CN1287614C - 特设无线电通信系统中信道分配的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及特定无线电通信系统中信道分配的方法，该特定无线电通信系统包括在几个微微网中聚集的设备。对于每个微微网，规定一个微微网协调器(PNC)。实施码分多址联接(CDMA)方案。可利用码的集合被分为每个设备所知道的预定的不相交的码(C_i)的子集。对于在该系统中增加的每个新设备，该方法包括以下步骤：-该新设备扫描其无线电环境，以查找至少一个与一个微微网相关的被使用的码(C_i)的子集；根据这个或者每个找到的被使用的码(C_i)的子集；该新设备变成一个微微网协调器(PNC)，或者该新设备加入在可利用的微微网集合之中的一个现有微微网中。

Description

特设无线电通信系统中信道分配的方法

技术领域

本发明涉及特设(ad-hoc)无线电通信系统中信道分配的方法，该特设无线电通信系统包括具有等效通信结构的设备，这些设备聚集在若干微微网中，同一微微网的设备能够彼此相互通信，在用于每个微微网的设备中间规定一个微微网协调器(PNC)，用于在这些设备之间进行无线电通信的多址联接方案是码分多址(CDMA)方案。

本发明尤其适用于诸如办公室网络的局部无线电网络中，其中该办公室网络链接计算机、打印机、DVD阅读器、录像机和TV。

背景技术

在蜂窝网络中，通信控制是集中在被称为基站的点上。该基站的特征在于具体的结构。

相反地，在一个特设网络中，所有的设备具有等效的通信结构和具有对等通信。必须建立特殊的协议，用于在两个设备之间联网和连接。

802.15.3系统当前在IEEE中被标准化。这个标准提供特设网络，但是在每个被称作微微网的基本网络中具有集中式接入。微微网协调器(PNC)起着每个微微网中的中央控制器的作用。相关的微微网围绕着该微微网协调器延伸了大约10m。因此，该微微网协调器负责向其微微网的设备分配其通信所需的资源。在这样的系统中使用的多址联接技术是时分多址联接(TDMA)。微微网的分隔是通过频率划分获得的。两个相邻近的微微网使用两个不同的频带。

当前建议一个新的物理层来达到甚至比802.15.3中更高的比特率。那个新的物理层由于用于超宽带(Ultra Wide Band)的缩写UWB而公知。设计这个新的物理层，以使之与基于码分的多址联接技术(CDMA)相关。

发明内容

本发明的目的是提供采用CDMA多址联接方案在特设网络中进行信道分配的方法。

因此，本发明的主题是用于特设无线电通信系统中信道分配的方法，该特设无线电通信系统包括具有等效通信结构的设备，这些设备被聚集在几个微微网中，同一微微网的设备能够彼此通信，在每个微微网的设备之间规定一个微微网协调器PNC，用于在这些设备之间进行无线电通信的多址联接方案是码分多址联接CDMA方案，其特征在于：可利用的码的集合被分为预定的不相交的码的子集，所有的码的子集是为每个设备所知的，并且同一微微网的所有设备使用在同一相关的码的子集中的码来彼此通信，并且对于在该特设无线电通信系统中增加的每个新的设备，该方法包括下列步骤：该新的设备扫描其无线电通信环境，以寻找至少一个与一个微微网有关的被使用的码的子集；根据这个或者每个找到的被使用的码的子集：该新的设备变成新的微微网的微微网协调器PNC，并且为该新的微微网选择码的子集，或者该新的设备决定加入可利用的微微网的集合之中的现有微微网，其中该新的设备打算加入的现有微微网的码的子集已经被使用，并且该新的设备使用所述的码的子集用于与所加入的微微网的其他设备进行接下来的通信。

本发明还提供用于特设无线电通信系统的一种设备，所述系统包括具有等效通信结构的设备，这些设备被聚集在几个微微网中，通过执行码分多址联接CDMA传输方法，该设备能够与同一微微网的其他设备通信，其特征在于：可利用的码的集合被分为预定的不相交的码的子集，该设备包括其中存储所有的码的子集的装置，并且该设备适于使用与一个微微网相关的码的子集中的码来与该微微网的其他设备通信，以及该设备包括：用于在该特设无线电通信系统中增添该设备时扫描无线电环境以寻找至少一个被使用的与微微网相关的码的子集的装置，和用于以下的装置：根据这个或者每个找到的被使用的码的集合，变成新的微微网的微微网协调器PNC，和为该新的微微网选择码的子集，或者加入可利用的微微网的集合之中的现有微微网，其中该新的设备打算加入的现有微微网的码的子集已被使用，并将所述的码的子集用于与所加入的微微网的其他设备进行接下来的通信。

