CN102804683B - 用于无线个域网装置的操作方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于装置的操作方法，其使得能够使用信道跳变序列来按照某一间隔进行周期性跳变，以用于改善在基于单一频率的信道接入方案中产生的RF可靠性的恶化。

Description

用于无线个域网装置的操作方法
技术领域
本发明涉及一种无线个域网(WPAN)，且更具体地，涉及一种用于在无线多跳环境中操作装置的方法。
背景技术
IEEE802.15.4媒体接入控制(MAC)系统是用于在基于低功率的无线传感器网络(WSN)系统中实现实时高可靠性服务的最有代表性的技术。IEEE802.15.4MAC系统构成具有从个域网协调器(PNC)开始的树结构的网络，根据调度方法来向每个节点分配独立活动持续时间，并且在对应的活动持续时间期间支持通信。
当每个节点传送信标时，将活动持续时间称作出局(outgoing)超帧持续时间(OSD)。当父节点在树结构中传送信标时，将活动持续时间称作入局(incoming)超帧持续时间(ISD)。将相邻节点的OSD调度为在时间上不重叠，以便避免信标冲突。
在竞争接入时段(CAP)期间，节点基本上使用具有冲突避免的载波感测多点接入(CSMA-CA)来接收数据，以便与父节点进行通信。当节点在基于信标的操作模式中期望信道接入时，在所指定的时隙期间，子节点可以使用基于调度的信道接入。更具体地，能够与PNC执行一跳通信的节点接收受保证时隙(GTS)，并且执行调度数据通信。为此，能够与PNC直接通信的节点通过发送GTS请求帧来指示出它们需要独立时间，并且PNC通过使用信标来传送是否分配时间。
然而，由于IEEE802.15.4MAC系统在使用链路的持续时间中使用单一频率，所以容易受到具有相同射频(RF)频带的干扰信号影响，并且难以可变地调度通信链路带宽。此外，由于IEEE802.15.4MAC系统使用树拓扑，所以可能在父节点与子节点之间进行通信，但是不可能在子节点之间进行通信。
发明内容
技术问题
本发明提供了一种用于操作装置的方法，其能够使用信道跳变序列来对预定的间隔进行周期性跳变，以便改善由基于单一频率的信道接入所引发的低射频(RF)可靠性。
技术解决方案
根据本发明的一方面，提供了一种用于操作无线个域网(WPAN)装置的方法，该方法包括：生成用于允许该WPAN装置请求到协调器的关联的关联请求原语(primitive)，其中，该关联请求原语包括：第一参数，指示出信道跳变序列的偏移值；以及第二参数，指示出默认信道跳变序列的使用。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作WPAN装置的方法，该方法包括：生成用于指示出关联请求命令的接收的关联指示原语，其中，该关联指示原语包括：第一参数，指示出信道跳变序列的偏移值；以及第二参数，指示出默认信道跳变序列的使用。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作WPAN装置的方法，该方法包括：生成用于发起对于关联指示原语的响应的关联响应原语，其中，该关联响应原语包括：第一参数，指示出信道跳变序列的偏移值；第二参数，指示出该信道跳变序列的长度；以及第三参数，指示出由下一更高层(NHL)设置的逻辑信道编号的序列。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作WPAN装置的方法，该方法包括：生成用于向发起装置的NHL通知关联请求是否成功的关联确认原语，其中，该关联确认原语包括：第一参数，指示出信道跳变序列的偏移值；第二参数，指示出该信道跳变序列的长度；以及第三参数，指示出NHL所设置的逻辑信道编号的序列。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作WPAN装置的方法，该方法包括：生成定义了用于向WPAN装置通知在正常操作条件下接收到信标的时间的方法的指示原语，其中，该指示原语包括：包含信道跳变规范的描述的参数。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作WPAN装置的方法，该方法包括：接收用于允许向PAN协调器或目的装置传送隙分配请求的请求原语；以及根据在该请求原语中包括的标志信息，来向隙分配应用包括信道适配模式和信道跳变模式的信道分集。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作WPAN装置的方法，该方法包括：生成包括与所接收到的信标有关的描述符的开始请求原语，其中，该描述符包括：第一元素，指示出默认信道跳变序列的使用；第二元素，指示出信道跳变序列的长度；第三元素，指示出NHL所设置的逻辑信道编号的序列；第四元素，指示出该信道跳变序列的偏移值；第五元素，指示出用于指示是否使用对应信道偏移的信道偏移位图的长度；以及第六元素，包括该信道偏移位图。