CN100372326C

CN100372326C - 无线通信系统、无线通信装置及无线通信方法

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Publication number: CN100372326C
Application number: CNB2004800004914A
Authority: CN
Inventors: 石见英辉; 迫田和之; 山县治成
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: WI-FI Technology International Co., Ltd.
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2024-05-11
Also published as: WO2004102887A1; US7639661B2; EP1626529A1; EP1626529A4; JPWO2004102887A1; JP4419955B2; EP1626529B1; KR101017005B1; US20060165024A1; CN1698317A; KR20060017481A

Abstract

通信站至少以固定间隔周期性地发送/接收信标并作为相邻站列表管理这种发送/接收，由此执行通信站的分布式网络管理。此外，提供了利用相邻站列表管理以各预定的时间间隔发送/接收的n个信标的保存区域，由此方便当接收到新信标时在列表更新定时读/写该列表的调度。而且，即使当网络拓扑彼此交叉时，网络管理的负担也有利地是轻的。可以提供无线通信系统，其中不存在执行系统时间和系统中公共帧时间点集中控制的主站。

Description

无线通信系统、无线通信装置及无线通信方法

技术领域

本发明涉及在无线LAN(局域网)等中的多个无线通信站之间相互执行通信的无线通信系统、无线通信装置、无线通信方法及计算机程序。特别地，本发明涉及用于通过终端装置的异步直接通信(随机访问)操作无线网络的无线通信系统、无线通信装置、无线通信方法及计算机程序。

更具体而言，本发明涉及用于通过控制站与受控站之间没有关系的ad-hoc通信构建无线网络的无线通信系统、无线通信装置、无线通信方法及计算机程序。特别地，本发明涉及用于通信站彼此不干扰地适当构成无线网络的无线通信系统、无线通信装置、无线通信方法及计算机程序。

背景技术

连接多台计算机构成LAN允许共享如文件和数据的信息，允许共享如打印机的外围设备，并允许如电子邮件和/或数据内容传输的信息交换。

传统上，光纤电缆、同轴电缆或双绞线电缆用于提供有线LAN。但是，在这种情况下，需要线路安装工作，这使得难以容易地构建网络。此外，电缆是杂乱的。在LAN构建好之后，设备的移动范围受电缆长度的限制，这是不方便的。

因此，用于将用户从有线系统LAN的布线中解脱出来的策略，无线网络，正在得到注意。由于无线网络可以省略如办公室的工作空间中的大量有线电缆，因此如个人计算机(PC)的通信终端可以相对容易地移动。

近年来，与无线LAN系统提高的速度和降低的成本一起，对其的需求也相应增加。特别是最近，为了利用人们周围的多个电子设备构建小规模网络来执行信息通信，个人区域网(PAN)的加入正在考虑。例如，如2.4GHz波段，5GHz波段等不需要管理机构许可的频带用于定义不同的无线通信系统。

典型地用于利用无线技术配置局域网的方法是充当称为“接入点”或“协调者”的控制站的装置，在一个区域中提供它用于构成处于该控制站中央集控下的网络。

在其中布置了接入点的无线网络中，广泛采用基于带宽预定的访问控制方法。即，在该方法中，当通信装置发送信息时，它首先向接入点预订信息发送所需的带宽，并利用一条不会使该信息发送与其它通信装置的信息发送冲突的发送路径。因此，利用接入点的布置，无线网络中的通信装置可以同步方式，及彼此同步地，执行无线通信。

但是，在存在接入点的无线通信系统中，当在发送方的通信装置与接收方的通信装置之间执行异步通信时，需要总是通过接入点的无线通信。因此，有个问题就是发送路径的使用效率降低了一半。

与此相反，作为另一种构成无线网络的方法，设计出了“ad-hoc通信”，其中终端彼此以异步方式直接执行通信。特别地，在由相对少量相邻客户构成的小规模无线网络中，允许任意终端彼此直接地执行异步无线通信而无需使用特定接入点的ad-hoc通信被认为是合适的。

关于无线网络的典型标准的例子包括IEEE(电气电子工程师协会)802.11和IEEE 802.15.3。关于IEEE 802.11标准，依赖于无线通信系统和使用频带的不同，可以获得如IEEE 802.11a标准、IEEE802.11b等各种无线通信系统。

此外，近来作为用于实现短距离超高速发送的无线通信系统，一种称为“超宽带(UWB)通信”、用于通过在一连串相当弱的脉冲上发送信息来执行无线通信的系统已获得注意，而且期望该相同能投入实际应用(例如，参考非专利文件1)。

UWB发送系统可以分成两种类型，即DS-UWB系统，其中DS信息信号的传播速度增加到了极限，还有脉冲-UWB系统，其中信息信号是由一连串具有非常短周期的脉冲信号构成的，即大约几百皮秒的周期，而且这一连串信号被发送/接收。任一系统都通过以高达3GHz至10GHz的超高频谱传播信号来执行发送/接收，从而实现高速发送。所占据的带宽是GHz级的，因此通过用其中心频率(例如，1GHz至10GHz)除所占据的带宽获得的值基本等于“1”，与一般用于利用所谓W-CDMA或cdma2000系统或SS(扩频)或OFDM(正交频分多路复用)系统的无线LAN中的宽带相比是超宽带。

例如，用于通过在无线通信装置之间构成执行超宽带无线通信的微微网来执行通信的方法在IEEE 802.15.3标准化工作中被标准化。

现在，将联系IEEE 802.11的例子描述传统无线网络的细节。

IEEE 802.11网络是基于BSS(基本业务组)的概念。BSS是由两种类型的BSS构成的，即由基础网络模式定义的BSS，其中存在如AP(接入点：控制站)的主控站，还有由ad-hoc模式定义的IBSS(独立BSS)，其中只有多个MT(移动终端：移动站)构成网络。

基础网络模式

基础网络模式中IEEE 802.11的操作将参考图24进行描述。对于基础网络模式中的BSS，在无线通信系统中为了执行协调，AP是基本的。

作为BSS，AP组织一个范围，其中无线电波到达其“自己”站的附近，并提供在所谓的蜂窝系统中引用的“单元”。存在于AP附近的MT被AP覆盖，由此作为BSS的成员加入网络。因此，AP以适当的时间间隔发送称为信标的控制信号。反过来，能够接收信标的MT认识到附近存在AP，并进而与AP建立连接。

在图24所示的例子中，通信站STA0作为AP运行，而其它站STA1和STA2作为MT运行。充当AP的通信站STA0以规律的时间间隔发送信标(beacon)，如图中右手边的表所描述的。下一信标的发送时间在信标中以称为目标信标发送时间(TBTT：目标信标发送时间)的参数的格式表示。当时间到达TBTT时，AP运行信标发送过程。

一旦接收到信标，每个相邻MT就解码其中的TBTT域，从而使得可以识别出下一信标的发送时间。因此，在有些情况下(当不需要接收时)，相邻MT可以切断接收器的电源，进入睡眠状态，直到接收到下一TBTT或其后续的TBTT。

ad-hoc模式

现在参考图25和26描述在另一模式，即ad-hoc模式，中基于IEEE 802.11的操作。

关于ad-hoc模式中的IBSS，在彼此协商以后，多个MTS自动定义IBSS。在定义IBSS以后，MT组以规律的时间间隔指定TBTT。每个MT都参考自己站的时钟来识别TBTT的到达。然后，当认识到在随机时间的延迟后都没有任何一方发送信标时，该MT发送信标。

图25示出了两个MT构成IBSS的状态。在这种情况下，每次TBTT到达时任何一个属于IBSS的MT发送信标。从MT发送的信标可能会彼此冲突。

而且，在IBSS中，如果需要，MT可以进入睡眠状态，其中收发信机设备断电。图26示出了在这种情况下的信号发送/接收过程。

在IEEE 802.11的IBSS中，当使用睡眠模式时，TBTT之后的某个时间段被定义成ATIM(通知流量指示消息)窗口。在ATIM窗口的周期中，所有属于IBSS的MT都执行接收处理。在这段时间里，本质上讲运行在睡眠模式的MT也可以执行接收。

当自己的站具有指向某一方的信息时，各MT在ATIM窗口的时间周期内发送完信标后向这一方发送ATIM包，因此通知接收方自己的站具有指向这一方的信息。接收到ATIM包的MT保持接收器运行，直到完成从发送该ATIM包的站的接收。

