CN100525228C - 一种无线通信系统、设备和方法 - Google Patents

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CN100525228C CNB2005800128875A CN200580012887A CN100525228C CN 100525228 C CN100525228 C CN 100525228C CN B2005800128875 A CNB2005800128875 A CN B2005800128875A CN 200580012887 A CN200580012887 A CN 200580012887A CN 100525228 C CN100525228 C CN 100525228C
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Abstract

多个节点利用超帧的重复模式通信，其中每个所述超帧包括一个信标周期。第一个信标接入时隙(MAS)内的信标时隙由该多个节点保留。这个保留的时隙出现于所述信标周期的始端并且用于传送与所述超帧配置有关的信息。这个信息可以涉及对保留用于信标发送的MAS数量的调整。

Description

一种无线通信系统、设备和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2004年5月5日申请的名为“Adaptive Beacon Period in aDistributed Network”的美国申请系列号10/838,217的继续申请的2004年5月19日申请的名为“Adaptive Beacon Period in Distributed Network”的美国申请系列号10/847,876的优先权，其全部内容在此结合作为参考。
技术领域
本发明涉及无线通信。本发明尤其涉及无线通信网络中的资源分配。
背景技术
短距离无线近邻网络典型地涉及具有小于或等于100米通信范围的设备。为了提供远距离的通信，这些近邻网络经常与其它网络相互连接。例如，短距离网络可以与蜂窝网络、有线线路电信网络、以及互联网连接。
IEEE802.15.3定义了一种自组织无线短距离网络(参考作为个人区域网)，其中多个设备可以相互通信。个人区域网的计时是基于可以为网络设备分配通信资源的“超帧”的重复模式。当前，多频带OFDM联盟(MBOA)正定义一种媒体接入控制(MAC)层，用于与IEEE802.15.3相关的超宽带(UWB)无线电通信。更多关于多频带OFDM的信息可在http://www.multibandofdm.org/中找到。
第一个MAC版本指定了持续时间为65535微秒的超帧。该超帧包含256个等间隔的媒体接入时隙(MAS)。每个MAS都能用于数据通信。由此，每个MAS的长度为256微秒。
根据最初的MAC版本，超帧的头8个MAS总是保留用于信标的发送。覆盖这8个时隙的时间周期称为信标周期(BP)。在信标周期期间，每个MAS包含3个信标时隙。因此，每个超帧的可用信标时隙的总数为24。在一个信标时隙期间，只能发送单个信标。
遗憾的是，由于最初的MAC在许多信标时隙内是不可改变的，可能对于任何给定的情况，既可能有太多也可能太少的可用信标时隙。例如，由最初的MAC版本所定义的24个信标时隙的最大数量是用于位于相互之间的两次跳转的设备。因为UWB物理层(PHY)提供的操作范围较小，信标时隙的数量可能足够多。然而，有时候可能需要大量的信标时隙。例如，这可能是在涉及火车或公共汽车高峰期的情形的情况下。
反之，可能会产生其中有太多的信标时隙的情况。例如，当网络只包括一个设备，在BP期间只需要两个信标时隙。这些时隙的其中之一用作信标，而其它的用于当在加入到该网络时的另一设备的信标。类似的，如果在网络中出现两个设备，那么在BP期间只有两个时隙在使用。此外，一个时隙必须被保留用于新的设备。
最初的MAC版本指定以活动模式操作的每个设备必须侦听BP内的每个信标时隙。因此，在上述提及的涉及两个设备的情况下，最初的MAC版本需要两个设备以监控(或“侦听”)22个空白信标时隙。这导致两个设备的不必要的功耗。
因此，当前信标时隙在数量上的不可改变性具有增大设备功耗和/或减小可用通信能力的不良影响。假定自组织网络的一般特性变化很大的情形，将会高度可能地产生这些影响。
发明内容