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作WPAN装置的方法，该方法包括：生成信标帧，其中，该信标帧包括指示出其中分布式同步多信道扩展(DSME)在包括信道适配模式或信道跳变模式的信道分集模式中操作的模式的字段。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作WPAN装置的方法，该方法包括：生成对于关联请求命令的关联响应命令帧，其中，该关联响应命令帧包括：包含信道跳变序列偏移复制的关联状态字段。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作WPAN装置的方法，该方法包括：生成关联请求命令帧，其中，该关联请求命令帧包括：信道偏移字段，包含期望对于PAN的关联的非关联装置的偏移值。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作WPAN装置的方法，该方法包括：生成关联响应命令帧，其中，该关联响应命令帧包括：如果PAN在信标使能模式和信道跳变模式中进行操作，则信道跳变序列长度字段，指示出在PAN中使用的信道跳变序列的长度；以及信道跳变序列字段，指示出在该PAN中使用的该信道跳变序列。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作WPAN装置的方法，该方法包括：生成包括DSME特性字段的握手命令帧，其中，该DSME特性字段包括：信道分集模式子字段，指示出信道适配模式或信道跳变模式。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作WPAN装置的方法，该方法包括：在干扰范围内，选择与其他装置的信道偏移值不同的信道偏移值，以便防止该相同信道被其他装置所使用；以及在包括多个超帧的多超帧的所有隙中重复用于反映信道偏移的信道跳变序列。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作WPAN装置的方法，该方法包括：接收信标帧；将PAN描述符的信道分集规范字段的值重建(renew)为该信标帧的信道分集规范字段的值；通过确认原语来向NHL传送该信道分集规范字段的值；以及将MACPAN信息基(PIB)的信道偏移位图重建为该信标帧的信道分集规范字段的值。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作WPAN装置的方法，该方法包括：如果PAN使用DSME和信道跳变模式，则在请求原语中重建DCH描述符(DCHDescriptor)参数的值，其中，该重建步骤在MAC子层中执行。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作WPAN装置的方法，该方法包括：如果在PAN中使用DSME和信道跳变模式，则设置信标帧的信道分集规范字段，其中，该设置步骤通过MAC子层来执行；以及将MACPIB属性设置为指示出在1跳相邻装置中可用的信道偏移的信道偏移位图字段的值。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作WPAN装置的方法，该方法包括：将信道跳变序列映射到用于物理层(PHY)频率跳变(FH)的逻辑信道编号；以及在PHY-FH中使用与MAC跳变序列的逻辑信道编号对应的信道跳变序列。
本发明的效果
根据本发明，使用信道跳变序列来周期性地执行跳变，这导致了信道分集增益，由此改善了通信的可靠性。
此外，装置共享该信道跳变序列，使得除了树形结构以外支持网状结构，并因而，装置基于信道状态和系统资源来选择最优的中继装置，由此使得延迟时间最小化。较高层能够根据网状结构来选择多中继路径，这导致了信道分集增益。
使用三向握手来解决由于装置的信道跳变序列的专有性(monopoly)所导致的网络可扩展性的问题。分散类型时隙分配方法能够解决由于由集中式调度所引发的特定装置的复杂性和计算功耗而导致的装置寿命减少问题，并且能够通过去除特定节点对于形成链路的确定的依赖性来改善网络稳定性。
偏移管理使得可能形成星形拓扑，并因而，使用IEEE802.15.4MAC系统的装置在网络中可以彼此兼容。
附图说明
通过参考附图来详细描述本发明的示范实施例，本发明的上面以及其他特征和优点将变得更加明显，其中：
图1是根据本发明实施例的、媒体接入控制(MAC)子层管理实体(MLME)-关联(ASSOCIATE)请求原语的一些参数的表格；
图2是根据本发明实施例的、MLME-关联指示原语的一些参数的表格；
图3是根据本发明实施例的、MLME-关联响应原语的一些参数的表格；
图4是根据本发明实施例的、MLME-关联确认原语的一些参数的表格；
图5是根据本发明实施例的、MLME-分布式同步多信道扩展(DSME)-开始(START)请求原语的一些参数的表格；
图6是根据本发明实施例的、MLME-DSME开始请求原语的DCH描述符参数的表格；
