CN1270726A - 与多皮可网的同时连接 - Google Patents

Abstract

第一无线单元同时参与多个无线网。在第一无线网中与第二无线单元建立连接。然后,确定暂停保持周期,和第一无线单元相对于第一无线网进入保持模式。当保持模式时,第一无线单元在第二无线网中与第三无线单元建立一个连接。这可包括第一无线单元寻呼第三无线单元并充当为第二无线网的主单元,或者,第一无线单元可周期地侦听来自主单元的寻呼消息并当被寻呼时给予应答,从而成为在第二无线网中的从单元。第一无线单元然后参在第二无线网中的活动。当暂停保持结束时,第一无线单元恢复在第一无线网中的主动参与。这可包括确定用于第二无线网的暂停保持周期和相对于第二无线网进入保持模式。

Description

与多皮可网的同时连接

本发明涉及一种在非协调无线多用户系统中的自组织连接，更具体地说，涉及使无线单元同时成为独立工作的自组织无线局域网一员。

皮可网可一起组成一个具有一个散布的拓扑结构，其中只有那些真想共享信息的单元才共享同一皮可网。图1示出了这种拓扑结构，其中网络101包括许多皮可网103-X。每个皮可网103-X  包括一子集的无线单元1...，10。仅从那些想要互相通信的无线单元1.....，10是在任何给定的皮可网103-X的意义上说，皮可网103-X是自组织的。例如，只有单元3和4是在第一皮可网103-1，和只有单元1，5和6是在第三皮可网103-3。无线单元8并不要求与其他任一单元1，...，7，9，10通信，因此并不是任何一个皮可网103-X的成员。

所有的皮可网都使用同一无线电媒体。然而，该无线电媒体被分成为大量的子信道，每个子信道以一个中心载波为中心。在同一皮可网的所有单元同步地从一个信道跳频到下一个信道。因为不同的皮可网使用不同的拟随机跳频序列，所以可由通过在例如2.4GHz频带上选择的信道序列的跳频来获得抗干扰。在每个皮可网中，将其中一个无线单元指定为主单元，其余的指定为从单元。每个皮可网的跳频序列是主单元地址的函数。在所选的跳频序列内的相位是主单元自由振荡(free-running)时钟的函数。当在主从之间的首次建立连接时有关主单元地址和时钟的信息被发送到各个从单元。

当从单元未参于通信时，它最好是处于空闲模式。在以Haartsend等人提交于1996年，1月23日的题为“Access Technique of ChannelHopping Communications System”的美国专利申请No.08/771,692中模式了一种能使主单元利用接收方的地址和时钟估测来寻呼并从而“唤醒”跳频系统中的空闲模式。该专利申请收作为参考。

在收作为本文参考的以Paul W.DENT和JacbusC.HAARTSEN名义于1996年提交、转让给本申请同一受让人等的题为“Short-RangeRadio Communication System and Method Of Used”的美国专利申请08/685,069(代理人档号27951/00059EU390-RCUR)中，描述了一种用于此种跳频系统的空中接口，它对语音和数据通信都被最佳化。两个通信的单元同步跳频。采用时分双工(TDD)来获得全双工通信。该TDD帧包括一个发送(TX)时隙和一个接收时隙(RT)。对每个时隙，根据跳频序列采用不同的跳频。每个时隙只发送一个分组。不同的链路可在同一区域共存，每个链路具有其自己的随机跳频序列。如果两个链路发生冲突，在下一个TDD帧里立即从发数据。

在上述美国专利申请08/685,069(代理人档号27951/00059EU390-RCUR)中已经对点对点配置最佳化。然而，也可建立有限的点对多点配置。此时，将一个星形配置用于与几个从单元相连的处于中心的主单元。主从单元是时间同步的，一起实行跳频。也就是说，主单元在一个TDD帧的一个时隙中发送分组，而所有其他的从单元进行收听。为了避免几个从单元同时发送的冲突，使用一个查询程序，此时只有一个在主单元TX时隙中被主单元寻址的从单元才允许在主单元RX时隙中进行响应。该主和从单元组成了一个皮可网。如上所述，用在皮可网中的跳频序列是由主单元地址确定的。而序列的相位则是由主单元时钟确定的。因为所有的单元都有自由振荡的时钟，所以，调正每个从单元的时钟临时偏移以使其时钟与主单元时钟一样。因为每个主单元地址和时钟在每个皮可网中是不一样的，所以每个皮可网有其自己的跳频序列及其相位。因此，几个皮可网可彼此相邻共存。