在图26所示的例子中，在IBSS中存在三个MT STA1、STA2和STA3。图中，一旦TBTT到达，各MT STA1、STA2和STA3就运行补偿定时器，同时监视介质状态随意一段时间。在所说明的例子中，MT STA1的定时器最早到期，所以MT STA1发送信标。由于MT STA1发送信标，因此接收该信标的MT STA2和STA3不适合发送信标。

在图26所示的例子中，MT STA1保留指向MT STA2的发送信息，而MT STA2保留用于MT STA3的发送信息。在这种情况下，在发送或接收信标后，MT STA1和STA2再次运行补偿定时器，同时监视各自的介质状态随意一段时间。在所说明的例子中，由于MT STA2的定时器较早到期，因此MT STA2首先向MT STA3发送ATIM消息。一旦接收到ATIM消息，MT STA3就通过发送ACK(确认)包向MT STA2反馈回表示接收的信息。当MT STA3完成ACK的发送时，MT STA1还在运行补偿定时器，同时监视各介质的状态随意一段时间。当该定时器到期后，MT STA1向MT STA2发送ATIM包。MT STA2通过向MT STA1返回表示接收的ACK包执行反馈。

类似地，在ATIM包与ACK包在ATIM窗口中交换后的一段时间里，MT STA3运行接收器从MT STA2接收信息，而MT STA2运行接收器从MT STA1接收信息。

在上述过程中，不在ATIM窗口中接收ATIM包或不保留指向某一方的发送信息的通信站可以断掉收发信机设备的电源，直到下一个TBTT，以便减小功耗。

本发明认为这种无线网络操作主要有三个问题。

第一个问题是由于无线电波传播环境中的变化所造成的冲突。

例如，假设一种环境，其中构成各自网络的系统彼此靠近，如图27所示。在图27的上半部分，由通信站STA0和STA1构成的网络与由通信站STA2和STA3构成的网络存在于无线电波由于屏蔽，如未示出的墙和/或门，而不能到达的区域。因此，通信站STA0和STA1彼此通信，而与其完全独立，通信站STA2和STA3彼此通信。在这种情况下各通信的信标发送定时在图27上半部分的右边示出。

在这种通信环境中，假设一种情况，其中在网络之间提供屏蔽的门打开，那些本来彼此不能识别的站可以彼此识别了。图27的下半部分示出了一种情况，其中完全独立通信的站STA0和STA1与站STA2和STA3进置入一种它们可以彼此通信的状态。在这种情况下，如在图27下半部分右边所示出的，来自各站的信标彼此冲突。

随着如个人计算机(PC)等信息设备的广泛使用，可以假定在大量设备共存于一个办公室的工作环境中通信站是无处不在的。在这种情况下，现在讨论基于IEEE 802.11的网络构造。

当网络以基础网络模式构造时，问题是关于哪个通信站应当作为AP(即，协调器)运行的选择。根据IEEE 802.11，包括在BSS中的MT只与一个属于相同BSS的通信站通信，AP作为另一BSS的网关来工作。为了方便地联网整个系统，有必要事先对整个网络的系统制订进度表。但是，在如家用网络的环境中，其中用户在通信站之间通过或无线电波传播环境频繁改变，不可能解决如选择位于哪个位置的通信站作为AP的问题和当AP断电时任何重建网络的问题。因此，可以假定能够构建不需要任何协调器的网络是优选的，但是在IEEE802.11基础网络模式中这种要求不能满足。

第二个问题是由于移动站造成的网络环境变化导致的冲突。

如在图27中的情况下，参考图28讨论一种构成各自网络的系统彼此靠近的情况。通信站STA0至STA3的运行状态类似于图27所示的情况。在这种通信环境中，假设一种情况，其中用户移动他/她的通信站，从而使得原本彼此不能识别的通信站由于通信站ATA4的存在而能够彼此识别。

如图28下半部分中所示，当各通信进入一种允许发送和接收的状态中时，来自除站STA4以外的各站的信标彼此冲突。联系这个问题，在IEEE 802.11标准中，站STA4可以接收来自第一网络(IBSS-A)的信号和来自第二网络(IBSS-B)的信号。当信标信息相互读出时，网络崩溃。因此，站STA4需要根据IBSS-A和IBSS-B的规则运行，信标冲突与ATIM包冲突的可能性在任何情况下存在。尽管期望网络可以不需要协调器地构建(如上所述)，但在IEEE 802.11基础网络模式中这种要求不能满足。

第三个问题是用于管理通信负载低的网络的配置。

现在，描述具有协调器功能的通信站的相邻站信息(相邻列表)。一般地，具有协调器功能的通信站发送信标来通知相邻站关于网络信息。由于协调器执行网络的全面管理，因此相邻站的负载减小了。相反，当考虑联网中的第一和第二个问题时，期望在尤其是家用网络中构建不需要协调器的网络。在这种情况下，每个通信站都需要有相邻列表。但是，随着各相邻站能够处理的相邻站个数的增加，各相邻站的负载也增加了。这会导致整个网络的负载。因此，有必要考虑用于管理网络的低负载配置。

[非专利文件1]

Nikkei电子，2002年3月11日发行的“First Cry of WirelessRevolution，Ultra Wideband(Ubugoe-wo-ageru Musen-no-KakumeijiUltra Wideband)”(55-56页)。

发明内容

本发明的一个目的是提供优选地通过控制站与受控站之间没有关系的ad-hoc通信构建网络的高级无线通信系统、无线通信装置、无线通信方法及计算机程序。

本发明的另一个目的是提供能优选地在其中多个ad-hoc网络彼此相邻的通信环境中构建适当的无线网络的高级无线通信系统、无线通信装置、无线通信方法及计算机程序，通信终端彼此不会通过网络干扰。

本发明还有一个目的是提供能优选地在其中多个ad-hoc网络彼此相邻的通信环境中构建无线网络的高级无线通信系统、无线通信装置、无线通信方法及计算机程序，具有用于管理网络的低负载配置。

本发明是考虑上面的问题产生的，本发明的第一方面是提供不需要控制站与受控站之间关系而执行通信操作的无线通信系统。

在无线通信系统中，每个通信站都以预定的帧周期发送信标信号，并根据来自其它通信站的信标接收定时管理相邻站。

“系统”在这里指的是可能或可能不在单个机壳中提供的多个装置(或实现特殊功能的功能模块)和单独的装置或功能模块的逻辑组合单元。

在根据本发明的无线通信系统中，没有特别布置协调器，而且在通信站之间不存在控制站与受控站的关系。通过发送信标信息，每个通信站都向其相邻的(即，在通信范围内的)其它通信站通知关于其自己的存在和网络配置。新加入另一通信站通信范围的通信站接收信标，从而检测到该通信站已存在于通信范围内。此外，通过解码信标中所描述的信息，通信站可以识别网络配置。

当附近不存在通信站时，通信站可以适当的定时开始发送信标。其后，新加入该通信范围的通信站设置其自己的信标发送定时，因此它不会与现有的信标拓扑冲突。在这种情况下，每个通信站都在刚发送完信标之后立即获得一优先使用周期，而且信标根据一种算法放置，其中新加入站的信标发送定时顺序设置在由现有通信站设置的信标间隔的基本中心定时。

每个通信站都在信标的相邻信标信息域中描述其自己的信标接收定时，并根据其自己的信标接收定时和相邻信标偏移信息(NBOI：相邻信标偏移信息)域中的描述创建关于一个帧周期中相邻站信标位置的相邻站列表，从而管理网络。

基于NBOI域中描述的信标冲突避免功能可以通过跟踪隐蔽终端——即两跳远的相邻站的信标位置来避免信标冲突。

在网络存在于有屏蔽，如墙和/或门，阻止无线电波到达的区域中的环境中，当门打开从而清除屏蔽时，出现交叉状态，即系统突然彼此靠近的状态。对各网络系统，信标的实际发送定时有意识地从由预定义的时间周期定义的定时偏移，从而防止交叉状态中信标的顺序冲突。

在交叉状态中，存在多个站的信标发送定时设置在基本相同时间的可能。当出现与由其自己管理的相邻站列表中所管理的信标接收定时重叠的站时，每个通信站都会发出改变信标发送定时的请求。反过来，接收该请求的通信站找出帧周期中没有放置信标的时间并再次设置其自己的信标发送定时。可选地，当其信标发送定时与由它自己的相邻站列表管理的信标接收定时重叠时，每个通信站都可以找出帧周期中没有放置信标的时间，再次设置其自己的信标发送定时，并发送通知信标位置改变的消息。