图7是根据本发明实施例的、MLME-DSME-信标(BEACON)-通知(NOTIFY)指示原语的一些参数的表格；
图8是根据本发明实施例的、多超帧(multi-superframe)的格式；
图9是根据本发明实施例的、信标帧的格式；
图10是在图9的信标帧中包括的DSME超帧规范字段的详细格式；
图11是在图9的信标帧中包括的信道跳变规范字段的详细格式；
图12是根据本发明实施例的、关联响应命令帧的关联状态字段的表格；
图13是根据本发明实施例的、DSME-关联请求命令帧的格式；
图14是图13的DSME-关联请求命令帧的容量(capacity)信息字段的详细格式；
图15是根据本发明实施例的、DSME-关联响应命令帧的格式；
图16是根据本发明实施例的、DSME握手命令帧的格式；
图17是图16的DSME握手命令帧的DSME特征字段的详细格式；
图18是根据本发明实施例的、时隙分配位图(TAB)子块的格式；
图19A和19B是用于解释根据本发明实施例的、在物理层中执行的信道跳变方法的图；
图20是根据本发明实施例的、逻辑信道编号的表格；
图21是使用图20的逻辑信道编号的物理层(PHY)信道跳变序列的表格；
图22是根据本发明实施例的、一些MAC基于个域网(PAN)信息(PIB)的属性的表格；
图23是图示了根据本发明实施例的、使用偏移值的单一跳变序列的重新使用的图；
图24是根据本发明实施例的、用于在装置中接收MLME-DSME请求原语的操作的流程图；
图25是根据本发明实施例的、用于使用信道跳变偏移值来操作信道跳变序列的方法的流程图；
图26是根据本发明实施例的、用于处理关联请求和响应命令帧的操作的流程图；以及
图27是根据本发明实施例的、用于使用逻辑信道编号来操作PHY信道跳变序列的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将通过参考附图解释本发明的示范实施例，来详细地描述本发明。
本发明使用信道适配方法和信道跳变方法作为信道分集方法。信道适配方法不改变当前正在使用的信道，除非所接收信号的质量下降为低于所建立的阈值，而信道跳变方法根据预先定义的信道跳变图案来每个时隙地切换信道。通过下一更高层(NHL)来建立信道跳变图案(即，信道跳变序列)。
个域网(PAN)操作模式包括信标使能模式和非信标使能模式。在分布式同步多信道扩展(DSME)结构(即，信标使能模式中的增强型受保证时隙(EGTS))上实现信道适配方法和信道跳变方法。
作为服务用户与服务提供者之间的服务来定义原语，该原语包括作为请求、指示、响应、和确认的四种类型。将描述根据本发明的与装置的操作相关的原语，并且每个原语可以包括在本发明中没有描述的各种传统参数。装置可以为了其目的而生成和使用每个原语。
图1是根据本发明实施例的、媒体接入控制(MAC)子层管理实体(MLME)-关联请求原语的一些参数的表格。参考图1，MLME-关联请求原语允许装置请求与协调器的关联，并且用于向MAC层传输对于装置的NHL的关联请求。MLME-关联请求原语包括信道偏移(ChannelOffset)参数、信道序列请求(ChannelSequenceRequest)参数等。
信道偏移参数指示出装置所期望的信道跳变序列的偏移值。
信道序列请求参数指示出默认信道跳变序列的使用。如果信道序列请求参数是“1”，则信道序列请求参数向其协调器请求信道跳变序列。
图2是根据本发明实施例的、MLME-关联指示原语的一些参数的表格。参考图2，MLME-关联指示原语用于向NHL指示出关联请求命令的接收。MLME-关联指示原语包括信道偏移参数、信道序列请求参数等。
信道偏移参数和信道序列请求参数与参考图1所描述的相同，并因而，这里将不重复其描述。
图3是根据本发明实施例的、MLME-关联响应原语的一些参数的表格。参考图3，MLME-关联响应原语用于发起对于MLME-关联指示原语的响应。MLME-关联响应原语包括信道偏移参数、信道跳变序列长度(ChannelHoppingSequenceLength)参数、信道跳变序列(ChannelHoppingSequence)参数等。
信道偏移参数指示出信道跳变序列的偏移值。
信道跳变序列长度参数指示出信道跳变序列的长度。
信道跳变序列参数指示出NHL所设置的逻辑信道编号的序列。如果在发起装置所做出的关联请求中信道序列请求参数是1，则设置信道跳变序列参数的值。PAN协调器选择当建立PAN时要使用的序列。
图4是根据本发明实施例的、MLME-关联确认原语的一些参数的表格。参考图4，MLME-关联确认原语用于向发起装置的NHL通知关联请求是否成功。
MLME-关联确认原语包括信道偏移参数、信道跳变序列长度参数、信道跳变序列参数等。信道偏移参数、信道跳变序列长度参数和信道跳变序列参数与参考图3所描述的相同，并因而，这里将不重复其描述。
信道分集的两种模式经由DSME握手命令来分配DSME隙。信道跳变使用DSME时隙分配位图(TAB)来在装置之间交换信道和DSME隙使用。
