CN1784860B - 无线通信系统、无线通信设备、无线通信方法 - Google Patents

无线通信系统、无线通信设备、无线通信方法 Download PDF

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Abstract

一种不布置控制站就构成ad hoc网络的无线通信装置设置以更高优先级使用的区域，并且，在需要时在此区域内执行等时通信。当在优先使用区域内不执行等时通信时，或在等时通信终止之后，其它通信装置执行任意通信。当在本地装置的优先使用区域内执行其它通信时，等时通信的开始被暂时延迟。在ad hoc通信环境下，有可能通过等时通信而有效地发送实时数据，如AV内容。

Description

无线通信系统、无线通信设备、无线通信方法
技术领域
本发明涉及在无线LAN(局域网)等内的多个无线站之间相互执行通信的无线通信系统、无线通信设备、无线通信方法、以及计算机程序。具体地，本发明涉及有效发送等时数据如AV内容的无线通信系统、无线通信设备、无线通信方法、以及计算机程序。
更具体地，本发明涉及在自组织(ad-hoc)通信环境中有效发送等时数据的无线通信系统、无线通信设备、无线通信方法、以及计算机程序，其中，在所述ad-hoc通信环境中，各个通信站以没有主控站和被控站关系的自组织分布方式形成网络。具体地，本发明涉及在ad-hoc通信环境中以保证带宽执行数据发送的无线通信系统、无线通信设备、无线通信方法、以及计算机程序。
背景技术
作为使用户免于有线方案的LAN接线的系统，无线LAN正在引起注意。由于无线LAN可省略工作空间如办公室中的大部分有线电缆，因此可相对容易地移动通信终端，如个人计算机(PC)。
近年来，随着无线LAN系统的速度提高并且成本下降，对它的需求已经显著增加。具体地，近来，为了用人们可得到的多个电子设备构造小规模无线网络来执行信息通信，考虑引入个人局域网(PAN)。例如，利用要求管理机构许可证的频带，如2.5GHz频带和5GHz频带等，来定义不同的无线通信系统。
通常用于使用无线技术配置局域网的方法是：在区域中设置一个用作主控站的设备，在主控站的统一控制下形成网络，其中，所述主控站称作“接入点”。在此情况下，接入点提供无线网络内通信设备之 间的同步。执行基于频带预约的接入控制。即，试图执行等时通信的通信设备首先向接入点预约信息发送所需的频带，并且，使用发送路径，从而，该信息发送与另一通信设备的信息发送没有冲突。
然而，当在发送侧通信设备与接收侧通信设备之间执行等时通信时，总是要求经过接入点的无线通信。因而有发送路径的使用效率减半的问题。
相反，已经提出终端相互之间直接执行无线通信的“自组织(ad-hoc)通信”。具体地，在由相对较少的相邻客户端构成的小规模无线网络中，不使用特定接入点而允许任意终端相互之间执行无线通信的ad-hoc通信被认为是适当的。
例如，已经为基于IEEE 802.11的无线LAN系统准备一种模式，在此模式中，不设置主控站，以自组织分布的方式，在对等(peer-to-peer)的基础上进行操作。
另一方面，为了发送等时和时序数据，如AV内容，必须保证带宽，其中，AV内容是必须以有规律间隔定期发送其数据的AV内容。
例如，IEEE 802.11TG-e正促进研究基于使用无线通信系统保证带宽的前提的通信方法。
然而，当在常规无线LAN系统中试图保证带宽时，通常使用的方法是定义特定的主控站以便统一控制通信资源，并规定在一定组内以有限方式激励的时间。在作为信息发送端的通信设备中统一产生发送权，并且作为接收端的无线通信设备取决于发送端通信设备并受其控制。
此情况基于定义作为特定主控站的通信设备的前提，并且不适用于不设置主控站设备的系统。具体地，当通过形成没有主控站和被控站关系的ad-hoc网络而实施基于带宽预约的通信时，难以确定应该考虑哪个影响范围。进一步地，由于在作为信息发送端的通信设备中统一产生发送权，因此，不能发出表示作为接收端的无线通信设备用于在预定定时接收信号的通知。