各通信站还根据相邻站列表管理网络，其中来自相邻站的信标接收定时信息不能放在帧周期中，而且相邻站的保存列表不能布置在帧周期中。

当相邻站列表配置成对于每个最小信标间隔只能描述一个通信站的信标而且列表中的时间轴和行数彼此对应时，硬件和软件能够更容易地执行读写调度。在交叉状态下，对于多个站的信标发送定时设置在基本相同时间的情况，在保存相邻站列表中描述冗余发送到相同信标位置(或在相同信标位置接收)的信标信息。

各通信站还在通信协议低层具有用于写新接收信标的接收定时的第一相邻站列表存储区域，在通信协议高层具有用于写来自能放在帧周期中的相邻站的信标接收定时信息的相邻站列表和不能放在帧周期中的相邻站保存列表的第二相邻站列表存储区域。

当通信协议低层用于写的第一相邻站列表存储区域和通信协议高层用于写的第二相邻站列表存储区域彼此独立地提供时，相邻站列表可以容易地管理，而不会有各自写定时的冲突。

在这种情况下，通信协议高层可以将第一相邻站列表存储区域中所描述的信标接收定时信息写入第二相邻站列表存储区域中的相邻站列表或相邻站保存列表，而且可以通过发出改变信标发送定时的请求来调度帧周期中的信标放置，直到相邻站保存列表中所描述的通信站重新定位到相邻站列表。

本发明的另一个方面提供了无线通信装置，运行在不需要控制站与受控站关系的无线通信环境中，该无线通信装置包括：控制装置，用于控制由通信装置执行的无线数据发送/接收操作；信标信号发出装置，用于在通信范围内由通信装置在各预定的帧周期中发出信标信号；及相邻站管理装置，用于根据来自其它通信站的信标接收定时管理相邻站，其中当出现与由其自己管理的相邻站列表中所管理的信标接收定时重叠的站时，相邻站管理装置发出改变信标发送定时的请求。

本发明的另一个方面提供了一种无线通信方法，用于在不需要控制站和受控站关系的无线通信环境中运行，该无线通信方法包括：信标信号发出步骤，在自己的通信范围内在各预定的帧周期中发出信标信号；及相邻站管理步骤，根据来自其它通信站的信标接收定时管理相邻站，其中在相邻站管理步骤中，当出现与由其自己管理的相邻站列表中所管理的信标接收定时重叠的站时，发出改变信标发送定时的请求。

本发明的第二方面提供了以计算机可读格式书写的计算机程序，从而使得用于无线通信环境中操作的处理不需要控制站与受控站之间的关系在计算机系统上执行。该计算机程序包括：

在自己的通信范围内以各自预定的帧周期发出信标信号的信标信号发出步骤；及

根据来自其它通信站的信标接收定时管理相邻站的相邻站管理步骤。

根据本发明第二方面的计算机程序定义了以计算机可读格式书写从而在计算机系统上实现预定处理的计算机程序。换句话说，当根据本发明第二方面的计算机程序安装在计算机系统上时，在计算机系统上出现增效效果，因此，该计算机程序运行在未布置ad-hoc控制站的无线通信环境中。这可以提供与根据本发明第一方面的无线通信系统相同的优点。

通过基于以下本发明实施方式和附图的详细描述，本发明的其它目的、特征和优点将变得明显。

[优点]

在多个ad-hoc网络彼此相邻的通信环境中，本发明可以提供优选地不需要通信终端通过网络彼此干扰就能构成合适的无线网络的高级无线通信系统、无线通信装置、无线通信方法及计算机程序。

在多个ad-hoc网络彼此相邻的通信环境中，本发明可以提供优选地以低负载网络管理配置构成无线网络的高级无线通信系统、无线通信装置、无线通信方法及计算机程序。

根据本发明，在系统所包括的地域中不存在系统定时器和控制公共帧时间的无线通信系统中，各通信站至少周期性地以规律的间隔发送/接收信标，并利用相邻站列表(相邻列表)管理该发送/接收。这使得有可能以分布方式管理网络。此外，提供了利用相邻站列表管理以规律的时间间隔发送/接收的n个信标(n是大于等于1的整数)的机制，还提供了用于以规律的时间间隔接收个数大于n的多个信标的保存区域。因此，有一个优点就是硬件(新信标接收过程中)和软件(列表更新过程中)能够很容易地调度列表的读/写处理，从而防止相邻站列表中失败的出现。此外，这种布置使得即使当用于管理网络的高负载情况，如网络拓扑交叉的情况，出现时也有可能不失败地执行操作。

附图说明

图1示意性地示出了在根据本发明的无线网络中能作为通信站运行的无线通信装置功能性配置的方框图。

图2说明了在各通信站的信标发送过程。

图3示出了信标发送定时的例子。

图4示出了包间隔的说明。

图5示出了发送优先权赋予发送了信标的站的状态。

图6示出了超频周期中的发送优先周期和争用发送周期。

图7示出了包格式结构的例子。

图8示出了信标信号格式结构的例子。

图9示出了NBOI描述的例子。

图10说明了利用NBOI避免信标冲突的策略。

图11示出了新加入通信站STA2的信标发送定时基本设在通信站STA0和STA1信标间隔中心的状态。

图12说明了信标冲突不能避免的情况。

图13说明了信标冲突不能避免的情况。

图14说明了信标冲突不能避免的情况。

图15示出了在具有网络ID 0和网络ID 1的网络中由各通信站管理的相邻站列表的结构。

图16示出了象一个网络那样管理网络ID 0和网络ID 1的相邻站列表的结构。

图17示意性地示出了当具有网络ID 0和网络ID 1的网络交叉时的信标位置。

图18示出了定义多个信标发送时间的状态。

图19示出了根据本发明第二实施方式的相邻站列表的结构。

图20示出了根据本发明第三实施方式的相邻站列表的结构。

图21示出了硬件和软件访问相邻站列表A侧和B侧的状态。

图22是显示硬件访问相邻站列表的操作的流程图。

图23是显示软件访问相邻站列表的操作的流程图。

图24说明了基础网络模式的IEEE 802.11无线联网操作。

图25说明了ad-hoc模式的IEEE 802.11无线联网操作。

图26说明了ad-hoc模式的IEEE 802.11无线联网操作。

图27说明了无线联网中的问题。

图28说明了无线联网中的问题。

具体实施方式

以下参考附图详细描述本发明的实施方式。

本发明中指的通信发送路径是无线路径，多个通信站通过使用单一的发送介质(当链路没有被频率信道分开时)构成网络。但是，即使当多个频率信道作为发送介质存在时，本发明的优点也同样能提供。此外，本发明打算用于存储-转发业务通信，信息是通过其以包为单元传输的。

根据本发明的无线网络系统具有未布置协调器的系统配置。每个通信站本质上都执行ad-hoc通信，其中它根据基于CSMA(载波传感多路访问)的访问过程以异步方式直接发送信息。

在这种没有特别布置协调器的无线通信系统中，每个通信站都发送信标信号，通知其附近(即，在通信范围内)的其它通信站关于它自己的存在和网络配置。新加入另一通信站通信范围的通信站接收信标，从而检测到该通信站已存在于该通信范围内。此外，通过解码信标中所描述的信息，通信站可以识别网络配置。

为了解决构建没有如主站和从站关系的控制与被控制关系的自治分布网络中的问题，通过使单独的通信站相互发送信标来构建网络，信标中描述了关于网络的信息。因此，基于信标中所描述的信息，每个通信站都可以执行关于其它站通信状态等的高级确定。这点的细节在例如已由本申请人代理的国际申请(PCT/JP2004/001065，国际填充数据：2004年2月3日)中描述。

以下描述的在每个通信站的处理基本上是由进入网络的每个通信站执行的。但是，情况有可能是并非构成该网络的所有通信站都执行下述处理。

第一实施方式

图1示意性地示出了根据本发明能够作为通信站在无线网络中运行的无线通信装置的功能性配置。

在如图所示的无线通信装置中，天线1通过天线双工器2连接到接收处理单元3和发送处理单元4。接收处理单元3和发送处理单元4连接到基带单元5。适用于例如无线LAN和适用于相对短距离通信的各种通信系统可以用作接收处理单元3的接收处理系统和发送处理单元4的发送处理系统。具体来说，可以使用UWB系统、OFDM系统或CDMA系统。