现在，将参考图24来更详细地描述当接收MLME-DSME-GTS请求原语时、装置的操作。如果源装置的MLME接收MLME-DSME-GTS请求原语(操作S251)，则MLME生成用于执行DSME分配的DSME握手命令帧(操作S252)。此时，将DSME握手命令帧的DSME特性字段的特性类型子字段设置为“1”(即，DSME分配)，并且将DSME握手类型子字段设置为“1”(即，DSME请求)。源装置的MLME向目的装置传送DSME握手命令帧。
图5是根据本发明实施例的、MLME-DSME-开始请求原语的一些参数的表格。图6是根据本发明实施例的、MLME-DSME-开始请求原语的DCH描述符参数的表格。
使用MLME-DSME-开始请求原语用于构成使用PAN协调器的新的PAN，或用于指定在装置接入新的网络之后MAC操作必需的所建立的值。
参考图6，DCH描述符参数包括默认序列标志(DefaultSequenceFlag)元素、信道跳变序列长度元素、信道跳变序列元素、信道偏移元素、信道偏移位图长度(ChannelOffsetBitmapLength)元素、信道偏移位图(ChannelOffsetBitmap)元素等。
默认序列标志元素指示出默认信道跳变序列的使用。如果默认序列标志元素具有值“1”，则使用默认的信道跳变序列，并且当与PAN关联时，该装置不请求信道跳变序列。
信道跳变序列长度元素指示出信道跳变序列的长度。信道跳变序列元素指示出NHL所建立的逻辑信道编号的序列。PAN协调器选择当建立PAN时要使用的序列。
信道偏移元素指示出信道跳变序列元素的偏移值。
信道偏移位图长度元素指示出信道偏移位图元素的长度。
信道偏移位图序列的比特值指示出当前是否正在使用对应的信道偏移。如果当前正在使用对应的信道偏移，则将比特值设置为“1”，并且如果不是这样，则将比特值设置为“0”。例如，如果信道偏移位图长度元素的值是16，并且当前正在使用第1、第2和第4信道偏移，则信道偏移位图元素的序列是“0110100000000000”。
图7是根据本发明实施例的、MLME-DSME-信标-通知指示原语的一些参数的表格。参考图7，MLME-DSME-信标-通知指示原语定义了用于向装置通知在正常操作条件下接收到信标的时间的方法。MLME-DSME-信标-通知指示原语包括信道跳变规范(ChannelHoppingSpecification)参数。
信道跳变规范参数指示出信道跳变规范。
图8是根据本发明实施例的多超帧的格式。参考图8，多超帧包括多个超帧，其每一个包括信标时段、竞争接入时段(CAP)、和竞争空闲时段(CFP)。
在信标时段期间传送信标帧。接收到信标的装置收听用于时间同步的时间信息、用于构成和维护网络的信息、诸如信道跳变偏移值之类的频率资源信息等。
CAP包括用于接收受保证时隙(GTS)或通知所分配的GTS等的控制信号。尽管在CAP期间执行GTS调度，但是在CAP期间交换与单一紧急消息或无效(inefficient)调度消息有关的数据。
向CFP分配GTS。CFP的时隙用于使用信道适配方法或信道跳变方法来交换数据帧。如图9所示地执行信道跳变方法，其中根据所确定的跳变序列来在时隙单元中执行信道跳变。跳变序列的长度一般大于在单一超帧中GTS的数目。如果在GTS时段期间要跳变的序列没有结束，则该序列在下一超帧中的GTS中跳变。
如果要在特定时隙中跳变的信道是跳变序列中的最后一个，则要在下一时隙中跳变的信道是跳变序列的第一值。即，通过单一跳变序列的循环移位来获得要在特定时隙中使用的信道。
可以在单一网络中使用多个信道跳变序列。可以根据构成网络的需求，而在具有多个装置的子网单元中重新使用每个信道跳变序列。在此方面，将包括共享单一跳变序列的多个装置的网络称作子网。为了避免跳变序列管理的复杂性，在单一子网中共享相同的跳变序列。期望跳变序列的正交性的装置重新使用该跳变序列作为相同跳变序列中的不同偏移值。
在信道跳变模式中(即，参考图11，如果信标帧的信道分集模式是“1”)，DSME-GST隙使用不同的信道。将在每个DSME隙中使用的一系列信道称作信道跳变序列。相同的信道跳变序列在多超帧中的整个DSME隙上重复。为了使得由于相同通信信道而导致的干扰信号的影响最小化，装置可以选择信道偏移值，以用于防止在RF干扰信号的范围内的装置之间使用相同的信道。此外，如果具有单一信道跳变序列的PAN中的装置具有不同的信道跳变偏移值，则由于时间和频率之间的正交性，所以所述装置可以在给定的DSME隙中接入不同的信道。
更详细地，参考图25(其是根据本发明实施例的、用于使用信道跳变偏移值来操作信道跳变序列的方法的流程图)，使用单一信道跳变序列的PAN或子网的装置选择与其他装置的信道偏移值不同的信道偏移值(操作S261)。该装置基于所选择的信道偏移值来在多超帧中的整个DSME-GST隙上重复信道跳变序列(操作S262)。
现在，将描述用于在信道跳变模式中调度信道和DSME隙的示例。信道跳变序列是{1，2，3，4，5，6}，并且两个装置的信道跳变偏移值分别是0和2。用于具有信道跳变偏移值“0”的装置的DSME隙(时隙，信道)是(1，1)、(2，2)、(3，3)、(4，4)、(5，5)、(6，6)、(7，1)、(8，2)和(9，3)。类似地，用于具有信道跳变偏移值“2”的装置的DSME隙(时隙，信道)是(1，3)、(2，4)、(3，5)、(4，6)、(5，1)和(6.2)。因而，可以防止两个装置使用单一隙中的相同信道。