本发明又提供一种特设无线电通信系统，包括具有等效通信结构的设备，这些设备被聚集在几个微微网中，同一微微网的设备能够彼此通信，每个微微网包括微微网协调器PNC，用于在这些设备之间进行无线电通信的多址联接方案是码分多址联接CDMA方案，其特征在于：可利用码的集合被分为预定的不相交的码的子集，所有的码的子集是为每个设备所知的，并且同一微微网的所有设备使用同一相关的码的子集中的码来彼此通信，并且每个设备包括：用于在该特设无线电通信系统中增添该设备时扫描无线电环境以寻找至少一个被使用的与微微网相关的码的子集的装置，和用于以下的装置：根据这个或者每个找到的被使用的码的集合，变成新的微微网的微微网协调器PNC，和为该新的微微网选择尚未被使用的码的子集，或者加入可利用的微微网的集合之中的现有微微网，其中该新的设备打算加入的现有微微网的码的子集已经被使用，并且将所述的码的子集用于与所加入的微微网的其他设备进行接下来的通信。

根据具体的实施例，该方法包括一个或多个从属权利要求的特性。

附图说明

通过阅读以下仅利用举例所给出的描述和同时参考附图，将更好地理解本发明，其中：

-图1是根据本发明的特设无线电通信系统的示意图；

-图2是在该特设无线电通信系统的每个设备中存储的表；

-图3是一个流程图，解释用于根据本发明在一个特设无线电通信系统中为一个新设备分配信道的方法；和

-图4是一个图表，解释在新的设备加入一个现有微微网时在微微网的设备之间发送的消息。

具体实施方式

图1示出一个特设无线电通信系统，除了利用本发明提供的附加特征之外，假设该系统基于IEEE 802.15.3标准。

该系统包括若干具有等效通信结构的设备。它们全部都适合于经由无线电链路发送和接收消息。

这些设备例如是计算机、打印机、照相机和记录设备。

这些设备被聚集在微微网中。包含在同一微微网中的所有设备能够彼此通信。在图1上示出四个微微网1、2、3、4。每个微微网包括利用11、12、13和14表示的微微网协调器PNC。

以下解释在微微网的设备中间规定每个微微网协调器的方式。

每个微微网包括不是微微网协调器的其他设备21、22、23、24，并且其适合于彼此相互通信以及与其相关的微微网协调器11、12、13、14通信。

用于在特设无线电通信系统设备之间进行无线电通信的多址联接方案是码分多址联接方案(CDMA)方案。

考虑N_C码的集合C可用于信道分配。例如，N_C＝100。C被分成n个子集C_i，i∈{1，，..，n}。例如，n＝5。

根据本发明，每个子集C_i被分配给每个微微网。

在每个子集C_i中，一个由C_i ^bc表示的码仅仅被用于广播。另一个由C_i ^RACH表示的码仅仅被用于随机接入。另一个由C_i ^j表示的码被用于由该微微网的具体设备j接收数据。

所有的系统设备对于子集C_i，尤其是C_i ^bc和C_i ^RACH具有预先了解。

因此，每个设备包括一个存储器，如一个只读存储器，在其中存储所有的可利用的码。

更确切地说，并且如图2所示，每个设备的存储器包括一个表，其对于码C_i的每个子集包括广播码C_i ^bc、随机接入码C_i ^RACH和接收码C_i ^j。此外，一个8比特上的短地址是与每个码相关的。这个地址对应于一个作为相关码的指示的指示字。

根据本发明，同一微微网的所有设备使用相同码子集的码来通信。因此，码C_i的子集是与每个微微网i相关的。相邻微微网的子集可以是不同的或者不是不同的。有利地，它们是不同的。

在一个微微网中，微微网协调器使用广播码C_i ^bc向该微微网的所有设备周期性地广播一般信息。由于C_i ^bc码是该微微网的每个设备已知的，所以所有的设备接收和考虑该一般信息。