如在上述参考文献中描述的那样，一旦一个主或从单元加入到一个皮可网，就不能使其彼此在共存皮可网内通信。这种限制有害地限制了皮可网技术。

本发明的目的是为了提供用来使无线单元每次在一个以上的皮可网内同时进行通信的技术。

一个使第一单元同时分享多个无线网的方法和装置可实现前面和其他的目的。根据本发明的一个方面，这可以包括在第一无线网中与第二无线单元建立一个连接，并在某些点上确定一个暂停保持周期和相对于第一无线单元进入保持模式。然后，第一无线单元与在第二无线网的第三无线单元建立一个连接，并分享在第二无线网中的活动。

本发明的另一方面，恢复第一无线网中的主动参于的行动包括确定用来与第二无线网连接的第二暂停保持周期，和相对于第二无线网进入一个保持模式。这种方式的策略是：在一个无线单元主动参与一个无线网时，它可占有一个以上的其他无线网。

在本发明的又一个方面，在第二无线网中与第三无线单元建立连接的行动包括发送一个包括第三无线单元地址的寻呼信息，接收一个来自第三单元的响应，和建立与该第三无线单元的连接。以这种方式，第一无线单元可以使用在第二无线网中的主单元。

在本发明的再一个方面，与在第二无线网中的第三无线单元建立连接的行动包括在预定时间段内进入待机模式，和周期地确定是否接收到一个将第一无线单元指定为接收方的寻呼消息已经接收到。如果已经接收到将第一无线单元指定为接收方的寻呼消息已经接收到，则第一无线单元向寻呼消息的发送者发送一个响应，并与寻呼消息的发送者建立连接。以这种方式，第一无线单元可以是一个在第二无线网中的从单元。

在本发明另一个方面，第一无线单元是在第一无线网内的从单元；和确定暂停保持时间的行动包括与第二无线单元商定暂停保持时间。

在本发明的又一个方面，第一无线单元可以是一个在第一无线网中的主单元；其确定暂停保持时间的行动包括与在第一无线网中的每个从无线单元互相商定暂停保持时间。

本发明的目的和优点将通过结合附图阅读下面的详细描述理解清楚。

图1是一个用于本发明的具有一个包括几个皮可网的散布的拓扑结构；

图2是一个本发明的同时分享皮可网的无线单元示图；

图3a和3b一起是说明本发明的无线单元的示例工作的高层流程图。

现在结合附图来描述本发明的各个特点，其中同一部分用同一参考字符。

本发明使无线单元同时分享一个以上的共存皮可网。利用一个所谓的“保持模式”使这成为可能，该模式可用如在上述美国专利申请08/685,069(代理人档号27951/00059EU390-RCUR)描述的空中接口来实现。当在保持模式时，一个链路进入一个保持状态，在保持状态时，两个或两个以上的通信方保持他们的时钟同步运行。在一个商定的暂停时之后，每个单元放弃保持模式而返回到主动模式并交换某些数据。这种数据交换使每个单元重新调整其时钟以抵销时钟的偏移。如果无其他信息要交换，则这些单元可商定一个行的暂停周期，并再进入到保持模式。用这种方式，如果暂时无信息要交换，则几个单元无需断开连接也不需要发送空闲分组。于是，一个处于保持模式的单元可减少其本身的功耗，而又同时避免了对其他单元之间的通信造成干扰。

虽然处于保持模式的单元可以保持空闲，但这并不是必须的。根据本发明的一个方面，在第一皮可网中处于保持模式的单元用这一时间去与不同的(例如第二)皮可网连接。在第二皮可网中，根据皮可网是如何配置的，该单元可充当主单元或从单元。例如，利用不同的地址和时钟偏移(相应于第二皮可网的主单元)，一个在第一皮可网中进入保持模式的主单元可进入到第二皮可网中充当一个从单元。一个保持单元进入第二皮可网充当主单元的有点意义，因为，此时，第一和第二皮可网将完全同步并使用相同的地址。此时可认为是单皮可网。