本发明提供了一种无线通信网络。这种网络包括一个或多个无线通信设备以及无线传输媒体。该一个或多个无线通信设备在超帧范围内的信标周期过程中，经过该无线传输媒体发送信标消息。该信标周期有许多动态调整的信标时隙。这个调整例如是基于网络中无线通信设备的数量。
本发明还提供了一种具有接收机、发射机、以及控制器的无线通信设备。该接收机经过无线传输媒体接收信标消息。基于所接收到的信标消息，该控制器为一个或多个设备组(其包括所述无线通信设备)确定信标时隙数量。为了给该组分配所确定的数量的信标时隙，发射机发送生成的信标消息。
确定的信标时隙数量可以是在超帧的信标周期范围内。然而，所接收到的信标消息可以在两个或多个信标周期内。在本发明各个方面，每个接收到的信标消息识别同一信标组内的一个或多个设备，并且信标时隙由所述一个或多个设备使用。
所生成的信标消息可以指示设备可见的多个使用的信标时隙。同样，所生成的信标消息指示设备可见的信标时隙的相关使用。
另外，本发明提供了一种方法和计算机程序产品，其中多个信标消息经过无线传输媒体接收；基于所接收到的信标消息，为一组的一个或多个设备确定信标时隙的数量；以及发送信标消息，以将所述确定数量的信标时隙分配给该组。
在本发明各个方面，信标周期内的信标时隙可以保留用于涉及超帧配置的通信。例如，本发明提供了一种系统，该系统包括利用超帧的重复模式进行无线通信的多个节点。每个超帧至少有一个信标周期。该节点在至少一个信标周期的始端出现的第一个媒体接入时隙(MAS)中保留至少一个信标时隙。这个信标时隙用于传送与超帧配置相关的信息。例如，这个时隙是用于调整保留用于超帧中的信标的MAS的数量。
本发明允许有效的利用通信资源并且降低通信设备中的功耗。根据下面的描述、权利要求书以及附图说明，本发明的其它特征和优点将会变得明显。
附图说明
在附图中，同样的附图标记通常表示同样的、功能相似的、和/或结构上相似的单元。其中附图中首次出现的单元由附图标记最左边的数字表示。将参考附图描述本发明，其中：
图1是示例性操作环境的示意图；
图2A和2B是示例性超帧的示意图；
图3是根据本发明的一个方面，示意无线通信设备的操作的流程图；
图4是根据本发明的实施例，可由设备发送的字段的示意图；
图5是根据本发明的实施例的无线通信设备的示意图；
图6A和6B是根据本发明的实施例的信标组参数的示例性示意图；
图7和8是示出了根据本发明的实施例，使用保留信标时隙调整信标周期内的时隙数量的示意图；以及
图9是根据本发明的实施例的示例性网络拓扑示意图。
具体实施方式
I.操作环境
在详细描述本发明之前，首先描述本发明使用的环境是有帮助的。因此，图1是可以在其中使用本发明的示例性操作环境的示意图。在这个环境中，多个无线通信设备(DEV)102可以经过无线个人区域网(WPAN)100相互交换信息。这种信息交换可以通过存在于DEV102之间的各种通信途径或者“跳转”104发生。
网络100包括多个信标组106。每个信标组106包括一组在信标周期期间位于相互的无线电范围内的DEV 102。例如，信标组106a包括DEV 102a、102b和102c。同样，信标组106b包括DEV 102a、102d、102e和102f。因此，DEV 102a既属于信标组106a也属于106b。
II.超帧
根据当前MBOA MAC版本的传输是基于称为超帧的重复模式。图2A为示出了示例性超帧格式的示意图。特别地，图2A示出了连续示例性超帧200a和200b。
超帧200a包括多个媒体接入时隙(MAS)202a-n。如图2A所示，每个超帧200中的多个MAS 202被分组成为信标周期(BP)204。例如，图2A示出了具有BP 204a的超帧200a以及具有BP 204b的超帧200b。如上所述，最初的MBOA MAC版本提供用于具有24个信标时隙的信标周期。这些时隙通过8个连续的MAS进行扩展。因此，当根据这个版本实现时，BP 204内的每个MAS 202都包含3个信标时隙。
根据最初的MBOA MAC版本，在BP 204期间，根据信标周期协议只能发送信标帧。然而，在超帧200的其它部分期间，允许设备保留部分RF信道(作为“备用”)以根据特定的接入方法使用。两种这样的方法是无竞争周期(CFP)和竞争接入周期(CAP)。
利用CFP接入方法，调整预约以清空发射机和所有预期的接收机之间的信道。这就避免了在接入周期期间内与其它发射机的冲突。然而，利用CAP接入方法，调整预约以清空被识别出相互位于无线电范围内的组内所有设备周围的信道。这允许该组的设备唯一地争用信道，并且还避免与不在该组内的设备发生冲突。