基带单元5包括接口单元6、MAC(介质访问控制)单元7、DLC(数据链路控制)单元8等。每个处理单元都在通信系统中实现的访问控制系统中执行对应通信协议层的处理。

现在描述由根据本发明的无线网络系统中无线通信装置执行的操作。在不存在协调器的无线通信环境中，为了通知相邻(即在自己的通信范围内)关于其自己的存在，各通信站周期性地发送信标。作为自己可以用于传输(发送和/或接收)具有优先权的信息的优先使用周期，各通信站可以在发送信标后立即获得预定的时间周期。

例如，网络中的各通信站发送其中描述了关于网络的信息的信标，从而在信标信号发送之前或其后的时间周期里设置用于执行接收操作的状态。当网络中的各通信站都没有发送/接收数据时，系统可以配置成需要最小发送/接收操作。此外，当发送/接收操作状态根据变化的发送/接收数据改变时，数据可以最小反应时间传输，具有最低水平的必需的发送/接收操作。这一点在例如已由本申请人代理的国际申请(PCT/JP2004/001027，国际填充数据：2004年2月3日)中详细描述。

由信标发送定义的一段时间称为“超帧周期”。在本实施方式中，通信站的信标发送周期设成40毫秒，从而信标以40毫秒的间隔发送。但是，超帧周期不限于40毫秒。

现在参考图2描述根据本发明各通信站的信标发送过程。

当假定一个信标发送的信息是100字节时(发送速率是100Mbps，前缀是8微秒，物理(PHY)头是2微秒)，发送所需的时间量是18微秒。由于信标是每40毫秒发送一次，因此每个通信站信标的介质占用率是1/2222，这是足够小的。

在听信标在附近振荡的同时，各通信站逐步执行同步。当新的通信站出现时，该新通信站设置其自己的信标发送定时，使其不会与现有通信站的信标发送定时冲突。

当附近不存在通信站时，通信站01可以适当的定时开始发送信标。信标发送间隔是40毫秒(如上所述)。在图2最上面一行示出的例子中，B01表示从通信站01发送的信标。

其后，该加入该通信范围的通信站设置其自己的信标发送定时，使其不会与现有的信标拓扑冲突。在这种情况下，由于各通信站都在信标发送之后立即获得一优先使用周期，因此关于发送效率，优选的是各通信站的信标发送定时在超帧周期中平均分布，而不集中。因此，本实施方式本质上适用于信标发送基本上在它自己能听到信标的范围内信标间隔最长的时间段的中心开始。

例如，如图2最上面一行所示，假设新通信站02出现在只存在通信站01的网络状态中。在这种情况下，通信站02从通信站01接收信标，以识别其自己的存在和信标位置。然后，如图2中第二行所示，通信站02将其自己的信标发送定时设在基本上通信站01的信标间隔的中心，并开始信标发送。

此外，假定新站03出现。在这种情况下，通信站03接收分别从通信站01和02所发送信标中的至少一个，以识别现有通信站的存在。然后，如图2中第三行所示，通信站03在基本上从通信站01和02的发送信标定时间隔的中心开始发送。

其后，每次一个新站新加入附近时，信标间隔都根据相同的算法减小。例如，如图2最下面一行所示，下一个出现的通信站04将其发送定时设成基本上处于由各通信站01和02设置的信标间隔的中心定时。此外，下一个出现的通信站05将其发送定时设成基本上处于由各通信站02和04设置的信标的间隔的中心。

但是，为了防止带(超帧周期)被信标挤满，指定最小信标间隔B_min，因此，B_min内两个或多个信标发送定时的放置是不允许的。例如，当最小信标间隔B_min为625微秒时，在无线电波到达的范围内至多容纳64个通信站。

图3示出了信标发送定时的一种例子。在图示例子中，40毫秒超帧周期内的时间推移和信标放置表示成象时钟一样，其时针沿圆周顺时针移动。

在图3的例子中，总共提供了16个通信站，即通信站0至通信站F，作为网络中的节点。如上面参考图2所描述的，假设信标是根据新加入站的信标发送定时设在基本上现有通信站所设信标间隔的中心定时的算法放置的。当B_min定义成5毫秒时，任何再多的通信站都不能加入该网络。其中各通信站的信标根据上述过程放置且信标发送开始的阶段在下文中称为“步骤1”。

根据本实施方式的无线网络基本上采用如传统方式基于CSMA的访问过程，并设计成在确认介质干净后执行发送。但是，在发送完用于通知相邻通信站关于其自己存在的信标信号后，每个通信站都指定了其中它可以优先发送信息的优先使用周期。

如在IEEE 802.11系统或类似的情况下，在本实施方式中还定义了多个包间隔。现在参考图4描述这种情况下包间隔的定义。作为这种情况下的包间隔，定义了短内部帧空间(SIFS)和长内部帧空间(LIFS)。只有赋予优先权的包才允许在SIFS包间隔发送。在确认对应于用于“LIFS+提供随机值的随机补偿”的包间隔的介质干净后，才允许其它包的发送。作为计算随机补偿值的方法，使用现有技术中已知的方法。

在本实施方式中，除了上面描述的“SIFS”和“LIFS+补偿”包间隔，还定义了“LIFS”和“FIFS+补偿”(FIFS：远内部帧空间)。一般使用“SIFS”和“LIFS+补偿”包间隔。但是，在特定通信站赋予发送优先权的时间段内，赋予优先权的站利用SIFS或LIFS包间隔，而其它站利用“FIFS+补偿”包间隔。

每个通信站都以规律的时间间隔发送信标，在信标发送后，发送信标的站被赋予一会儿发送优先权。图5示出了优先权赋予发送信标的站的状态。优先周期定义为“发送保证周期(TGP)”。除TGP以外的周期定义为“一般访问周期(FAP)”。图6示出了超帧周期的结构。如图所示，在各通信站的信标发送之后，TGP指定给发送了信标的通信站。当对应于TGP长度的时间过去之后，FAP开始，而当来自下一通信站的信标发送时，FAP结束。尽管这里是TGP在信标发送之后立即开始的例子，但本发明不限于此。例如，TGP的开始时间可以设在从信标发送时间开始的一个相对位置(时间)。

现在，下面再现讨论包间隔。在FAP中，各通信站以LIFS+补偿间隔执行发送。关于自己站TGP中信标和包的发送，各通信站还允许以SIFS间隔发送。关于自己站TGP中包的发送，各通信站还允许以LIFS间隔发送。此外，关于其它站TGP中包的发送，各通信站以FIFS+补偿间隔发送它们。在IEEE 802.11标准中，“FIFS+补偿”已经用作了包间隔。但是，根据本实施方式的配置能减小间隔，并能有效地管理超帧周期，从而实现更有效的包发送。

尽管上面的描述已经给出了TGP中只有一个通信站被赋予发送优先权的情况，但发送优先权也可以赋予由TGP中通信站呼叫的通信站。尽管在TGP中发送基本上是优先的，但是当“自己的”通信站没有东西要发送而知道其它站有它想要的信息要发送到自己的站时，自己的站向该“其它站”发送寻呼(paging)消息或轮询(polling)消息。

相反，即使在发送信标后，也存在自己站没有东西要发送而且不知道其它站有它想要的信息要发送到自己的站的情况。在这种情况下，自己的站什么都不做，放弃了TGP中赋予的优先权，什么都不发送。作为响应，在LIFS+补偿或FIFS+补偿过去后，其它站在该时间周期内开始发送。

当考虑图6所示TGP紧跟在信标之后的配置时，关于发送效率，优选的是通信站的信标发送定时平均分布在超帧周期中，而不集中。因此，本实施方式本质上用于信标发送基本上在其自己能听到信标的范围内信标间隔最长的时间周期中心开始。但是，信标放置方法不限于上面所描述的。例如，当TGP开始时间可以设在从信标发送时间开始的相对时间时，各单独的信标可以放在一起或几个站的信标可以放在一起。关于以那种方式信标放在一起，单个信标的发送可以充当多个站的信标的发送。

图7示出了根据本发明一种实施方式在无线网络中包格式的例子。

为了通知包的存在，包括唯一字的前缀添加到包的前端。

头部分在前缀之后立即发送，并包含属性、长度、包的发送功率，当PHY处于多发送速率模式时还包含净负荷的发送速率。头部分，即PHY头，已经通过降低发送速度进行了处理，因此所需SNR(信噪比)大约比净负荷的SNR低几dB，从而变得较不容易出错。该头部分不同于所谓的MAC头。在所说明的例子中，MAC头包含在净负荷部分中。