一个离开第一皮可网的主单元可进入到第二皮可网作为从单元(利用第二皮可网的地址和时钟偏移)，或作为主单元，此时第二皮可网地址和时钟与该单元本身是一样的。

根据本发明的另一个方面，当在第一皮可网中的暂停周期终止时，一个单元必须在第二皮可网中保持暂停，而然后返回到第一皮可网。在一个最佳实施例中，该操作并不是时限的，因为在保持模式之后，被唤醒的主单元发送重复的分组给被唤醒从单元，而从单元只是收听。主从单元将继续这样作，直到重新建立通信和商定好新的暂停保持。

在本发明的另一方面，上述步骤被扩大到两个以上的皮可网。事实上，利用皮可网的地址和偏移一个单元可从一个皮可网跳到另一个：加到该单元的内部时钟的偏移补偿皮可网的时钟。

除了地址和时钟偏移外，还有一个每个皮可网的暂停保持，这样，该单元知道何时返回到以前的皮可网。一个主单元离开皮可网，它必须将所有的从单元置于保持模式。当暂停保持结束时，所有的从单元被唤醒去收听主单元。它们再也不发送任何信息，而是保持收听直到主单元返回并询问一个或一个以上的从单元。

一个从单元离开皮可网所要作的是要求其与主单元商定暂停保持周期。如果暂停保持周期终止，主单元可能想要询问从单元。如果从单元已经返回到皮可网，则主单元可重发分组，直到从单元返回并响应它。如果特定从单元的询问连续多次失败，则从单元可能已经断开，假设链路的故障可能已经发生。

在本发明的另一个方面，如果主或从单元进入到保持模式但并不想要在另一个皮可网恢复活动或建立另一个皮可网，它可保持在待机模式进行寻呼扫描。此时，该单元可被一个主单元在另一个皮可网中连接成为一个从单元。主单元可以在任何时候在其本身的皮可网中加上从单元。

用如上所述的步骤，一个单元可最终连接到不同皮可网的许多其他的单元。唯一的限制是他不能在所有这些皮可网中同时进行通信。在其他皮可网中的保持周期的暂停值确定了一个单元可以当前皮可网中可以居住多长。

上述描述的技术将参阅图2以举例的方式予以说明。考虑三个皮可网A，B，C，每个有其自己的地址(定义跳频序列)和自己的时钟(定义序列中的相位)。假设单元X在三个皮可网中同时作为从单元。为此，单元X保持示于下表中的数据：

皮可网地址	时钟偏移	主/从状态	暂停值
				地址_A	时钟_偏移_A	MS_A	暂停_A
地址_B	时钟_偏移_B	MS_B	暂停_B
				地址_C	时钟_偏移_B	MS_C	暂停_C

上表的第一列包含了每个皮可网A，B，C的地址。该地址用来确定跳频序列和可能包的标识符(报头)。在第二列中的是时钟偏移值，当将其加到单元X的内部时钟时，产生相应于皮可网的主时钟。例如：时钟_偏移_A＝时钟_A-时钟_X。如上所解释的那样，主时钟确定在皮可网跳频序列中的相位和在用于皮可网中TDD规划的定时。在一个最佳实施例中，单元X的内部时钟是自由振荡的从不重置以匹配特定的主时钟值。替而代之，总是执行采用单元X的内部时钟和偏移值进行计算以导出当前主时钟值。

在第三列中，设定一个参数，告诉单元X它在相应的皮可网中是一个主单元或从单元。然而，如果单元X在所有的皮可网中是一个主单元，则皮可网基本上合并成一个皮可网，因为每个将使用同样的地址和时钟值(就是说，那些相应于“主单元”X的值)。