而且，执行等时通信，以发送等时数据，即时序数据。在此情况 下，事先预约用于等时通信的预定通信频带(或时间)，并且，特定通信设备在此通信频带(或时间)内排它性地互相执行通信。
例如，作为目前正在对基于IEEE 802.15.3的无线个人局域网(WPAN)标准化的技术，考虑一种方案，其中，预约预定通信频带作为保证时隙(GTS)，从而，在此频带中执行等时通信。
然而，在常规的无线LAN系统中，当试图执行保证带宽的通信如等时通信时，需要与另一通信设备共享其保证带宽量的方案。因而，必须定义作为特定主控站的通信设备，以便统一管理通信量。换句话说，此具有保证带宽的通信不直接应用于没有主控站和被控站关系的无线通信系统。
进一步地，必须防止在执行等时通信时其它设备之间互相通信。因而，在此方面，主控站还需要统一标识使用该时间的通信设备。也就是说，通过形成ad-hoc网络来实现基于频带预约的通信，如等时通信，是非常困难的。
发明内容
本发明的目的是提供在ad-hoc环境中有效发送等时数据的高级无线通信系统、无线通信设备、无线通信方法以及计算机程序，其中，在所述ad-hoc通信环境中，各个通信站以没有主控站和被控站关系的自组织分布方式形成网络。
本发明进一步的目的是提供可在ad-hoc通信环境中以保证带宽执行数据发送的高级无线通信系统、无线通信设备、无线通信方法以及计算机程序。
本发明进一步的目的是提供可在ad-hoc通信环境中通过等时通信有效发送具有实时特性的数据，如AV数据，的高级无线通信系统、无线通信设备、无线通信方法以及计算机程序。
已经考虑到以上问题而进行了本发明，并且，本发明的第一方面提供一种无线通信系统，该系统以没有主控站和被控站关系的自组织分布方式形成网络。所述无线通信系统的特征在于：试图以保证带宽 执行通信的发送侧或接收侧通信设备在自己的通信范围内发出表示设置带宽保证周期的通知，并且，接收通知的另一通信设备不在带宽保证周期内执行通信操作，由此在通信范围内避免信号冲突和干涉，并且保证带宽。
“系统”在此指由多个设备(或实现特定功能的功能模块)逻辑组合在一起的单元，并且，各个设备或功能模块可以或不可以设置在单个壳体内。
在此情况下，发送侧或接收侧通信设备在为每个预定帧周期发送的信标信息中描述与带宽保证周期有关的信息。通过使用信标信号通知用于带宽保证通信的定时允许事先通知任意数量的相邻无线通信设备：将要执行带宽保证通信。
进一步地，接收侧通信设备可以虚假方式创造用于带宽保证通信的定时，以具有与发送自己信标的定时相同的状态，并且可通知用于带宽保证通信的定时。在此情况下，在从发送侧通信设备看来的隐藏终端的区域内存在的无线通信设备也可被通知：执行频带预约通信。
发送侧或接收侧通信设备在其自己的帧周期内设置预约周期，以便通过排它性地使用预约周期而执行具有保证带宽的等时通信。
当每个无线通信设备通知设备本身可用于频带预约通信的定时时，有可能实现没有主控站和被控站关系的频带预约通信。每个通信设备可排它性地使用预约时隙。另一通信设备不经过特殊程序，如清除预约，就不能使用预约时隙。
每个通信设备限制在另一通信设备所设置的预约周期内的通信操作。结果，避免通信冲突和干涉。也就是说，每个通信设备从相邻通信设备收集信标信息；获得与带宽保证周期有关的信息；并且不把被相邻通信设备设置成带宽保证周期的周期设置为自己的带宽保证周期。而且，发送侧或接收侧通信设备从相邻通信设备收集信标信息；获得与带宽保证周期有关的信息；并且把未被相邻通信设备设置成带宽保证周期的周期设置为自己的带宽保证周期。这可在ad-hoc网络中实现基于频带预约的等时通信，并且可在发送等时数据如AV内容的 过程中保证频带。