当在基于检测到的信号避免冲突的同时执行访问控制时，如上所述处理成较不容易出错的这种头部分可以包括至少提取包的净负荷信息所必需的信息和用于控制由于包发送所导致的包发送访问预订的域。这点在例如已由本申请人代理的国际申请(PCT/JP2004/001028，国际填充数据：2004年2月3日)中详细描述。

净负荷部分是表示为PSDU(PHY业务数据单元)的部分，包含包括控制信号和信息的载体位串。PSDU由MAC头和MSDU(MAC业务数据单元)构成，包含从高层传到MSDU部分的数据串。

为了更详细的描述，现在假定前缀的长度是8微秒，净负荷部分以100Mbps的位速率发送，头部分是3字节并以12Mbps的速率发送。即，对于一个PSDU的发送/接收，产生10微秒(用于前缀的8微秒+用于头的2微秒)的开销。

图8示出了信标信号格式的结构例子。如图所示，在信标信号中，用于通知信号存在的前缀后面跟着头和净负荷部分PSDU。在头区域中，描述了指示包是信标的信息。在PSDU中，描述了想要由信标通知的以下信息。

TX.ADDR：发送站(TX)MAC地址

TOI：TBTT偏移量指示器(TBTT Offset Indicator)

NBOI：相邻信标偏移量信息(Neighbor Beacon OffsetInformation)

NBAI：相邻信标活动信息(Neighboring Beacon ActivityInformation)

TIM：业务指示地图(Traffice Indication Map)

PAGE：寻呼(Paging)

TIM是指示目前这个通信站向谁发送信息的通知信息。通过参考TIM，接收站可以认识到自己必须接收该信息。关于TIM中所描述的接收站，寻呼是指示以为在下一TGP中要执行发送的接收站的域。在该域中指定的站必须准备在TGP中接收。还准备了用于其它的域(ETC域)。

NBOI是信标中描述相邻通信站放置的信息。由于本实施方式中至多16个信标可以放置在超帧周期中，因此NBOI配置成对应于各信标位置的16位长度域，而且关于所接收信标放置的信息以位图格式描述。参考自己站的信标发送定时，“1”写到对应于来自各通信站的信标接收定时相对位置的位，而对应于无信标接收的定时相对位置的位位置保持为“0”。

图9示出了NBOI描述的例子。图中所示的例子说明了一NBOI域，图3所示的通信站0利用它显示“来自通信站1至通信站9的信标可以接收”。关于对应于可接收信标相对位置的位，当接收信标时，指定一标志，当未接收信标时，指定一空白。为了其它目的，关于对应于无信标要接收的定时的位也可以给出标志。

在本实施方式中，类似于NBOI域，相邻信标活动信息(NBAI)域也定义为由信标发送的信息的一块。在NBAI域中，利用自己站信标位置的相对位置，以位图格式描述了实际由自己站接收的信标的位置(接收时间)。即，NBAI域指示自己站处于可接收状态，即活动状态。

此外，利用两类信息，即NBOI和NBAI，通信站提供了指示超帧中自己站在信标位置接收信标的信息。即，利用包含在信标中的NBOI和NBAI，自己站通知各通信站关于以下两位信息。

[表1]

NBAI	NBOI	描述
NBAI	NBOI	描述	0	0	当时没有识别出信标的存在
0	1	当时识别出了信标的存在	0	0	当时没有识别出信标的存在
0	1	当时识别出了信标的存在	1	0	当时站是活动的
1	1	当时站接收信标	1	0	当时站是活动的

在本实施方式中，各通信站都从其它站接收信标信号，而且能够根据包含在该信标信号中的NBOI的描述避免信标冲突。

图10示出了通信站根据NBOI的描述避免信标冲突的状态。图中单独的行表示通信站STA0至STA2加入的状态。每行的左手侧指示通信站的拓扑状态，而右手侧指示从对应站发送的信标的放置。

图10的上面一行示出了只存在通信站STA0的情况。在这种情况下，站STA0试图接收信标，但接收不到任何信标。因此，站STA0可以设置适当的信标发送定时，从而响应该定时的到达而开始发送信标。信标是以40毫秒的间隔发送的。在这种情况下，从站STA0发送的信标中所描述的NBOI域中的所有位都是0。

图10的中间一行示出了站STA1进入通信站STA0通信范围的状态。站STA1试图接收信标，并从站STA0接收到了信标。同样，除了指示自己站发送定时的位，来自站STA0的信标的NBOI域中的所有位都是0。因此，根据上面描述的步骤1，站STA1将其自己的信标发送定时设在基本上站STA0的信标间隔的中心。

在由站STA1发送的信标的NBOI域中，在指示自己站发送定时的位和指示从站STA0接收信标定时的位设“1”，在所有其它位都设“0”。一旦识别出来自站STA1的信标，站STA0也在NBOI域对应的位位置设“1”。

图10的最下面一行示出了通信站STA1又进入通信站STA2通信范围的状态。在所说明的例子中，对站STA2来说，站STA0是隐蔽终端。因此，站STA2认识不到站STA1从站STA0接收信标。因此，如右手边所示，有可能站STA2在与站STA0相同的时间发送信标，从而出现冲突。

NBOI域用于避免这种隐蔽终端现象。首先，在来自站STA1的信标的NBOI域中，除了指示自己站发送定时的位，指示站STA0发送信标定时的位也设成“1”。因此，尽管站STA2不能直接接收从站STA0发送的信标，但站STA2识别出了站STA0发送信标的定时，并避免在所识别出的定时发送信标。然后，如图11所示，站STA2在基本上站STA0和STA1的信标间隔的中心指定信标发送定时。很自然，在由站STA2发送的信标的NBOI中，指示站STA2和STA1的信标发送定时的位设成“1”。

如上所述，基于NBOI域描述的信标冲突避免功能可以通过保持隐蔽终端，即两跳远的相邻站，轨迹来避免信标冲突。但是，在有些情况下信标冲突是不能避免的。现在参考图12至14描述这种情况。

图12和13分别示出了构建网络ID为0的网络和网络ID为1的网络的状态。在所说明的例子中，尽管超帧周期中高达64个信标可以625微秒的间隔设置，但考虑到最小信标间隔B_min和补偿，只允许至多32个信标的放置。网络ID 0中的信标位置用0至31指示，而网络ID 1中的信标位置用32至63指示。在每个网络中，根据新加入站的信标发送定时顺序设在基本上由现有通信站所设信标间隔中心的算法，信标顺序定位，直到其个数达到32。假设具有网络ID 0和ID 1的网络在彼此不同的定时执行同步。

现在假定构成图12所示网络ID为0的网络和图13所示网络ID为1的网络的系统彼此靠近。在这种情况下，网络存在于有如墙和/或门的屏蔽阻止各自无线电波到达的范围的环境中。在这种情况中，当门打开，清除屏蔽后，系统彼此靠近。这种情况在下文中称为“交叉状态”。

在根据本实施方式的无线网络中，根据信标的接收定时和信标的NBOI域中所描述的内容，各通信站管理用于管理附近通信站的相邻站列表(相邻列表)。图15示出了由网络ID为0和网络ID为1的网络分别管理的相邻站列表。

具有网络ID 0和网络ID 1的网络在彼此不同的定时执行同步。现在假设具有网络ID 0和网络ID 1的网络相对于彼此离同步有625微秒。在这种情况下，当出现如图14所示的交叉状态时，相邻站列表需要作为一个网络来管理独立构建的网络ID 0和网络ID 1。

图16示出了当系统如图12和13所示那样独立管理的状态改变成它们作为一个网络处理的状态时相邻站列表配置的例子。图17示意性地示出了变化过程中的信标位置。在图16中，在图15上半部分所示的相邻站列表(即，网络ID 0的相邻列表)是由图12所示通信站STA0至STA31管理的相邻站列表，而在图15下半部分所示的相邻站列表(即，网络ID 1的相邻列表)是由图13所示通信站STA32至STA63管理的相邻站列表。图16所示的相邻站列表是当系统之间不存在屏蔽时的相邻站列表。

由于假设在图14所示的交叉状态下网络ID 0和网络ID 1相对于彼此离同步有625微秒，因此其信标交替、平均地放置在时间轴上，因而可以无需异常处理地执行通信。由于根据本实施方式的系统将相邻站的个数限定为至多64个，因此可以管理信标的最大数目，从而系统之间的信标冲突可以避免。