另外，该MBOA MAC版本提供一种名为增强型分布式信道接入(EDCA)的可选接入方法。
BP 204对应于特定的信标组。例如，在图2A中，BP 204a和204b被分配给信标组中的设备(例如，DEV 102)。然而，超帧200可以及时被覆盖以支持多信标组。图2B示出了这种情况的一个例子。
图2B是示出了示例性超帧200c和200d的示意图。这些超帧与超帧200a和200b共享同一MAS 202。然而，超帧200c和200d分别包括BP 204c和204d。因此，图2B的MAS 202支持两个信标组。这些信标组的其中之一可以在BP 204a和204b中发送信标帧，而其它的信标组可以在BP 204c和204d中发送信标帧。
III.信标
为了维持通信设备之间的协同，最初的MBOA MAC版本规定由设备(如DEV 102)发送信标消息。
在一个集群或分离的集群中的信标的发送允许快速设备发现，并且提供对灵活性的有效支持。此外，信标为网络提供基本的定时，并且可以发送有关同步预约的信息。信标的使用经过所有的节点分配功能，减缓了网络基础设施的需求。因此，最初的MBOA MAC版本不需要用于WPAN网络的接入点或中心协调器。
根据最初的MBOA MAC版本，打算参与与其它设备的通信的设备(例如，DEV 102)在信标周期(例如，BP 204)内发送信标。此外，这些设备扫描由其它设备在信标周期内发送的信标。然而，某些信标可以进入“休眠”状态。当以这种状态中操作时，设备避免发送信标。然而，该设备不放弃其的特定的信标时隙。
简言之，每个设备在信标消息中提供其MAC地址和信标位置。例如，一个组内的3个活动设备可以通知它们使用6个可用信标时隙中的信标时隙1、3和4(根据本发明的灵活的分配技术)。通常，时隙2、5和6可用。然而，当附加的休眠设备属于同一个组时，至少一个活动设备通知这些时隙中的其中一个(例如时隙6)被保留用于该休眠设备。因此，新加入到网络的设备将有时隙2和5可用。
信标可以包括一个或多个包含从属于DEV和/或网络的信息的多个信息元素(IE)。一个由最初的MBOA MAC版本指定的这种IE称为信标周期占用IE(BPOIE)。该BPOIE用于提供同一信标组中的设备列表以及那些在信标周期内使用的设备的信标时隙。这个信息能用于检测信标冲突。最初的MBOA MAC版本指定设备在它们所发送的所有信标中应该包括BPOIE。
该BPOIE包含各种信息。对于信标组(例如信标组106中的一个)内的每一个设备，该信息包括信标时隙信息(“Beacon slot info”)字段。这些字段的每一个包括信标时隙数量以及相应的设备ID(“DEVID”)。
在接收到信标帧之后，设备保存发送者的DEVID和信标在其中被接收到的时隙号。该信息包含于随后的超帧内发送的BPOIE中。只有在超帧期间接收的信标信息才被包含于随后的超帧内发送的BPOIE中。
设备从空闲的信标时隙之中选择它们的信标时隙。同样，在后续的超帧中，设备在同一信标时隙中发送它们的信标，除非检测到冲突。如果在预定数量的连续超帧期间，特定设备标识符在来自邻近的信标的BPOIE中丢失，那么最初的MBOA MAC版本指令接收邻近信标的设备，以指示这个信标时隙作为随后的超帧的空闲时隙。
IV.信标周期灵活性
在本发明的实施例中，信标周期期间的时隙数量是灵活安排的。例如，这种灵活性可以基于网络中设备的数量。这种特点提供了各种优势，如提高了通信能力并降低了设备中的功耗。
因此，在本发明的各个方面，可以提供网络中设备的数量(例如，相互两次“跳转”范围内的设备)和信标周期的长度(即，BP内MAS的数量)之间映射。下表1提供了这种映射的一个例子。这个映射是处于修改最初的MBOA版本的超帧格式以获得灵活的MAS的数量的上下文中。
 
设备的数量 当前BP中的MAS数量 可用的信标时隙
1 1 3
2 2 6
3 2 6
4 2 6
5 3 9
6 3 9
表1
在表1的例子中，在BP期间通常至少有2个自由的信标时隙。然而，当新的设备加入到网络时，只要自由信标时隙的数量降低到预定数目(如一个自由信标时隙)，则信标时隙的数量就会增加。例如，表1显示基于网络中设备的数量而增加的信标时隙总的数量(如，从3到6，6到9，9到12等。)。
在允许的情况下，每个设备可能不知道两次跳转之内设备的确切数量。然而，正如此处所描述的，可以传送提供设备数量的指示的信息。因此，可以以各种方式提供所采用的MAS数量的灵活性。