C_i ^RACH由微微网的设备或者预期加入该微微网的新设备用于发送消息给微微网协调器。

接收码C_i ^j与该微微网的每个设备j相关。这个码由该微微网的设备在它们预期发送消息给具体设备j时用于编码消息。

每当一个新的设备被加到该特设无线电通信系统中时，逐步创建微微网。

现在将参考图3和4公开用于信道分配的方法。

当一个新的设备被添加的时候，它试着加入一个现有的微微网。为此，它首先收听其无线电环境。

参考图3，在步骤100，该新的设备依次收听所有的可能已由微微网协调器广播的广播码C_i ^bc，i∈{1，...，n}，如由在图4上的M1所示的。如果这些码中没有一个被检测到，在步骤102，它随机地选择一个使用的码C_k的子集，并且在步骤104开始广播有关该相关广播码C_k ^bc的信息。因此，该新的设备变为微微网协调器，并且创建它自己的微微网。

在已经检测到一个或者若干个广播码C_i ^bc的情况下，在步骤106，该新的设备确定某一些微微网是否可以用于接收它。

更确切地说，对于每个微微网，它确定这个微微网是否能够正确地与一个附加设备一起工作。

为了确定一个微微网的可利用性，应用基于该微微网的负荷的一个准则。对于该微微网负荷的测量由新的设备来完成，并且测量的负荷与一个过负荷阈值进行比较。从而，确定可利用的微微网的集合。

如果可利用的微微网的集合是空的，这意味着所有检测到的微微网都是过负荷的，在步骤108，选择不同于那些专用于已检测到的微微网的码C_k的子集。

然后，由新的设备利用选择子集C_k的广播码C_k ^bc来广播信息。一个新的微微网k被建立，并且该新的设备是该新的微微网的微微网协调器。

如果可利用的微微网的集合包括两个以上的微微网，该新的设备根据一个预定准则来分类它们。在一个优选的实施例中，这个准则是无线电质量。

在步骤112，它根据所应用的准则来选择具有最好结果的微微网。在目前的情况下，选择的微微网是具有最好接收质量的微微网。

如果在可利用的微微网的集合中存在单个微微网，则选择这个微微网，以便新的设备加入该微微网。

在步骤114，该新的设备从已经收听的广播码C_k ^bc中确定在选择的微微网中使用的码C_k的子集。由于码的子集被存储在该设备中，所以它确定随机接入码C_K ^RACH。

从这点开始，实施网络连接程序。在图4举例说明发送的消息。

在步骤116，新的设备使用这个随机接入码C_K ^RACH发送附加(attachment)请求消息M2。该附加请求消息M2包括与该新的设备有关的属性。这些属性例如是IP地址、新的设备的类型和功能性。

然后，微微网协调器根据可利用资源来判定在该微微网中是否接受该新的设备。在肯定的情况下，在步骤118，它把一个8比特上的短地址归属于该新的设备，如在802.15.3系统中一样。该地址对应于接收码C_k ^j，并且被作为由该新的设备用于接收数据的接收码C_k ^j的指示字来使用。

该地址是在附加响应M3中被发送的，该附加响应M3被在C_k ^bc码上广播。

在步骤120，该微微网协调器随后广播有关加入到该微微网的新设备j的信息M4给该微微网的所有其他的设备。使用广播码C_k ^bc来发送该信息。该信息包括诸如IP地址的属性、新的设备的类型和功能性及其对应于其接收码C_k ^j的短地址。因此，该微微网的所有设备随后能够从该短地址中确定用于和该新设备通信的码C_k ^j。

在已经加入一个微微网之后，一个设备周期性地收听其接收码C_k ^j。

如果一个设备B想要发送一些数据到在同一微微网i中的另一个设备C，设备B收听该微微网的广播码C_i ^bc，以确定用于设备C的接收码C_i ^c和设备C的属性。

然后，设备B使用设备C的接收码C_i ^c来发送一个连接请求消息给设备C。该连接请求消息包含与期望的接收设备C有关的属性，使得设备C能够确定其是否是实际期望的目的地。这些属性例如是微微网标识符或者期望接收设备C的功能性，诸如期望的接收机的类型。

只在包含在连接请求消息中的属性事实上与其有关，设备C才考虑和处理由设备B发送的随后数据。在接收到包含与其有关的属性的连接请求消息时，设备C发送一个确认消息给设备B，通知设备B可以发送随后的数据并且将由它来处理。