接下来将描述信标冲突不能避免的情况。现在假设图12和13中网络ID 0和网络ID 1的相对位移是0微秒的情况。在这种情况下，当出现交叉状态时，作为NBOI信息，NBOI通知相邻站关于屏蔽存在的状态，因而当屏蔽清除后不能立即采取行动。为了以规律的时间间隔接收来自相邻站的全部信标，通信站执行全扫描操作，但是当留在交叉状态时不能避免信标冲突，直到执行全扫描操作。为了避免这种状态，系统有两个功能，即TBTT偏移量指示功能和信标发送定时改变请求功能。这些功能将在下面描述。

TBTT偏移量指示器

在上述步骤1中，信标发送定时定成具有40毫秒的间隔。指定成40毫秒间隔的信标发送定时定义为TBTT(目标信标发送时间)。在本发明中，为了防止图14所示交叉状态中的顺序信标冲突，对于每个网络系统而不是每个信标，实际的信标发送定时有意识地从TBTT偏移以避免冲突。

例如，如图18所示，通过以20微秒的间隔偏移实际的信标发送定时，总共定义了7个信标发送定时，如TBTT、TBTT+20微秒、TBTT+40微秒、TBTT+60微秒、TBTT+80微秒、TBTT+100微秒、TBTT+120微秒。在信标发送之前，对于这种情况下的发送，有多少信标从TBTT偏移是随机选择的，并确定实际的发送时间。在这种情况下，尽管不同的TBTT是以20微秒的间隔定义的，但该间隔不一定是20微秒，而可以定义成更小或更大。如上所述，实际信标发送定时有意识地从TBTT偏移的部分称为TBTT偏移量。

信标发送定时改变请求

在交叉状态下，即使TBTT偏移量指示器能避免32个站的所有信标彼此冲突的情况，但每几次当中还是会有一次信标冲突。因此，问题仍然存在。

因此，一旦认识到多个通信站的TBTT设在基本相同的时间，各通信站就向任一信标发送站发出请求改变TBTT的消息，即执行用于改变信标发送定时请求的序列。

一旦接收到用于改变TBTT的请求，通信站就扫描来自相邻站的信标。然后该通信站找出自己站不接收任何信标且所接收信标的NBOI不指示“1”的时间，并将该时间设成新的TBTT(新TBTT)。在设置新TBTT之后，在实际改变TBTT之前，通信站在当前TBTT发送的信标上发布一条指示“由于设置了新的信标，因此TBTT将在xx毫秒后改变。”的消息。其后，通信站改变TBTT。

当发送这种信标发送定时改变请求时，通信站利用图16所示的相邻站列表确定信标是否彼此冲突。参考相邻站列表来管理网络；但是，每次发出改变请求都参考列表中的所有条目是低效的，而且需要搜索时间。如图16所示，条目是以与时间轴相当的顺序排列在相邻站列表中，而且用于信标间隔测量的计数器信息包括在列表中，以便确定是否出现了冲突。根据相邻站列表的顺序放置信标可以减小信标发送/接收中的搜索时间，并能减少用于检测信标冲突的处理时间量。

很自然，当一个站与其自己管理的相邻站列表中所管理的信标接收定时重叠时，通信可以找到帧周期中未放置信标的时间，从而再次设置其自己的信标发送定时，而不是响应来自其它站的信标发送定时改变请求而改变信标位置。在这种情况下，由于附近的通信站不知道信标位置改变了，因此要发送指示信标位置变化的消息。此外，改变消息可以在所有通信站基于相同算法运行的环境中广播。例如，当两个信标相对时间是TBTT的一半(312.5微秒)时，使用使具有早(或晚)信标发送定时的通信站能继续以该发送定时无变化地发送信标的算法能消除立即发送改变消息的需要。这是因为所有通信站都认识到信标发送定时是根据该算法自动调整的。指示信标发送位置变化的信息可以通过包含在信标信息中的NBOI或NBAI映射状态的变化来通知。

本发明的第一实施方式同样适用于多频道作为传输介质存在的情况。尽管为了具体描述给出了前缀长度为8微秒、净负荷部分位速率为100Mbps的情况的描述，但数字值可以不同。此外，尽管CSMA用于基本访问过程，但包括TDMA在内的各种访问系统都可以用于相邻站列表的结构。对于其它访问系统，在发送之前打扫介质可能是不需要的。

本发明第一实施方式的描述已经给出了网络ID 0和网络ID 1之间同步定时中相对位移是0微秒的情况和相对位移是625微秒的情况。很自然，本发明的本质不限于这种具体实施方式。网络ID是要用于一组的名字，可以是例如使用根据IEEE 802.11等的Ethernet(注册商标)IP地址或BSS或IBSS的部分。

在本发明的第一实施方式中，尽管用于信标间隔管理的计数器信息包括在相邻站列表中，但计数器信息也可以从中消除。在自己站的一相邻站的信标发送/接收定时后的625微秒内接收信标时，还有可能通过消息作为新加入的相邻站查询所接收信标的发送结束。

尽管本发明第一实施方式的描述是基于从其接收信标的站包括在相邻站列表中的前提给出的，但本发明的本质不限于此。例如，由于如NBOI的信标放置信息使得信标的存在可以不接收信标就识别出来，因此假定该信标是在相邻站列表上接收的，相邻站也可以执行操作。

第二实施方式

在不需要协调器的网络中，相邻站列表被认为是网络控制核心，控制各通信站的同步，从而使能通信站之间的数据通信。相应地，需要硬件(或通信协议低层)或软件(或通信协议高层)通过相邻站列表来执行复杂的控制，如发送/接收调度。因此，为了结合进各通信站，期望相邻站列表具有允许更简化控制的结构。

允许硬件和/或软件实现更简化控制的相邻站列表的结构将在本实施方式中描述。在本实施方式中，考虑自己站信标发送定时是40毫秒而从其它通信站接收的信标最小间隔B_min是625微秒的系统。在这种情况下，最多可以配置64个通信站的信标(＝40/0.625)，以提供包括自己站在内的网络。因此，下面将描述用于具有最多64个站的系统的相邻站列表。

图19示出了本实施方式中相邻站列表的结构。图中，索引(index)给出了对应于时间轴的数字(序列号)0至63，总共64行信息区条目可以写或者读。

在硬件和软件之间交换的信息，即地址、网络ID、NBOI、NBAI和鉴权，在对应的信息区中描述。在NBAI(相邻信标活动信息)域中，利用从自己站信标位置的相对位置(如上所述)，以位图格式描述了实际由自己站接收的信标的位置(接收时间)。

在图19所示的例子中，在第一行信息区条目(索引0)，描述了在625微秒(＝40毫秒/64节点)内只向一个站发送或只从一个站接收信标，其中625微秒是最小信标间隔B_min。即，为什么限制每625微秒只能有一行信息区条目可以使用的原因是固定结构从而使时间轴对应于信息区条目的行数能够确保硬件和软件写调度的操作。

进一步联系索引0的例子给出描述。自己站的信标发送信息包括在索引0中。各通信站都将自己站发送其信标的TBTT定时设成“0”。在关于0微秒到小于625微秒周期内信标的信息只对一个站描述时，各通信站将在从其它站接收信标之前发送自己的信标。因此，来自其它站的接收信息不包括在0微秒至小于625微秒周期内的信息区条目中。

但是，也有可能假设来自其它站的信标在0微秒到小于625微秒周期内接收的情况，即信标交叉的情况。例子包括屏蔽系统的屏蔽突然除去，出现如图14所示交叉状态的情况。因此，相邻站列表具有准备好描述在0微秒到小于625微秒周期内冗余发送到同一信标位置(或在同一信标位置接收)的信标信息。图19所示的下半部分表对应于描述区域，在此称为“保存区域(临时相邻列表)”。

类似地，关于索引1，当625微秒到小于1250微秒周期内有两个或更多从其接收信标的站时，它们中的一个包括在相邻站列表的普通区域中，而其它则包括在保存区域中。接收到两个或更多信标的通信站利用保存区域向包括在保存区域中的通信站发送信标发送(上述的)定时改变请求消息，直到通信站重新定位到索引0至63，这是相邻站列表的普通区域。可选地，保存区域中描述的每个通信站都根据预定算法偏移自己的信标发送定时，再次执行设置(如上所述)。在后一种情况下，通信站等待，直到写入相邻站列表的通信站重新定位到相邻站列表。

