装置，用于响应分配给发送目的地的接收时隙的到来而开始发送处理。
18.根据权利要求17所述的无线通信设备，其特征在于：
该无线网络以由特定无线通信设备所设置的预定无线帧周期而操作，和
所述接收时隙分配信息管理装置在该无线帧周期开始时获取关于在一个信标信号中描述的接收时隙的分配信息。
19.根据权利要求17所述的无线通信设备，其特征在于：
所述发送目的地接收时隙获取装置还获取关于共同分配给在该无线网络中的所有无线通信设备的接收时隙的信息，和
所述发送控制装置响应共同接收时隙的到来而开始发送处理。
20.根据权利要求19所述的无线通信设备，其特征在于：
所述发送目的地接收时隙获取装置从所述接收时隙分配信息管理装置中读出共同分配给该无线网络中的所有无线通信设备的接收时隙的信息，用于数据发送的非特定目的地，和
所述发送控制装置响应该公共接收时隙的到来开始对为非特定目的地的数据发送所指定的数据进行发送处理。
21.一种无线通信方法，用于在以一个无线帧周期工作的无线网络中进行无线通信，其特征在于，包括：
接收时隙分配信息获取步骤，用于获取关于分配给在该无线网络中的每个无线通信设备的接收时隙的信息；以及
发送处理步骤，用于响应分配给该无线网络中作为数据发送的目的地的无线通信设备的接收时隙的到来，开始发送处理。
22.根据权利要求21所述的无线通信方法，其特征在于：
在所述接收时隙分配信息获取步骤中，还获取关于共同分配给在该无线网络中的所有无线通信设备的接收时隙的信息，和
在所述发送处理步骤中，响应该共同接收时隙的到来开始对要发送到数据发送的非特定目的地的数据进行发送处理。
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