一种这样的方式是在增加的步骤中，其中在如表1所示的映射表中相邻的两行，被视为增量。因此，所采用的MAS数量上的调整可以以单个增量进行。然而，在某种情况下(例如，当多个网络合并时)所采用的MAS数量上的单个调整可以跨越多个增量。
表1是作为一个例子提供。因此，根据此表的变化在本发明的范围之内。例如，自由时隙的数量可以保持得比表1稍微大一些。这种映射提供了有效的折衷。
V.操作
可以使用各种机制来调节(即，增加或减少)所采用的信标时隙的数量。例如，本发明的实施例采用指示特定BP长度的IE。这个IE可以以各种方式实现。例如，在实施例中，BP的长度包含于设备发送的每个信标中。因此，与最初版本的BPOIE不同，这个IE可以由修改的、包括BP长度字段的BPOIE提供。这个字段可以是一个指示(或“通知”)特定设备对其可见的(即，该设备能接收的)所用信标时隙的数量。这样，这个字段能反映来自多个信标组的所用信标时隙的数量。
当不存在个人区域网时，网络中的第一个设备确定信标周期开始时间(BPST)。在这个开始时间，第一个设备发送其自身的包含BPOIE的信标。根据本发明的实施例，这个BPOIE可以包括BP长度字段。随后，另外的设备可加入该网络。通过信息交换(例如，在信标消息中)，基于网络特性可以确定并动态调整信标周期长度。
图3是根据本发明的一个方面，示意了无线通信设备，如DEV 102的操作的流程图。这个操作包括步骤302，在该步骤中该设备接收一个或多个信标消息。在本发明的实施例中，这些消息在单个超帧期间接收。
在步骤304，该设备处理一个或多个信标消息。这个步骤可以包括检索来自每个信标传输中的各个字段的信息并在存储器中存储该字段。另外，步骤304可以包括确定在其视野范围内的设备的数量。设备的这个数量可能来自多个信标组。
在步骤308，做出了信标时隙调整的确定。在该步骤中，设备确定由其的信标组使用的信标时隙的数量是出现了增加还是减少。这一步骤的执行可以基于在步骤304检索和/或确定的信息。
在步骤310，该设备生成信标消息。这个信标消息基于步骤302所接收的信标消息。例如，对于特定的信标组，所生成的信标消息可以针对该组内的每一个设备包括设备标识符和信标时隙标识符。另外，这个消息包括指示所分配的信标时隙的数量的信息。因此，这个信息可以基于在步骤308执行的任何信标时隙的调整判定。这个信息可以是BP长度字段的形式。
在步骤312，发送在步骤310内生成的信标消息。在实施例中，这个信息在紧跟前一个超帧的超帧中发送，其中在所述前一个超帧中，信标消息在步骤302中被接收。这个传输被发送到设备的信标组(例如，在对应于信标组的BP中)。反之，基于该传输的接收和任何其它接收的信标消息，该组中的每一个设备也可同样地执行图3中的步骤。
如上所述，本发明的实施例采用了具有允许设备指示或告知对其可见的、所使用的信标时隙数量的BP长度字段的IE。这个字段可以以各种方式实现。例如，这个数据字段可以是3位编码，如下表2所示。表2中的编码基于对在信标中生成和发送该编码的设备可见的、所使用的信标时隙数量。
 
编码值 所用的可见信标时隙数量
000 使用3个信标时隙(1个设备，最小)
011 使用9个信标时隙(<5个设备)
111 使用24个信标时隙(最大)
表2
因此，在步骤308中，基于与信标组中使用的时隙数量相比较的、由可见设备指示的所用时隙的数量，可以作出信标时隙调整确定。例如，如果同一信标组中的任何设备宣告(例如，通过表2的编码)比当前信标组中使用的更多的可见的使用信标时隙，那么信标组中的所有设备通过增加信标组中分配的信标时隙的数量而适应。这个分配可以在随后的超帧中执行。
BP长度字段的另外的示例性实现在下表3中示出。这个实现使用了指示可见信标时隙的相对使用的两位的编码(即，设备使用的分配的可见信标时隙部分)。
 
编码值 可见信标时隙的数量
00 可见信标时隙的低使用(如4个设备和12个可用时隙)
01 可见信标时隙的正常使用(如10个设备和15个时隙)
10 可见信标时隙的高使用(如14个设备和15个时隙)
11 个人区域网的合并一增大到最大(如24个时隙)
表3
基于这种从可见设备的信标接收的相对使用，在步骤308设备可以作出信标时隙调整确定。如上文参考图3的流程图的描述，信标时隙调整确定可能导致对信标组的信标时隙分配的增加或减少。