根据下面的等式1来确定给定DSME-GST隙索引i中的信道编号C。
[等式1]
C(i)＝CHSeq([i+CHOffset+BSN)％CHSeqLength])
C(i)＝CHSeq([(i+CHOffset+BSN)％CHSeqLength])
其中，CHSeq[j]表示所使用的信道跳变序列中的第j信道编号，CHOffset(CH偏移)表示信道偏移值，BSN表示信标序列编号，并且CHSeqLength(CHSeq长度)表示信道跳变序列的长度。
根据下面的等式2来确定多超帧中的整个DSME-GTS隙的数目NoSlot(No时隙)。
[等式2]
如果CAP减少字段的值(valeu)是“0”，则NoSlot＝(7*2(MO-SO))个时隙。
如果CAP减少字段的值是“1”，则NoSlot＝(15*2(MO-SO))个时隙。
其中，MO表示对视为单一多超帧的超帧组进行激活的时间段的长度，并被包括在下面将描述的信标帧(图9和10)中，并且SO表示在MAC基于PAN信息(PIB)的属性之中的mac超帧顺序(macSuperframeOrder)、和超帧的长度。
图9是根据本发明实施例的信标帧的格式。参考图9，信标帧包括MAC报头(MHR)、MAC有效载荷、和MAC脚标(footer)(MFR)。
MAC报头包括帧控制字段、序列编号字段、寻址字段、辅助安全报头。MAC有效载荷包括超帧规范字段、未决(pending)地址字段、DSME超帧规范字段、信道跳变规范字段、时间同步规范字段、信标位图字段、信标有效载荷字段。MFR包括帧检查序列(FCS)。
MAC报头、MFR、MAC有效载荷的超帧规范字段、未决地址字段、时间同步规范字段、和信标有效载荷字段与传统的信标帧格式相同，并因而，这里将不重复其详细描述。将描述根据本发明的新添加的或改变的字段。
图10是在图9的信标帧中包括的DSME超帧规范字段的详细格式。参考图10，DSME超帧规范字段包括多超帧顺序(MO)子字段、CAP减少标志子字段、嵌入式CAP/CFP标志子字段、信道分集模式子字段、CAP索引子字段、子隙编号子字段、组ACK(GACK)标志子字段、扩展CFP(ECFP)开始隙长度子字段、和ECFP开始隙子字段。
MO字段指示出对视为单一多超帧的超帧组进行激活的时间段的长度。
如果CAP减少是可能的，则将CAP减少标志子字段设置为“1”，并且如果CAP减少是不可能的，则将它设置为“0”。如果使用了嵌入式CAP，则将嵌入式CAP/CFP标志子字段设置为“0”。CAP索引子字段指示出在下一CAP开始之前超帧的编号。
子隙编号子字段指示出在隙中划分的子隙的编号。
信道分集模式子字段指示出信道分集的类型。如果信道分集模式子字段具有值“0”，则DSME在信道适配模式中进行操作。如果信道分集模式子字段具有值“1”，则DSME在信道跳变模式中进行操作。如果信道分集模式子字段具有值“0”，则图10所示的信标帧的信道跳变规范字段不具有值。
GACK标志子字段指示出传送装置是否使用DSME多帧结构。ECFP开始隙长度子字段指示出ECFP开始子字段的长度。ECFP开始隙子字段指示出GACK帧传送时隙编号。
图11是在图9的信标帧中包括的信道跳变规范字段的详细格式。参考图11，根据信道分集模式子字段的值，可以将或可以不将信道跳变规范字段包括在信标帧中。
在信标帧中包括的信道跳变规范字段包括默认序列标志子字段、信道偏移子字段、信道偏移位图长度子字段、和信道偏移位图子字段。
如果信标帧的DSME超帧规范字段的信道分集模式子字段具有值“1”，则在信标帧中包括图11的信道跳变规范字段。
默认序列标志子字段指示出默认信道跳变序列的使用。如果默认序列标志子字段具有值“1”，则默认序列标志子字段通过信标帧来通知使用了默认信道跳变序列。
信道偏移子字段描述了装置的信道跳变偏移值。
信道偏移位图长度子字段描述了信道偏移位图子字段的长度。
信道偏移位图子字段指示出在相邻的装置中信道跳变偏移值的占用，并且在位图中表达。如果相邻的装置已经占用对应信道跳变偏移值，则将每个比特设置为“1”，而如果相邻的装置没有占用对应信道跳变偏移值，则将每个比特设置为“0”。
例如，“1100100...0”的信道偏移位图指示出相邻装置使用了0、1和4的信道跳变偏移值。在此方面，信道偏移位图中的第i比特对应于第(i-1)信道偏移值。信道偏移位图子字段的长度变化，并且通过在信道偏移位图长度子字段中规定的值来定义。
将PAN描述符(PANDescriptor)的信道跳变规范字段的值更新到所接收的信标帧的信道分集规范。
通过MLME-扫描确认(SCAN.confirm)原语来将信道跳变规范字段的值传送到NHL。MLME-扫描确认原语在IEEE802.15.4-2006中定义，并因而，这里将不重复其详细描述。