在正常运行中，软件以预定的定时读相邻站列表。但是，在如图14所示的交叉状态下，当全部32个信标彼此冲突时，站STA0至STA31写入相邻站列表的普通区域，而站STA32至STA63写入保存区域。在这种情况下，由于保存区域在3.125毫秒(＝625微秒×5)内变满，因此硬件需要通过中断来通知软件，使软件在保存区域变满之前发一条消息。在网络之间，有可能在发送消息的同时执行关于哪个信标定时应当采用的调整。而且，对于第三方通信站，也有可能发送用于通知两个彼此冲突的通信站的消息。

在这种情况下，硬件将信标接收数据写入保存区域，由此通知软件关于信标冲突。其后，软件准备通过硬件发送信标发送定时改变请求消息并对该消息执行消息处理。

在本实施方式中，考虑自己站信标发送定时间隔为40毫秒而从其它站接收的信标的最小间隔B_min是625微秒的系统。但是，本发明的本质不限于那些数字值，而是同样适用于其它数字值。

此外，尽管在图19的保存区域中准备了只用于5个站的索引64至68，但本发明不限于此。在64个站的系统的情况下，在最坏的情况下，在图14所示网络ID 0和网络ID 1之间的交叉状态下在网络之间可能存在无同步偏差。在这种情况下，全部32个站的信标彼此冲突。因此，为了避免32个站信标的冲突，准备一具有用于32个站的信息区条目的保存区域使得可以瞬时处理。这个保存区域可以考虑出现概率及硬件容量适当地实现。

尽管在图19所示的例子中说明了在625微秒内一个通信站执行发送/接收的实施方式，但其个数不限于1。当存储器可用时，用于任意个数通信站的信息都可以写入其中。

第三实施方式

在本实施方式中，如在第二实施方式中那样，在不需要协调器的网络中，考虑自己站信标发送定时是40毫秒而从其它通信站接收的信标最小间隔B_min是625微秒的系统。在这种情况下，可以加入64个站的信标(＝40/0.625)，从而配置包括自己站在内的网络。以下将描述用于最多有64个站的系统的相邻站列表。本实施方式可以进一步确保由硬件(或在保存区域中写新获得信标的通信协议低层)和软件(或将保存区域中的信标重新定位到普通区域的通信协议高层)执行的读/写调度操作。

图20示出了本实施方式中的相邻站列表结构。在如图所示的例子中，有两侧是为相邻站列表准备的。一个是由硬件(或写新获得信标接收定时的通信协议低层)写而由软件(或通信协议高层)读的一侧(下文中暂时称为“A侧”)。另一个是由软件写而由硬件读的一侧(下文中暂时称为“B侧”)。

B侧具有与图19所示相同的结构，而且信息区条目(索引)对应于时间轴。就象图19中一样，当信标有可能彼此冲突时，接收到信标的通信站写入保存区域的信息区条目，直到如改变信标发送定时的操作使该通信站写入相邻站列表。另一方面，A侧具有64行信息区条目，准备好允许接收至多63个可以放置在超频周期中的站的信标。

图21示出了硬件和软件访问相邻站列表A侧和B侧的状态。管理网络的软件访问B侧的相邻站列表。当B侧的相邻站列表有可用空间时，软件确定信标的放置是可能的，并将信标写入相邻站列表。另一方面，当B侧的相邻站列表没有可用空间时，软件确定信标的放置是不可能的，并将信标写入保存区域。然后，写入相邻站列表和保存区域的信息传递到硬件。图22以流程图的形式示出了硬件访问相邻站列表的操作，而图23以流程图的形式示出了软件访问相邻站列表的操作。

在图22中，一接收到信标(步骤S101)，硬件就比较相邻站列表中的索引计数值与硬件中提供的帧计数器(负责利用自己站信标间隔作为一帧(超帧)的一帧的计数器)(步骤S102)。然后，硬件确定刚接收到的信标信息是否已经包括在相邻站列表中(步骤S103)。

当刚接收到的信标信息已经包括在相邻站列表中时，硬件通知网络管理访问控制器(软件)关于仅仅信标的接收(步骤S104)，并结束处理。

另一方面，当刚接收到的信标信息还未写到相邻站列表时，关于所接收信标的地址、网络ID、NBOI和NBAI信息写入A侧的可用信息区条目(步骤S105)。

此外，在图23中，管理网络的软件检查A侧的信息区条目(步骤S201)并确认新通信站是否已加入(步骤S203)。

接下来，软件比较内部保留的B侧拷贝信息与新加入通信站的接收时间(步骤S204)。然后，软件确定是否有必要改变所接收信标的发送定时(步骤S205)。

当需要改变发送定时时，软件发送信标发送定时改变请求消息(步骤S206)。当不需要改变时，软件执行鉴权(authentification)处理，确定该通信站是否是包括自己站的网络中的通信(S207)。

如上所述，防止写定时冲突的硬件与软件机制的提供提供了可以确保相邻站列表管理的配置。在用于64个站的系统的情况下，在最坏的情况下，图12和13所示具有网络ID 0和网络ID 1的系统被留在交叉状态，其中在网络之间不存在同步偏差。在这种情况下，系统陷入所有32个站的信标彼此冲突的交叉状态，由此增加了管理网络的负担。如图21所示，本实施方式提供了能确保相邻站列表管理的配置，由此允许不会造成失败的操作。

本发明的实质不限于上述实施方式。在本实施方式中，考虑自己站信标发送定时间隔是40毫秒而从其它站接收的信标最小间隔B_min是625微秒的系统。但是本发明不限于那些数字值，而且很自然地可以适用于其它数字值。

此外，尽管本实施方式中只准备了用于5个站的索引64至68作为保存区域中的信息区条目，但本发明不限于此。在用于64个站的系统的情况下，在最坏的情况下，图12和13所示具有网络ID 0和网络ID 1的系统被留在交叉状态，其中在网络之间同步未偏离。在这种情况下，32个站的所有信标彼此冲突。由此，当提供用于32个站的保存区域时，有可能立即采取冲突避免动作。这种保存区域可以考虑出现概率和硬件容量适当地实现。

此外，尽管在步骤S206发送了信标发送定时改变请求消息，但是也可以配置成再次设置自己的信标发送定时并发送通知信标位置改变的消息，来代替发送信标发送定时改变请求消息。

在网络之间，在发送消息的同时，还有可能执行关于应采用哪个信标定时的调整。而且，对于第三方通信站，还有可能发送通知彼此冲突的两个通信站的消息。

补充

上面参考特定实施方式详细描述了本发明。但是，对本领域技术人员来说，很显然在不背离本发明本质的前提下可以对该实施方式进行修改和替换。即，本发明是通过例子公开的，不应当认为是限制。本发明的范围是通过考虑权利要求确定的。

工业应用性

在多个ad-hoc网络彼此相邻的通信环境中，本发明可以提供优选地不使通信终端通过网络彼此干扰而构成适当无线网络的高级无线通信系统、无线通信装置、无线通信方法及计算机程序。

在多个ad-hoc网络彼此相邻的通信环境中，本发明可以提供优选地构成具有低负载网络管理配置的无线网络的高级无线通信系统、无线通信装置、无线通信方法及计算机程序。

根据本发明，在系统所包括的域中不存在系统定时器和控制公共帧时间的主站的无线通信系统中，各通信站至少周期性地以规律的时间间隔发送/接收信标并利用相邻站列表(相邻列表)管理该发送/接收。这使得有可能以分布方式管理通信站的网络。此外，提供了利用相邻站列表管理以规律的时间间隔发送/接收的n个信标(n是大于等于1的整数)的机制，还提供了用于以规律时间间隔接收个数大于n的多个信标的保存区域。因此，有一个好处就是硬件(在新信标的接收过程中)和软件(在列表更新过程中)能容易地调度列表的读/写处理，从而防止相邻站列表中失败的出现。此外，这种布置使得即使出现管理网络的高负载情况，如网络拓扑交叉的情况，也有可能无失败地执行操作。

附图标记

1...天线

2...天线双工器

3...接收处理单元

4...发送处理单元

5...基带单元

6...接口单元

7...MAC单元

8...DLC单元

Claims

1.一种无线通信系统，其在不需要控制站与受控站之间的关系的情况下执行通信操作，

其中各通信站都在各预定的帧周期中发送信标信号，并根据来自其它通信站的信标接收定时管理相邻站，

其中当一个站与由其自己管理的相邻站列表中所管理的信标接收定时重叠时该通信站找出帧周期中未放置信标的时间，再次设置其自己的信标发送定时，并发送通知信标位置改变的消息。

2.如权利要求1所述的无线通信系统，其中各通信站都在信标的相邻信标信息域中描述自己的信标接收定时，并根据自己的信标接收定时和所接收信标相邻信标信息中的描述创建关于帧周期中相邻通信站信标放置的相邻站列表，从而管理网络。

3.如权利要求1所述的无线通信系统，其中通信站在通过随机偏移在帧周期设置的信标发送定时所获得的时间发送信标。

4.如权利要求1所述的无线通信系统，其中当一个站与由其自己管理的相邻站列表中所管理的信标接收定时重叠时该通信站发出改变信标发送定时的请求，接收该请求的通信站找出帧周期中未放置信标的时间，以再次设置其自己的信标发送定时。

5.如权利要求1所述的无线通信系统，其中通信站通过利用指示自己站接收在特定时间发送的信标信号的信息通知信标位置的改变，其中该信息包括在信标中。

6.如权利要求1所述的无线通信系统，其中当通信站找出未放置信标的时间，以再次设置自己的信标发送定时时，通信站根据预定算法偏移信标发送定时.