例如，如果任何接收到的编码值指示可见信标时隙的高使用率(即，如果任何可见设备宣告“10”)，那么该信标组内的所有设备通过增加信标组内分配的可见信标时隙的数量来适应。这种增加也许是根据预定的增加。例如，参考表1，这个增加是从6个分配的信标时隙到9个分配的信标时隙，
如同另一个例子，如果任何接收到的编码值指示网络或个人区域网的合并(即，如果任何可见设备宣告“11”)，那么该信标组内的所有设备通过将该信标组内分配的信标时隙的数量增大到最大(如24)来适应。
除了上述用于确定是否在信标周期内增加信标时隙的数量的技术之外，也可采用各种技术以确定信标周期内的信标时隙的数量是否应当减少。
例如，如果2-跳转网络(如集群108)之内的所有设备宣告可见信标时隙的低使用率，那么设备可以在步骤308确定出现了信标时隙数量的减少。做为例子，参考表3，如果网络范围内的每个设备在它们的信标发送中宣告“00”，那么这些设备将通过减少信标时隙数量来适应。这可以在随后的超帧中通过一个步骤以增量(例如，从12到9)来减少时隙的数量而完成。
因此，这种技术至少需要一个设备以接收来自(“听”)网络中所有其它设备的信标发送。如果这个设备确定信标周期时隙的数量应该减少，那么在它下一个发送的信标中，其可将减少信标周期时隙的数量的愿望发送出去。这个信号发送可以通过设置指示(根据BP长度字段)设备希望降低它的信标周期大小的1位(即，请求改变位)来实现。
为了确定这个请求是否通过，还提供了不接受的位用于信标中的发送。如果信标组中没有其它设备接下来发送带有这个位被设置的信标，那么已经达到了较低的BP长度。然而，如果一个或多个设备在它们的信标中设置了这个位，那么以前的BP长度被保留。
在实施例中，请求改变位可以经过多次跳转传播(即，中继)。如果这些多次跳转之间的任何设备拒绝该位(如，通过设置不接受位)，那么中继这个位的设备同样拒绝它。结果，除非该多跳转网络中的所有设备同意该减少提议，否则维持最初的BP长度。
作为上述减少技术的可选方案，独立的设备使用预定数量的BP时隙(例如3个信标时隙)用于发送信标。然而，当其它设备加入到该独立设备的网络时，于是信标时隙的数量就会增加到预定的值(如24)。这样，该独立设备保存能力直到其它设备加入到其的网络。
因此，基于从它们的信标组中的其它设备接收到的BP长度字段，设备还可以确定信标时隙调整。这个确定还可以在步骤308作出。如上所述，这种调整可以包括组内的信标时隙数量的减少或增加。在实施例中，这种增加可能受到最大时隙数，如24的限制。然而，具有大于24个信标时隙的信标周期也在本发明的范围之内。
另外，在实施例中，信标组中的设备总是使用从信标周期起始时间(BPST)的开始计数的最不可能的自由信标时隙。这就有利地最小化了信标周期的持续时间，从而提供了通信资源的有效利用。
VI.信标周期字段
图4是根据本发明的实施例，示出了示例性BP长度字段400的示意图。如上所述，这个字段可以包含于IE中，如由最初的MBOAMAC版本修改而来的BPOIE。如图4所示，字段400由一个八位字节(即8位)表示。位402a-402e保留用于编码BP字段长度。因此，这些位可以用于表示表2和3的编码。字段400还包括请求改变位404和不接受位406。如上文所讨论的，这些位还可以用于减少BP时隙的数量。
VII.无线通信设备
如上所述，无线通信设备，如DEV 102，可以采用本发明的技术。因此，这种设备能以硬件、软件、固件、或者它们的任意组合实现。图5示出了一个这样的实现。这个实现包括处理器510、存储器512、以及一个用户接口514。另外，图5中的该实现包括UWB收发器524和天线526。
如图5所示，UWB收发器524与天线526连接。UWB收发器524包括电子器件，该电子器件允许该设备(结合天线526)与远程设备，如其它DEV 102交换无线UWB信号。因此，收发器524可以包括发射机和接收机。为了发送UWB信号，这种电子器件可以包括调制组件(如OFDM调制器)和/或用于特定类型的脉冲UWB传输的脉冲发生器。为了接收UWB信号，这种电子器件可以包括解调组件(如OFDM解调器)、定时电路、和滤波器。
如图5所示，处理器510与收发器524连接。处理器510控制设备运行。处理器510可以利用一个或多个每个都能够执行存储于存储器512中的软件指令(程序代码)的微处理器实现。