将MACPIB属性之中的mac信道偏移位图(macChannelOffsetBitmap)的值重建为所接收信标的信道偏移子字段(参考图11)的值。例如，如果将信道偏移设置为0x01，则将与信道对应的mac信道偏移位图的值设置为“1”。此外，mac信道偏移位图的值指示出1跳的相邻装置使用该信道偏移值。
如果PAN使用DSME和信道跳变模式(即，如果信道分集模式(ChannelDiversityMode)是“1”)，则MAC子层的MACPIB属性重建DCH描述符参数的值。
当在PAN中使用DSME和信道跳变模式时(即，如果信道分集模式是“1”)，MAC子层设置信标帧的信道分集规范字段。将MACPIB属性之中的mac信道偏移位图的值设置为指示出1跳相邻装置所使用的信道偏移的mac信道偏移位图的值。
图12是根据本发明实施例的关联响应命令帧的关联状态字段的表格。参考图12，关联响应命令帧的关联状态字段指示出关联成功、PAN关联否决(具体地，信道跳变序列偏移重复子字段)等。当利用协调器装置的j跳相邻装置所使用的偏移来复制用于请求关联的装置所设置的信道偏移时，使用信道跳变序列偏移复制来向用于请求关联的装置通知这种复制。向用于请求关联的装置通知1跳相邻装置正在使用该偏移。
参考图26，当装置接收关联请求命令帧(操作S271)时，该装置响应于关联请求命令帧来生成包括关联状态字段的关联响应命令帧(操作S272)，并且传送所生成的关联响应命令帧(操作S273)。关联请求命令帧或关联响应命令帧是MAC命令帧，并具体地，将参考图13至15来描述DSME关联请求命令帧和DSME关联响应命令帧。如果源装置生成图13的DSME关联请求命令帧并且将它传送到目的装置，则接收到DSME关联请求命令帧的目的装置生成图15的DSME关联响应命令帧，并且将它传送到源装置。
图13是根据本发明实施例的DSME-关联请求命令帧的格式。图14是图13的DSME-关联请求命令帧的能力(capability)信息字段的详细格式。
参考图13，DSME-关联请求命令帧包括MHR字段、命令帧标识符字段、能力信息字段、和信道偏移字段。
将信道偏移字段设置为期望到PAN的关联的未关联装置的偏移值。通过NHL来规定该偏移值。将参考图15来描述该能力信息字段。其他子字段与传统的关联请求命令格式相同，并因而，这里将不重复其描述。
参考图14，DSME-关联请求命令帧的能力信息字段包括替换PAN协调器子字段、装置类型子字段、电源子字段、当空闲时接通接收机字段、信道序列请求子字段、保留子字段、安全能力子字段、和地址分配子字段。
信道序列请求子字段具有1比特的长度，并且当PAN在信标使能模式和信道跳变模式中进行操作时，将该子字段设置为“1”。其他子字段与传统的关联请求命令格式相同，并因而，这里将不重复其描述。
图15是根据本发明实施例的DSME-关联响应命令帧的格式。参考图15，DSME-关联响应命令帧包括MHR字段、命令帧标识符字段、短地址字段、关联状态字段、信道跳变序列长度字段、和信道跳变序列字段。
如果PAN在信标使能模式和信道跳变模式中进行操作，则信道跳变序列长度字段指示出在PAN中使用的信道跳变序列的长度。通过信道跳变序列长度字段来定义信道跳变序列字段的长度。如果PAN在信标使能模式和信道跳变模式中进行操作，则信道跳变序列字段指示出在PAN中使用的信道跳变序列。其他子字段与传统的关联响应命令格式相同，并因而，这里将不重复其描述。
图16是根据本发明实施例的DSME握手命令帧的格式。图17是图16的DSME握手命令帧的DSME特性字段的详细格式。
参考图16，DSME握手命令帧包括MHR字段、命令帧标识符字段、和DSME特性字段。MHR字段和命令帧标识符字段与传统的DSME握手命令帧格式相同，并因而，这里将不重复其详细描述。
参考图17，DSME握手命令帧的DSME特性字段包括信道分集模式子字段、DSME长度子字段、DSME指导(direction)子字段、DSME特性类型子字段、DSME握手类型子字段、优先化信道接入子字段、DSME描述符子字段、和DSME分配位表(ABT)规范子字段。
信道分集模式子字段具有1比特的长度，并且在信道适配模式中被设置为“0”，而在信道跳变模式中被设置为“1”。
DSMEABT规范子字段包括DSMEABT子块长度子字段、DSMEABT子块索引子字段、和DSMEABT子块子字段。DSMEABT子块长度子字段指示出单位DSMEABT子块的长度。DSMEABT子块索引子字段通知在全部ABT中ABT子块的开始。DSMEABT子块包括分配位图表格的子块。
其他字段与传统的DSME握手命令帧格式相同，并因而，这里不重复其详细描述。
图18是根据本发明实施例的时隙分配位图(TAB)子块的格式。参考图18，当使用信道跳变模式来获得信道分集增益时，即当信道分集模式子字段具有值“1”时，在握手处理期间使用TAB，而不是DSMEABT，以便在两个装置之间分配时隙。TAB的位图指示出对应DSME隙的使用。如果分配对应隙用于传送(Tx)或接收(Rx)，则将TAB的位图设置为“1”。如果对应隙是可用的，则将TAB的位图设置为“0”。与信道适配类似地，DSMEABT子块索引和DSMEABT子块长度指示出TAB子块的开始位置和长度。此外，交换全部TAB的子块用于调度。