第四列是与相应的皮可网的主单元商定的保持模式的暂停值。在第四列中的所有值以固定速率例如帧速率调整(例如递减)。在示例性的实施例中，单元X当前参与的皮可网的暂停值是零或负值。当另一个暂停值接近零时，单元X可与当前主单元商定进入到保持模式并可跳到其暂停值已经达到零的皮可网。此后，单元X可恢复在新皮可网中的通信。如果已经发生了某些时钟漂移，则单元许可调整表中的时钟偏移参数。

在本发明的另一个方面，单元X可估测下次的漂移。利用偏移产生的绝对差，发生偏移的保持周期，可以计算用来估测在下个保持时间之后的偏移的梯度。

图3a和3b一起示出了本发明的无线单元的示例性工作的高层流程图。在该例中，该单元被假设参与以A表示的第一皮可网(步骤301)。在某些点上，让它进入到一个保持模式(步骤303)。如果第一是一个在皮可网A中的主单元，则意味着与在皮可网A的为从单元的每个其他单元商定了一个暂停保持值。或者，如果单元本身是一个从单元，则进入一个保持模式向皮可网A的主单元承担一个暂停保持值。

接着的操作取决于下一个行动是什么了(判决框305)。如果单元是保持空闲，则它进入到待机模式(步骤307)。单元周期地检查皮可网A的暂停周期是否已经终止(判决框309)。如果暂停周期已经终止，则单元再进入待机模式(判决框309的“否支路”)。如果皮可网A的暂停周期已经结束(判决框309的“是”支路)，然后单元离开待机模式并恢复参与皮可网A(步骤311)。

或者，如果单元要成为新皮可网的主单元，则执行判决框305至313步骤，其中单元发送寻呼消息至一个或多个从单元，并建立对指定为皮可网B的新皮可网的连接。

在皮可网B建立了必要的连接之后，单元(充当主单元)分享皮可网B(步骤315)。单元必须检查是否皮可网A的暂停周期已经终止或接近终止(判决框317)。只要皮可网A的暂停周期已经结束(判决框317的“否”)，单元继续参与皮可网B(步骤315)。一旦皮可网A暂停周期终止(或接近终止)(判决框317的“是”)，单元开始与所有皮可网B的从单元商定皮可网B的暂停保持周期(步骤319)。(当然，也可以充当主单元的单元径自所有与其从单元的连接，从而断开皮可网B的连接)。

在皮可网B进入到保持模式之后，单元可恢复参与皮可网A(步骤321)。单元必须周期地检查皮可网B的暂停周期是否终止并在合适的时候转换皮可网。

如果在皮可网A进入保持模式时，单元已经将自己建立为皮可网B的主单元，则它可能有必要执行发送寻呼消息和在皮可网B建立与从单元的连接。而单元的操作可直接从判决框305进到步骤315，其中的所有操作如上述所述那样执行。

在另一个方案中，在皮可网A中进入到保持模式之后，单元可能想要成为另一个皮可网的参与者而无需本身成为一个主单元。在这种情况下，单元的操作从判决框305进到323，其中单元进入待机周期一个预定时间周期。一旦预定周期结束，单元检查是用来指定它为接收方的寻呼消息是否已经收到(判决框325)。如果单元还未被寻呼过(判决框325的“否”)，则单元检查是否皮可网A的暂停周期已经结束(判决框327)。如果暂停周期已经结束(判决框327的“否”)，则在步骤323操作继续返回，而待机模式进入一个预定时间周期。

如果皮可网A的暂停周期已经终止(判决框327为“是”)，则单元将恢复参与皮可网A(步骤329)。该单元此时还未成为任何一个其他皮可网的成员，所以无需进行其他的清理步骤。

然而，如果收到针对该单元的寻呼消息(判决框325的结果为“是”时)，则单元将与发送寻呼消息的主单元建立连接(331步)。一旦建立了连接，单元可在步骤3152作为一个皮可网B的参与者继续执行。其余的步骤与以上描述的一样。