存储器512是一个计算机可读介质，可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和/或闪存，并且以数据和软件组件(在此也参考为模块)的形式存储信息。这些软件组件包括可由处理器510执行的指令(如逻辑)。各种类型的软件组件可以存储在存储器512中，例如，存储器512可以存储控制收发器524的操作的软件组件。同样地，存储器512可以存储提供媒体接入控制器(MAC)的功能的软件组件。这个控制器可以实现各种特征，如参考图3描述的步骤。应当注意的是，MAC可以以硬件、软件、固件、或它们的任意组合方式实现是很重要的。
另外，存储器512可以存储通过用户接口514控制信息交换的软件组件。如图5所示，用户接口514还与处理器510连接。用户接口514促进了与用户的信息交换。图5示出了用户接口514包括用户输入部分516和用户输出部分518。用户输入部分516可以包括一个或多个允许用户输入信息的设备。这种设备的例子包括键盘、触摸屏、以及麦克风。用户输出部分518允许用户接收来自无线通信设备的信息。由此，用户输出部分518可以包括各种设备，如显示器、以及一个或多个扬声器。典型的显示器包括液晶显示器(LCD)和视频显示器。
图5所示的部件可以根据各种技术连接在一起。一个这样的技术包括通过一个或多个总线接口将收发器524、处理器510、存储器512、以及用户接口514连接起来。另外，这些组件的每一个都和电源，如可充电的和/或可移动的电池组(未示出)连接。
VIII.保留的信标时隙
如上所述，当前的MBOA MAC版本草案指定具有8个MAS时隙(即，24个信标时隙)的固定大小的信标周期。另外，已经讨论了同意最后一个信标时隙(即第24个时隙)为空闲的构思。这个构思的目的是允许可能的附加设备以宣告发生在超帧内别处的新信标周期的建立。
本发明的实施例还在特定的信标周期保留了信标时隙。然而，不是仅仅涉及建立新的信标周期，而是本发明的保留信标时隙可选地保留用于有关信标周期大小调整的通信。同样，和上述构思相比，本发明的实施例不保留最后一个信标时隙用于这种通信。相反，在本发明的实施例中，可以保留其它信标时隙(如第一个MAS中的信标时隙)。
当采用灵活的信标周期时，保留最后一个时隙用于这种通信是不利的。这是因为在相应的超帧中的最后一个信标时隙的位置不会保持恒定。因此，保留最后一个时隙会出现问题。例如，如果一个设备使用信标周期在长度上不同于其它设备使用的信标周期，那么这些设备就不能协调涉及信标周期大小调整的通信。
在信标周期的第一个MAS时隙期间保留信标时隙避免了这个问题，因为第一个MAS(及其内部的信标时隙)将会一直存在于相应的信标周期中。因此，这种保留有利地释放了来自使用相同信标周期长度的需求的节点。
如上所述，最初的MBOA MAC版本指定，根据本发明的实施例，具有信息元素(IE)的信标帧可以传送指示所使用的信标时隙的数量的信息。这种IE的一个例子是修改的BPOIE，除了信息元素，最初的MBOA MAC版本还指定了信标帧还包括称为信标组参数的信息。在本发明的实施例中，可以修改最初的MBOA MAC版本的信标组参数，以包括有关信标周期长度的信息。
因此，图6A是根据本发明的实施例修改的信标周期参数600的示意图。诸如DEV 102的设备可以发送参数600。如图6所示，参数600可以包括MAC地址字段602、DEVID字段604、时隙序号字段606、以及MAS数量字段608。字段602、604和606由最初的MBOAMAC版本指定。然而，字段608是保留用于传送与由发送设备使用的信标周期内的MAS时隙数量有关的信息的附加字段。
MAC地址字段602识别发送信息元素的设备的MAC地址。如图6A所示，字段602长度为8个八位字节。DEVID字段604提供发送信息元素的设备的设备ID。这个字段长度为2个八位字节。时隙序号字段606识别其中发送信标帧的信标组的信标时隙。这个字段长度为1个八位字节。
字段608识别发送设备使用的信标周期的信标周期长度(即，MAS时隙的数量)。这个字段的长度可以是1个八位字节。字段608示例性格式在图6B中示出。在这种格式下，3位的子字段610用于指示由发送设备采用的MAS的数量并且可以以各种方式编码。与子字段610相邻的是一个5位的子字段612，它保留用于各种不同的使用。因此，子字段612可以用于传送如上所述的诸如请求改变以及不接受位的信息。
如上所述，本发明的各方面保留了信标时隙(例如，信标周期的第一个MAS的信标时隙)用于共享网络信息。这个保留的时隙可以提供各种特征，例如，如果一个设备不能找到空闲信标时隙，则其可以在为信标组中的设备保留的时隙期间发送请求，以增大信标周期长度。同样，这个保留的信标时隙还可以用于请求有关设备和其它超帧配置有关目的的信息。在本发明的实施例中，例如，这种信息能包括与在超帧内初始化第二个信标周期有关的信息以及其它影响当前或后续超帧的信息。