这样的识别过程对于避免来自具有相同接收码的两个不同微微网的两个设备处理发送的数据是有用的。实际上，没有什么能够保证两个相邻微微网不使用相同的码的子集。

具体地，本发明还涉及如图1所示例的特设无线电通信系统以及其中所包括的各个设备，所述系统包括具有等效通信结构的设备，这些设备被聚集在几个微微网中，通过执行码分多址联接CDMA传输方法，该设备能够与同一微微网的其他设备通信，其中可利用的码的集合被分为预定的不相交的码C_i的子集，该设备包括其中存储所有的码C_i的子集的装置，并且该设备适于使用与一个微微网相关的码C_i的子集中的码来与该微微网的其他设备通信。

特别地，这些设备中的每一个包括用于在该特设无线电通信系统中增添该设备时扫描无线电环境以寻找至少一个被使用的与微微网相关的码C_i的子集的装置，所述装置可以利用硬件或利用软件或利用硬件与软件的组合来实现。

而且，这些设备之中的每一个进一步包括或利用硬件或利用软件或利用硬件与软件的组合实现的以下装置：

根据这个或者每个找到的被使用的码C_i的集合，

-变成新的微微网的微微网协调器PNC，和为该新的微微网选择码C_i的子集，或者

-加入可利用的微微网的集合之中的现有微微网，其中该新的设备打算加入的现有微微网的码的子集已被使用，并将所述的码的子集用于与所加入的微微网的其他设备进行接下来的通信。

本发明又提供如图1所示例的一种特设无线电通信系统，包括具有等效通信结构的设备，这些设备被聚集在几个微微网中，同一微微网的设备能够彼此通信，每个微微网包括微微网协调器PNC，用于在这些设备之间进行无线电通信的多址联接方案是码分多址联接CDMA方案，其中可利用码的集合被分为预定的不相交的码C_i的子集，所有的码C_i的子集是为每个设备所知的，并且同一微微网的所有设备使用同一相关的码C_i的子集中的码来彼此通信。

并且，每个设备包括或利用硬件或利用软件或利用硬件与软件的组合实现的装置，用于在该特设无线电通信系统中增添该设备时，扫描无线电环境，以寻找至少一个被使用的与微微网相关的码C_i的子集。

而且，每个设备进一步包括或利用硬件或利用软件或利用硬件与软件的组合实现的用于以下的装置：

根据这个或者每个找到的被使用的码C_i的集合，

-变成新的微微网的微微网协调器PNC，和为该新的微微网选择尚未被使用的码C_i的子集，或者

-加入可利用的微微网的集合之中的现有微微网，其中该新的设备打算加入的现有微微网的码的子集已经被使用，并且将所述的码的子集用于与所加入的微微网的其他设备进行接下来的通信。

Claims (12)

1.用于特设无线电通信系统中信道分配的一种方法，该特设无线电通信系统包括具有等效通信结构的设备，这些设备被聚集在几个微微网中，同一微微网的设备能够彼此通信，在每个微微网的设备之间规定一个微微网协调器PNC，用于在这些设备之间进行无线电通信的多址联接方案是码分多址联接CDMA方案，

其特征在于：可利用的码的集合被分为预定的不相交的码C_i的子集，所有的码C_i的子集是为每个设备所知的，并且同一微微网的所有设备使用在同一相关的码C_i的子集中的码来彼此通信，

并且对于在该特设无线电通信系统中增加的每个新的设备，该方法包括下列步骤：

-该新的设备扫描其无线电通信环境，以寻找至少一个与一个微微网有关的被使用的码C_i的子集；

-根据这个或者每个找到的被使用的码C_i的子集：

该新的设备变成新的微微网的微微网协调器PNC，并且为该新的微微网选择码C_i的子集，或者

该新的设备决定加入可利用的微微网的集合之中的现有微微网，其中该新的设备打算加入的现有微微网的码的子集已经被使用，并且该新的设备使用所述的码的子集用于与所加入的微微网的其他设备进行接下来的通信。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于：在每个码C_i的子集中规定广播码C_i ^bc，用于微微网协调器PNC向该微微网的所有设备广播信息，并且在该特设无线电通信系统中增加的每个新的设备收听无线电环境，以寻找一个或者每个广播码C_i ^bc，以便确定这个或者每个被使用的码C_i的子集。