图19A和19B是用于解释根据本发明实施例的在物理层中执行的信道跳变方法的图。在物理层中执行的信道分集方法和信道跳变方法可以共存。在MAC和物理层(PHY)中执行的信道跳变方法之间的基础差异是在协议数据单元(PPDU)的传送期间是否切换信道。参考图19A，在MAC信道跳变(MAC-CH)结构中，在不同的频率信道中传送PPDU。参考图19B，在PHY信道跳变结构(PHY-FH)中，将PPDU分割为片段，并且在具有不同频率信道的子时隙中传送这些片段。
例如，假设MAC-CH信道跳变序列是{1，2，3，4}。在传送第一PPDU之前，PHY设置根据用于MAC-CH和PHY-FH的信道跳变序列所获得的物理信道信息。PHY不能确定用于传送帧的信道，并因而，本发明引入了逻辑信道编号构思。
图20是根据本发明实施例的逻辑信道编号的表格。参考图20，该表格示出了如何将逻辑信道编号映射到用于PHY-FH的信道跳变序列。如果PHY-FH采用信道跳变序列{1，3，5，7}、{2，4，6，8}和{10，12，14，16}，则将每个信道跳变序列指示为逻辑信道编号1至4。如果MAC设置逻辑信道编号1，则PHY使用信道跳变序列{1，3，5，7}来传送PPDU。
更详细地，参考图27，装置映射用于PHY-FH的信道跳变序列和逻辑信道编号(操作S281)。PHY-FH使用与MAC跳变序列的逻辑信道编号对应的信道跳变序列(操作S282)。
图21是使用图20的逻辑信道编号的PHY信道跳变序列的表格。参考图21，如果MAC跳变序列是{2，3，4，1}，则PHY信道跳变序列是与逻辑信道编号2对应的{2，4，6，8}、与逻辑信道编号3对应的{9，11，13，15}、与逻辑信道编号4对应的{10，12，14，16}、和与逻辑信道编号1对应的{1，3，5，7}。
图22是根据本发明实施例的一些MACPIB属性的表格。参考图22，MICPIB属性包括mac信道分集模式(macChannelDiversityMode)、mac信道跳变序列(macChannelHoppingSequence)、和mac信道偏移(macChannelOffset)。尽管MACPIB属性还包括其他属性，但是在图22中示出了与本实施例相关的属性。
mac信道分集模式属性指示出信道分集模式的类型。如果mac信道分集模式属性具有值0x00，则信道分集模式具有信道适配的类型(默认)。如果mac信道分集模式属性具有值0x11，则信道分集模式具有信道跳变的类型。这些值对于非信标使能的PAN而言是无效的。
mac信道跳变序列属性指示出逻辑信道编号的序列。通过NHL来设置该序列。
mac信道偏移(macChannelOffset)指示出信道跳变序列的偏移值。默认值是0。
图23是图示了根据本发明实施例的使用偏移值的单一跳变序列的重新使用的图。参考图23，节点A和B共享信道跳变序列C，并且使用不同的信道偏移值，使得维持两个节点之间的正交性，由此避免其间的频率干扰。
然而，子网的节点可以使用相同的偏移值，这解决了网络的可行的可扩展性问题，这是由于当所有节点具有不同的偏移值时、所允许的节点的最大数目被限于信道跳变序列所提供的正交码序列的数目。例如，如果信道跳变序列C的元素在节点之间不相同(ci≠cj)，则能够同时进行操作的节点的最大数目被限于N。在MACPIB中存储信道跳变序列，并且节点可以具有多个序列。
信道跳变序列的偏移值是与通信链路结构相关的重要信息，并且被用于基于信标帧的信息来重建节点之间的偏移值信息。信标包括与信道序列偏移和时隙分配相关的资源分配字段。节点使用资源分配字段来确定是执行分布式类型资源分配还是集中式类型资源分配。
关于分布式类型资源分配，由于在信标帧中包括的偏移信息与距用于传送该信标帧的节点1跳距离内的节点相关，所以用于扫描信标帧并选择偏移值的节点基于2跳距离内的节点的偏移信息来设置期望的偏移值。
关于集中式类型资源分配，节点与分布式类型资源分配相似地开始扫描信标。节点通过使用信标的资源分配字段来通知集中式类型，在CAP期间，节点不请求独立的跳变序列偏移，并且请求通信链路。即，如果节点传送必需的时隙的编号和节点ID以构建链路，则向用于管理集中式类型资源分配处理的服务器传输这种请求，并且服务器向该节点通知信道和时隙索引(即，跳变信道编号和传送/接收时隙编号)。
将通信时隙分配处理划分为分布式类型分配处理和集中式类型分配处理。针对偏移分配方法来描述集中式类型分配处理，并因而，现在将描述分布式类型分配处理。
源装置经由单播来向目的装置传送目的装置必需的时隙的编号、可用时隙位图、及其信道跳变序列偏移值。目的装置对于其可用时隙位图和从源装置接收到的时隙位图执行异或(XOR)操作，生成要分配的时隙位图，选择源装置所请求的时隙，指示所选择的时隙作为位图，并且向源装置传送信道跳变序列偏移值和该位图。经由广播来传送所分配的时隙位图，使得外围装置可以收听所传送的时隙位图。