使用这种信息，设备可以减少信标组中的MAS的数量。在实施例中，这种减少在某种情况发生时执行。这种情况的例子是在设备或它的邻近设备(参见BPOIE)尚未接收到预定数量的超帧的最高信标周期的MAS期间发送的任何信标。这个预定的数量可以是具有名称的系统参数，诸如“mMaxLostBeacons”。
除了上述特征，设备还可以使用保留的信标时隙以创建新的信标组。当这样做时，设备可以为新的信标组选择和指定适当数量的MAS。
图7和8是根据本发明的实施例，示出了使用保留的信标时隙以调整在信标周期内的时隙数量的示意图。这些图指明了MAS时隙，其中阴影表示空闲时隙。图7是示出了保留信标时隙用于增加信标周期内的信标时隙数量的示意图。特别地，图7示出了具有6个信标时隙7041-7046的信标周期702a。
信标时隙7041保留用于涉及信标周期调整的通信。因此，在时隙7041中，设备发送新的MAS请求706。响应于这个请求，下一超帧中的下一个信标周期702b包括9个信标时隙7041-7049。在这些时隙中，时隙7048和7049是空闲的。然而，信标周期702b中的时隙7047由发送新的MAS请求706的设备保留。
在本发明的实施例中，除了时隙7041的其它时隙可以保留用于涉及信标周期调整的通信。例如，时隙7042和7043可以保留用于这个目的。
图8是示出了用于连续信标周期的信标时隙数量的减少的示意图。特别地，图8示出了具有9个信标时隙8041-8049的信标周期802a。在这些时隙中，时隙8046-8049是空闲的。因此，下一超帧中的下一个信标周期802b只有6个信标时隙8041-8046。这种缩减可以通过在信标时隙8041期间发送的信息发生。
如图8所示，信标周期802b的信标时隙8045和8046是空闲的。因此，占用该信标周期的设备的数量已经改变。然而，设备数量上的改变并不是必须要求发生信标时隙数量的改变。
如上所述，在信标周期内的第一个MAS内保留信标时隙允许不同的设备使用不同长度的信标周期。因此，图9是示例性网络拓扑的示意图，其中不同的设备(节点)使用不同数量的信标时隙。另外，该拓扑图示意了保留特定信标时隙用于邻近设备以及邻近设备的邻近设备。
各种操作可以使用由本发明的实施例提供的保留信标时隙。例如，图3中的操作可以以这些实施例方式执行。然而，在这些实现上，步骤310和312包括生成和发送保留信标时隙中的消息。这个消息可以指示增加或减少分配给相应的信标组的信标时隙的数量(如MAS的数量)。
因此，设备(如图5中的设备)可以经过无线传输媒体接收多个信标消息；基于所接收的信标消息确定用于一个或多个设备组的信标时隙的数量；以及发送消息以分配所确定的信标时隙数量到该组。这个消息在信标周期的始端出现的第一个媒体接入时隙(MAS)中的保留信标时隙期间发送。另外，这个消息可以指示增加或减少信标时隙的数量。所确定的信标时隙数量可以基于网络(自组织网络)中设备的数量。
IX.结论
虽然已经在上文描述了本发明的各种实施例，应当理解的是，仅仅是通过例子的方式介绍了它们，且不受限制。因此，对相关领域的技术人员明显的是，可以做各种形式和细节上的改变而不偏离本发明的精神和范围。由此，本发明的延伸和范围不应该受限于任何上文所描述的示例性实施例，而是仅应该根据以下的权利要求书及其等同物来定义。
例如，在此包含的表格提供作为例子。由此，其它列表值、映射、编码类型都在本发明的范围之内。同样地，也可在不同于MBOA MAC的其它通信环境中使用本发明。

Claims (18)

1.一种无线通信系统，包括：
构成组的多个节点，其被配置以便利用超帧的重复模式进行无线通信，每个所述超帧包括至少一个信标周期，在所述信标周期期间，所述多个节点中的每个节点被配置以便传输包括信标周期长度值的信标消息，其至少指示由发送信标传输的节点宣告给所述组的信标时隙的数量，以便维护所述组中多个节点之间的协调；