3.根据任何一项前面权利要求的方法，其特征在于：如果该新的设备找到至少一个被使用的与微微网相关的码C_i的子集，该新的设备通过应用一个可利用性准则来确定在与这个或者每个找到的被使用的码C_i的子集相关的微微网之中可利用的微微网的集合，并且该可利用的微微网的集合仅包含符合该可利用性准则的那些微微网。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于：该可利用性准则基于该微微网的负荷。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于：

-如果该可利用的微微网的集合是空的，则新的设备变成新的微微网的微微网协调器PNC，并且为该新的微微网选择尚未被使用的码C_i的子集；

-如果该可利用的微微网的集合包括单个微微网，则新的设备加入所述单个微微网，并且将所述单个微微网的码C_i的子集用于接下来的通信；和

-如果该可利用的微微网的集合包括至少两个微微网，则这些微微网被根据一个预定准则进行排序，并且该新的设备加入在排序过的可利用的微微网的集合中的第一个微微网。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于：所述预定准则是无线电质量。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于：当加入现有微微网的时候，该新的设备发送包括该新的设备的属性的附加请求给该微微网的微微网协调器PNC，并且在接收到所述的附加请求时，该微微网协调器PNC给该新的设备发送在与该微微网有关的码C_i的子集之中的接收码C_i ^j的指示，该接收码C_i ^j由该新的设备用于接收数据。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于：用于接收数据的接收码C_i ^j的所述指示是在802.15.3标准中所规定的8比特上的指示字，所述指示字表示为该新的设备所知的接收码C_i ^j。

9.根据权利要求7和8之中任何一项权利要求的方法，其特征在于：在新的设备已经加入微微网之后，所加入的微微网的微微网协调器PNC将该新的设备的标识以及由该新的设备用于接收的接收码C_i ^j的指示一起发送给该微微网的所有设备。

10.根据权利要求9的方法，其特征在于：当第一设备在同一微微网中利用给定接收码C_i ^j发送数据给第二设备的时候，第一设备发送与期望的接收第二设备有关的属性，并且其接收码C_i ^j是该给定接收码C_i ^j的第二设备只在发送的属性与第二设备有关时才处理发送的数据。

11.用于特设无线电通信系统的一种设备，所述系统包括具有等效通信结构的设备，这些设备被聚集在几个微微网中，通过执行码分多址联接CDMA传输方法，该设备能够与同一微微网的其他设备通信，

其特征在于：可利用的码的集合被分为预定的不相交的码C_i的子集，该设备包括其中存储所有的码C_i的子集的装置，并且该设备适于使用与一个微微网相关的码C_i的子集中的码来与该微微网的其他设备通信，

以及该设备包括：

-用于在该特设无线电通信系统中增添该设备时扫描无线电环境以寻找至少一个被使用的与微微网相关的码C_i的子集的装置，和

-用于以下的装置：

根据这个或者每个找到的被使用的码C_i的集合，

-变成新的微微网的微微网协调器PNC，和为该新的微微网选择码C_i的子集，或者

-加入可利用的微微网的集合之中的现有微微网，其中该新的设备打算加入的现有微微网的码的子集已被使用，并将所述的码的子集用于与所加入的微微网的其他设备进行接下来的通信。

12.一种特设无线电通信系统，包括具有等效通信结构的设备，这些设备被聚集在几个微微网中，同一微微网的设备能够彼此通信，每个微微网包括微微网协调器PNC，用于在这些设备之间进行无线电通信的多址联接方案是码分多址联接CDMA方案，

其特征在于：可利用码的集合被分为预定的不相交的码C_i的子集，所有的码C_i的子集是为每个设备所知的，并且同一微微网的所有设备使用同一相关的码C_i的子集中的码来彼此通信，

并且每个设备包括：

-用于在该特设无线电通信系统中增添该设备时扫描无线电环境以寻找至少一个被使用的与微微网相关的码C_i的子集的装置，和

-用于以下的装置：

根据这个或者每个找到的被使用的码C_i的集合，

-变成新的微微网的微微网协调器PNC，和为该新的微微网选择尚未被使用的码C_i的子集，或者

-加入可利用的微微网的集合之中的现有微微网，其中该新的设备打算加入的现有微微网的码的子集已经被使用，并且将所述的码的子集用于与所加入的微微网的其他设备进行接下来的通信。

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