进一步地，本发明的第二方面提供一种无线通信系统，该系统以没有主控站和被控站关系的自组织分布方式形成网络。所述无线通信系统的特征在于：发送侧或接收侧通信设备在自己的帧周期内设置可优先使用的周期，并且，通过优先使用该优先使用周期而执行具有保证带宽的通信，从而，通过优先使用该优先使用周期而执行具有保证带宽的等时通信，同时，在通信范围内避免信号冲突和干涉。
上述预约周期是独占的时间周期，因而，发送路径由特定的通信设备独占使用。在预定通信频带(时间)上通过独占使用发送路径而执行通信的方法中，当执行不满足曾经设置的预定通信频带(时间)的等时通信时，不足的部分不能用于其它通信设备之间的通信，并因而减小吞吐量。另一方面，在基于CSMA(或PSMA)/CA的接入控制方法中，每个通信设备执行冲突避免操作，所述冲突避免操作在检测到另一通信不执行发送之后开始发送，并且因而，除非检验到载波信号，否则开始发送。这使得不可能保证发送路径被排它地独占并用于特定的通信。
相应地，在本发明的第二方面中，每个无线通信设备根据需要设置可由设备本身优先使用的周期(定时)，并且在优先使用周期内优先执行等时通信。
在此情况下，在优先使用周期结束之前，当在发送侧通信设备与接收侧通信设备之间的具有保证带宽的等时通信已经结束时，即，当优先使用时间已经结束时，可在其它通信设备之间执行任意通信。
优先使用周期在此指可优先使用通信的周期，并且与已进行预约的通信设备排它性使用发送路径的预约周期不同。在优先使用周期中，保证带宽的优先使用，但是，不完全排除另一通信设备的使用。因而，另一设备也可在保证优先使用的范围内使用该频带。从而，虽然通信设备设置可优先使用的周期以执行等时通信，但是，当等时通信还未执行或已经结束时，允许其它通信设备之间的任意通信。结果，当执行不满足优先使用周期的等时通信时，不足的部分可用于其它通信设 备之间的通信，由此提高吞吐量。
在当设备本身设置的优先使用周期到来时执行另一通信的情况下，发送侧通信设备可暂时延迟等时通信的开始，并且，在另一通信结束之后可执行基于优先使用的发送。
在另一通信结束之后开始预定的等时通信可实现与另一通信共存的等时通信。在此情况下，虽然优先使用周期的开始被暂时延迟，但是，可以期望：整个系统的吞吐量提高，并且恢复暂时延迟。这是因为，当执行不满足优先使用周期的等时通信时，优先使用状态被清除，即频带被释放。
本发明的第三方面提供一种以计算机可读格式描述的计算机程序，从而在计算机系统中上运行以没有主控站和被控站关系的自组织分布方式执行无线通信操作的处理。
计算机程序的特征在于包括：带宽保证周期设置步骤，所述带宽保证周期设置步骤在自己的通信范围内通知设置保证带宽的带宽保证周期；以及
通信控制步骤，所述通信控制步骤为响应自己带宽保证周期的到来而执行保证带宽的通信。
本发明的第四方面提供一种以计算机可读格式描述的计算机程序，从而在计算机系统中上运行以没有主控站和被控站关系的自组织分布方式执行无线通信操作的处理。
计算机程序的特征在于包括：优先使用周期设置步骤，所述优先使用周期设置步骤在自己的帧周期内设置用于执行具有保证带宽的通信的优先使用周期，并且，在自己的通信范围内通知设置优先使用周期；以及
通信控制步骤，所述通信控制步骤为响应自己优先使用周期的到来而优先执行具有保证带宽的通信。
根据本发明第三和第四方面的每一方面的计算机程序定义以计算机可读格式描述的计算机程序，从而，在计算机系统上实现预定的处理。换句话说，在计算机系统上安装根据本发明第三和第四方面每 一方面的计算机程序提供具有协合效应的计算机系统，并且还使计算机系统作为通信设备进行操作。开始多个这样的通信设备的操作以构成无线网络可提供与根据本发明第一和第二方面每一方面的无线通信设备相同的优点。
从基于本发明以下实施例和附图的详细描述中，本发明进一步的目的、特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1示出构成根据本发明一个实施例的无线通信设备的通信设备的布置实例。