7.如权利要求1所述的无线通信系统，其中当通信站找出未放置信标的时间，以再次设置自己的信标发送定时时，即使自己站没有接收到该信标，通信站也能在根据来自其它通信站的信标放置信息识别出信标的存在时执行处理。

8.如权利要求1所述的无线通信系统，其中各通信站根据描述可以放置在帧周期中的来自相邻通信站的信标接收定时信息的相邻站列表和不能放在帧周期中的相邻站的保存列表管理网络。

9.如权利要求8所述的无线通信系统，其中通信站发出改变信标发送定时的请求，直到在相邻站保存列表中描述的通信站重新定位到相邻站列表。

10.如权利要求8所述的无线通信系统，其中通信站等待，直到在相邻站保存列表中描述的通信站重新定位到相邻站列表。

11.如权利要求8所述的无线通信系统，其中各通信站都包括用于在通信协议低层中写新接收到的信标接收定时的第一相邻站列表存储区域及用于在通信协议高层中写可以放置在帧周期中的来自相邻站的信标接收定时信息的相邻站列表和不能放在帧周期中的相邻站的保存列表的第二相邻站列表存储区域。

12.如权利要求8所述的无线通信系统，其中描述信标接收定时信息的相邻站列表是利用预定义了定时信息的索引管理的。

13.如权利要求11所述的无线通信系统，其中通信协议高层将第一相邻站列表存储区域中所描述的信标接收定时信息写入第二相邻站列表存储区域中的相邻站列表或相邻站保存列表，并通过发出改变信标发送定时的请求调度帧周期中的信标放置，直到在相邻站保存列表中描述的通信站重新定位到相邻站列表。

14.如权利要求11所述的无线通信系统，其中通信协议高层将第一相邻站列表存储区域中所描述的信标接收定时信息写入第二相邻站列表存储区域中的相邻站列表或相邻站保存列表，并等待直到在通信站保存列表中描述的通信站重新定位到相邻站列表，以调度帧周期中的信标放置.

15.一种无线通信装置，运行在不需要控制站与受控站关系的无线通信环境中，该无线通信装置包括：

控制装置，用于控制由通信装置执行的无线数据发送/接收操作；

信标信号发出装置，用于在通信范围内由通信装置在各预定的帧周期中发出信标信号；及

相邻站管理装置，用于根据来自其它通信站的信标接收定时管理相邻站，

其中当出现与由其自己管理的相邻站列表中所管理的信标接收定时重叠的站时，相邻站管理装置发出改变信标发送定时的请求。

16.如权利要求15所述的无线通信装置，其中信标信号发出装置在信标的相邻信标信息域中描述了自己的信标接收定时，及

根据自己的信标接收定时和所接收信标相邻信标信息域中的描述，相邻站管理装置创建关于帧周期中相邻通信站信标放置的相邻站列表，从而管理网络。

17.如权利要求15所述的无线通信装置，其中信标信号发出装置在通过随机偏移在帧周期设置的信标发送定时所获得的时间发送信标。

18.如权利要求16所述的无线通信装置，根据从其它通信站接收到的信标中的相邻信标信息域，信标信号发出装置找出帧周期中未放置信标的时间，以设置其自己的信标发送定时。

19.如权利要求15所述的无线通信装置，其中响应改变信标发送定时的请求，信标信号发出装置找出帧周期中未放置信标的时间，以再次设置自己的信标发送定时。

20.如权利要求18或19所述的无线通信装置，还包括用于发送通知信标位置改变的消息的装置。

21.如权利要求15所述的无线通信装置，其中相邻站管理装置根据描述可以放置在帧周期中的来自通信相邻站的信标接收定时信息的相邻站列表和不能放在帧周期中的相邻站保存列表管理网络.

22.如权利要求21所述的无线通信装置，其中相邻站管理装置发出改变信标发送定时的请求，直到在通信站保存列表中描述的通信站重新定位到相邻站列表。

23.如权利要求21所述的无线通信装置，其中相邻站管理装置包括用于在通信协议低层中写新接收到的信标接收定时的第一相邻站列表存储区域及用于在通信协议高层中写可以放置在帧周期中的来自相邻站的信标接收定时信息的相邻站列表和不能放在帧周期中的相邻站的保存列表的第二相邻站列表存储区域。

24.如权利要求23所述的无线通信装置，其中通信协议高层将第一相邻站列表存储区域中所描述的信标接收定时信息写入第二相邻站列表存储区域中的相邻站列表或相邻站保存列表，并通过发出改变信标发送定时的请求调度帧周期中的信标放置，直到在通信站保存列表中描述的通信站重新定位到相邻站列表。

25.一种无线通信方法，用于在不需要控制站和受控站关系的无线通信环境中运行，该无线通信方法包括：

信标信号发出步骤，在自己的通信范围内在各预定的帧周期中发出信标信号；及

相邻站管理步骤，根据来自其它通信站的信标接收定时管理相邻站，

其中在相邻站管理步骤中，当出现与由其自己管理的相邻站列表中所管理的信标接收定时重叠的站时，发出改变信标发送定时的请求。

26.如权利要求25所述的无线通信方法，在信标信号发出步骤中，自己的信标接收定时在信标的相邻信标信息域中描述，及

在相邻站管理步骤中，根据自己的信标接收定时和所接收信标相邻信标信息域中的描述，创建关于帧周期中相邻站信标放置的相邻站列表，从而管理网络。

27.如权利要求25所述的无线通信方法，其中在信标信号发出步骤中，信标是在通过随机偏移在帧周期设置的信标发送定时所获得的时间发送的.

28.如权利要求26所述的无线通信方法，其中在信标信号发出步骤中，根据从其它通信站接收的信标的相邻信标信息域，找出帧周期中未放置信标的时间并设置自己的信标发送定时。

29.如权利要求25所述的无线通信方法，其中在信标信号发出步骤中，响应改变信标发送定时的请求，找出帧周期中未放置信标的时间并再次设置自己的信标发送定时。

30.如权利要求28或29所述的无线通信方法，还包括发送通知信标位置改变的消息的装置。

31.如权利要求25所述的无线通信方法，其中在相邻站管理步骤中，网络是根据描述可以放在帧周期中的来自相邻通信站的信标接收定时信息的相邻站列表和不能放在帧周期中的相邻站保存列表管理。

32.如权利要求31所述的无线通信方法，其中在相邻站管理步骤中，发出改变信标发送定时的请求，直到在通信站保存列表中描述的通信站重新定位到相邻站列表。

33.如权利要求31所述的无线通信方法，其中在相邻站管理步骤中，网络是通过利用用于在通信协议低层中写新接收到信标接收定时的第一相邻站列表存储区域及用于在通信协议高层中写可以放置在帧周期中的来自相邻站的信标接收定时的相邻站列表和不能放在帧周期中的相邻站的保存列表的第二相邻站列表存储区域来管理的。

34.如权利要求33所述的无线通信方法，其中相邻站管理步骤包括将第一相邻站列表存储区域中所描述的信标接收定时信息写入第二相邻站列表存储区域中的相邻站列表或相邻站保存列表的子步骤及通过发改变信标发送定时的请求来调度帧周期中的信标放置的子步骤，直到在通信站保存列表中描述的通信站重新定位到相邻站列表。