再参阅判决框305，如果在皮可网A中进入保持模式时，单元已经将自己在皮可网B中建立为从单元，则它没有必要执行用来监视并确定是否已经收到一个新寻呼消息的步骤。代之以，单元的操作可直接从判决框305进到315步，在那里，执行如以上描述的步骤。为了容易理解，上述例子已作了简化。那些熟悉本技术领域的人们将会认识到，其他方案将需要对上述步骤作修改。例如，在皮可网B中的单元的参与可本身包括进入到保持描述，和也可成为一个在一个或一个以上的附加皮可网(例如皮可网C，D)的参与者。这些方案还要求对每个作为保持模式的参与者单元的皮可网商定并监视暂停周期。

本发明已经描述了一个特定的实施例。然而，显然，熟悉本技术领域的人们还可采用除了上述最佳实施例中描述的特定方式以外的方式。而这样作也无需背离本发明的精神。本发明的范围由所附的权利要求给出，而不是前面的描述，而所有在权利要求范围内的变性和等效替换都在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种控制一个第一无线单元同时参与多个无线网的方法，该方法包括步骤：

在第一无线网中与第二无线单元建立连接；

确定一个暂停保持周期；

相对于第一无线网进入保持模式；

在第二无线网中参与活动；

当暂停保持终止时，恢复在第一无线网中的主动参与。

2.权利要求1的方法，其中恢复在第一无线网中的主动参与包括步骤：

确定一个用于第二无线网的第二暂停保持周期；和

相对于第二无线网进入保持模式。

3.权利要求1的方法，其中在第二无线网中建立对与第三无线单元的连接的步骤包括：

发送一个包括第三无线单元的地址的寻呼消息；

接收来自第三无线单元的响应；及

连接对于第三无线单元的连接，从而第一无线单元是一个

第二无线网的主单元。

4.权利要求1的方法，其中在第二无线网中建立与第一无线单元的连接的步骤包括：

进入待机模式一段预定时段；周期地确定是否将第一无线单元指定为接收方的寻呼消息已经被接收；和

如果将第一无线单元指定为接收方的寻呼消息已经被接收，则向寻呼消息的发送者发送一个应答，并与已经寻呼消息的发送者建立连接，从而第一无线单元是在第二无线网中的从单元。

5.权利要求1的方法，其中：

第一无线单元是一个在第一无线网中的从单元；和

确定暂停保持周期的步骤包括与第二无线单元商定暂停保持周期。

6.权利要求1的方法，其中：

第一无线单元是一个在第一无线网中的主单元；和确定暂停保持的步骤包括与在第一无线网中的每个从无线单元商定暂停保持周期。

7.一种同时参与多个无线网的第一无线单元，它包括：

用来在第一无线网中与第二无线单元建立连接的装置；

用来确定一个暂停保持的装置；

用来在一个第二无线网中与第三无线单元建立连接的装置；

用来在第二无线网中参与活动的装置；和

用来当暂停保持结束时在第一无线网中恢复主动活动的装置。

8.权利要求7的第一无线单元，其中用来恢复在第一无线网中的主动活动的装置包括：

用来确定用于第二无线网的第二暂停保持的装置；和

用来相对于第二无线网进入保持模式的装置。

9.权利要求7的第一无线单元，其中用来在第二无线网中建立与第三无线单元连接的装置包括：

用来发送包括第三无线单元地址的寻呼消息的装置；

用来接收来自第三无线单元的应答的装置；和

用来与第三无线单元建立连接的装置，从而第一无线单元是

在第二无线网中的主单元。

10.权利要求7的第一无线单元，其中用来在第二无线网中与第三无线单元连接连接的装置包括：

用来进入一个待机模式一段预定时段的装置；

用来周期地确定是否一个指定第一无线单元为接收方的寻呼消息已经收到；和

用向寻呼消息的发送者发送应答和如果收到指定第一无线单元为接收方的寻呼消息则建立与寻呼消息的发送者的连接的装置，从而第一无线单元是在第二无线网中的从单元。

11.权利要求7的第一无线单元，其中：

第一无线单元是在第一无线网中的从单元；和

用来确定暂停保持的装置包括用来与第二无线单元商定暂停保持周期的装置。

12.权利要求7的第一无线单元，其中：

第一无线单元是一个在第一无线网中的主单元；和

用来确定暂停保持周期的装置包括用来与每个在第一无线网中的从无线单元商定暂停保持的装置。

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