源装置检查从目的装置接收到的时隙分配位图是否恰当，如果检查该时隙分配位图是恰当的，并且通过通知帧来向目的装置重新传送新的时隙分配表格。在此方面，经由广播来传送新的时隙分配表格，使得外围装置可以收听所传送的时隙分配表格。这种三向握手方法使得使用相同偏移的相邻节点可能重建时隙可用信息，并且解决隐藏的节点的问题。
如果用于构成跳变序列的特定信道的质量连续地劣化，则将对应的信道指定为块信道，并且将它确定为在信道位图中不可用的序列元素。将这种块信道信息存储在PIB中，并且单独地进行管理，它被称作黑名单。同样地，将可用信道之中的良好质量信道称作白名单，它被存储在PIB中并且被单独地管理。
还可以将本发明实施为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是可以存储其后可由计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置等。还可以在网络耦接的计算机系统上分布该计算机可读记录介质，使得按照分布式方式来存储和执行计算机可读代码。
尽管已经参考本发明的示范实施例而具体示出并描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将理解，可以在其中作出形式和细节的各种改变，而不脱离由以下权利要求限定的本发明的精神和范围。

Claims (14)

1.一种用于操作无线个域网WPAN装置的方法，该方法包括：
生成用于发起对于关联指示原语的响应的关联响应原语，
其中，该关联响应原语包括：
第一参数，指示出信道跳变序列的偏移值；
第二参数，指示出该信道跳变序列的长度；以及
第三参数，指示出由下一更高层NHL设置的逻辑信道编号的序列。
2.根据权利要求1的方法，还包括：当个域网PAN协调器建立PAN时，选择要使用的序列。
3.一种用于操作无线个域网WPAN装置的方法，该方法包括：
生成用于向发起装置的下一更高层NHL通知关联请求是否成功的关联确认原语，
其中，该关联确认原语包括：
第一参数，指示出信道跳变序列的偏移值；
第二参数，指示出该信道跳变序列的长度；以及
第三参数，指示出NHL所设置的逻辑信道编号的序列。
4.根据权利要求3的方法，还包括：当个域网PAN协调器建立PAN时，选择要使用的序列。
5.一种用于操作无线个域网WPAN装置的方法，该方法包括：
生成定义了用于向该WPAN装置通知在正常操作条件下接收到信标的时间的方法的指示原语，
其中，该指示原语包括：
包含信道跳变规范的描述的参数。
6.一种用于操作无线个域网WPAN装置的方法，该方法包括：
接收用于允许向个域网PAN协调器或目的装置传送隙分配请求的请求原语；以及
包括信道适配模式和信道跳变模式的信道分集通过基于该请求原语生成的握手命令来分配隙。
7.根据权利要求6的方法，其中，该方法进一步包括：在信道跳变模式中，使用时隙分配表格TAB来在装置之间交换信道和隙使用。
8.一种用于操作无线个域网WPAN装置的方法，该方法包括：
选择与干扰范围内的其他装置的信道偏移值不同的信道偏移值，以便防止相同信道被其他装置所使用；以及
在包括多个超帧的多超帧的所有隙中，重复用于反映信道偏移的信道跳变序列。
9.根据权利要求8的方法，其中，根据以下等式来计算与第i隙索引对应的信道编号
信道编号＝((分布式同步多信道扩展DSME隙索引+信道偏移值+信标序列编号)％(信道序列的长度))。
10.根据权利要求8的方法，其中，如果竞争接入时段CAP减少字段具有值“0”，则在该多超帧中所有DSME隙的数目是7*2^(MO-SO)，而如果该CAP减少字段具有值“1”，则在该多超帧中所有DSME隙的数目是15*2^(MO-SO)，
其中，MO表示对视为单一多超帧的超帧组进行激活的时间段的长度，并且SO表示超帧的长度。
11.一种用于操作无线个域网WPAN装置的方法，该方法包括：
接收信标帧；
将个域网PAN描述符的信道分集规范字段的值重建为该信标帧的信道分集规范字段的值；
通过确认原语来向下一更高层NHL传送该信道分集规范字段的值；以及
将媒体接入控制MACPAN信息基PIB的信道偏移位图重建为该信标帧的信道分集规范字段的值。
12.一种用于操作无线个域网WPAN装置的方法，该方法包括：
如果个域网PAN使用分布式同步多信道扩展DSME和信道跳变模式，则在请求原语中重建DCH描述符参数的值，其中，该重建步骤在媒体接入控制MAC子层中执行。
13.一种用于操作无线个域网WPAN装置的方法，该方法包括：
如果在个域网PAN中使用分布式同步多信道扩展DSME和信道跳变模式，则设置信标帧的信道分集规范字段，其中，该设置步骤通过媒体接入控制MAC子层来执行；以及
将MACPAN信息基PIB属性设置为指示出在1跳相邻装置中可用的信道偏移的信道偏移位图字段的值。
14.一种用于操作无线个域网WPAN装置的方法，该方法包括：
将信道跳变序列映射到用于物理层PHY频率跳变FH的逻辑信道编号；以及
在PHY-FH中使用与媒体接入控制MAC跳变序列的逻辑信道编号对应的信道跳变序列。
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