其中所述多个节点被进一步配置以便在所述至少一个信标周期的始端出现的第一个媒体接入时隙MAS中的至少一个信标调整时隙中传输对信标周期调整的指示，所述至少一个信标调整时隙是专用的，以便使得所述组中多个节点中的任何一个节点均能够在所述至少一个信标调整时隙内发送信标传输，用于调整宣告给所述组的信标时隙的数量。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个信标调整时隙保留用于增加为所述超帧内的信标所分配的MAS的数量。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个信标调整时隙保留用于增加所述超帧内的信标时隙的数量。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个信标调整时隙保留用于增加所述至少一个信标周期内的信标时隙的数量。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个信标调整时隙保留用于减少为所述超帧内的信标分配的MAS的数量。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个信标调整时隙保留用于减少所述超帧内的信标时隙的数量。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个信标调整时隙保留用于减少在所述至少一个信标周期内的信标时隙的数量。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个节点使用无线超宽带UWB信号通信。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述信标时隙用于基于所述多个节点的数量，动态调整所述超帧内的信标时隙的数量。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述信标时隙用于基于所述多个节点的数量，动态调整为所述超帧内的信标分配的MAS的数量。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个节点形成自组织网络。
12.一种无线通信设备，包括：
配置用于通过无线传输媒体接收来自一组两个或更多设备的多个信标消息的接收机，所述一组两个或更多设备被配置用于利用超帧的重复模式进行无线通信，每个所述超帧包括至少一个信标周期，在所述信标周期期间，所述两个或更多设备中的每个设备被配置以便传输包括信标周期长度值的信标消息，其至少指示由发送信标传输的设备宣告给所述组的信标时隙的数量，所述信标维护所述组中设备之间的协调；
配置用于基于所接收的信标消息，为所述组确定信标时隙的数量的控制器，所述组包括所述无线通信设备；以及
配置用于发送生成的消息以宣告所确定的信标时隙的数量到所述组的发射机；
其中所述生成的消息在信标周期的始端出现的第一个媒体接入时隙MAS中的信标调整时隙期间发送，所述信标调整时隙是专用的，以便使得所述组中的任何一个设备均能够在所述信标调整时隙内发送信标传输，用于调整宣告给所述组的信标时隙的数量。
13.根据权利要求12所述的无线通信设备，其中所述生成的消息指定增加当前分配给所述设备组的信标时隙的数量。
14.根据权利要求12所述的无线通信设备，其中所述生成的消息指定减少当前分配给所述设备组的信标时隙的数量。
15.根据权利要求12所述的无线通信设备，其中所述接收机配置用于接收超宽带UWB信号，并且所述发射机配置用于发送UWB信号。
16.一种无线通信方法，包括：
(a)通过无线传输媒体接收来自一组两个或更多设备的多个信标消息，所述一组两个或更多设备被配置用于利用超帧的重复模式进行无线通信，每个所述超帧包括至少一个信标周期，在所述信标周期期间，所述两个或更多设备中的每个设备被配置以便传输包括信标周期长度值的信标消息，其至少指示由发送信标传输的设备宣告给所述组的信标时隙的数量，所述信标维护所述组中设备之间的协调；
(b)基于所接收到的信标消息，为所述一组设备确定信标时隙的数量；以及
(c)发送消息以宣告所确定的信标时隙的数量到所述组，其中所述消息在信标周期的始端出现的第一个媒体接入时隙MAS中的信标调整时隙期间发送，所述信标调整时隙是专用的，以便使得所述组中的任何一个设备均能够在所述信标调整时隙内发送信标消息，用于调整宣告给所述组的信标时隙的数量。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述消息指定增加当前分配给所述设备组的信标时隙的数量。
18.根据权利要求16的所述方法，其中所述消息指定减少当前分配给所述设备组的信标时隙的数量。
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