图2示意性示出在图1所示无线网络环境中操作的无线通信设备的功能配置。
图3示出在根据此实施例的ad-hoc网络中每个无线通信设备的超帧的配置实例。
图4示出由每个通信设备本身识别的时隙的布置实例。
图5示出由发送侧执行的预约处理序列。
图6示出由接收侧执行的预约处理序列。
图7示出当在根据本发明实施例的ad-hoc网络中执行预约通信时超帧的配置实例。
图8示出当每个通信设备在执行预约通信时本身识别的时隙的布置实例。
图9示出预约周期中的通信序列的实例。
图10示出信标信号的帧结构的实例。
图11示出预约请求命令信息的帧结构的实例。
图12示出应答通知命令信息的帧结构的实例。
图13示出预约通知命令信息的帧结构的实例。
图14示出伪信标信号的帧结构的实例。
图15示出RTS命令的帧结构的实例。
图16示出CTS命令的帧结构的实例。
图17示出数据帧的帧结构的实例。
图18示出ACK帧的帧结构的实例。
图19为示出在根据本发明的ad-hoc网络中无线通信设备的操作程序的流程图。
图20示出在根据本发明的ad-hoc网络中每个通信设备在它自己的超帧中布置优先使用周期的状态。
图21示出收集多个等时信息以提供优先使用周期的状态。
图22示出在优先使用周期中通信序列的实例。
图23示出在优先使用周期中通信序列的另一实例。
图24示出用于在执行等时通信的通信设备之间交换优先使用周期的通信序列。
图25示出用于在执行等时通信的通信设备之间交换优先使用周期的通信序列的另一实例。
图26示出信标信息的帧结构的实例。
图27示出优先使用周期通知命令的帧结构的实例。
图28为示出在根据本发明的ad-hoc网络中设置和清除优先使用周期的无线通信设备的处理程序的流程图。
图29为示出在根据本发明的ad-hoc网络中执行等时通信的无线通信设备的处理程序的流程图。
具体实施方式
现在将结合附图在下面详细描述本发明的实施例。
第一实施例
图1示出构成根据本发明一个实施例的无线通信设备的通信设备的布置实例。在此无线通信系统中，不布置特定的主控站，并且，各个通信设备以自组织分布的方式操作，形成ad-hoc网络。图中示出在相同空间内分布通信设备#0-通信设备#6的状态。
在图中，每个通信设备的通信范围用虚线表示，并且，该范围被 定义为通信设备不仅可与位于该范围内的另一通信设备通信而且通信设备本身发送的信号导致干涉的范围。也就是说，通信设备#0在允许与附近的通信设备#1和通信设备#4通信的范围内。通信设备#1也在允许与附近的通信设备#0、通信设备#2和通信设备#4通信的范围内。通信设备#2也在允许与附近的通信设备#1、通信设备#3和通信设备#6通信的范围内。通信设备#3在允许与附近的通信设备#2通信的范围内。通信设备#4也在允许与附近的通信设备#0、通信设备#1和通信设备#5通信的范围内。通信设备#5在允许与附近的通信设备#4通信的范围内。通信设备#6在允许与附近的通信设备#2通信的范围内。
在此实施例中，每个通信设备以分时方式使用一个无线发送路径而执行接入控制，同时，互相考虑位于附近的其它通信设备的影响。
图2示意性示出在图1所示无线网络环境中操作的无线通信设备100的功能配置。无线通信设备100包括接口101、数据缓冲器102、中央控制器103、无线发送器104、定时控制器105、天线106、无线接收器107、控制信号产生器108、控制信号分析器109、信标产生器110、信标分析器111、以及信息存储器113。
接口101与连接到无线通信设备100的外部设备(如个人计算机(未示出))交换各类信息。
数据缓冲器102用于临时存储从通过接口101连接的设备发送的数据、以及在通过接口101发送数据之前接收的数据。
中央控制器103在无线通信设备100内统一执行对一系列信息发送和接收处理以及发送路径接入控制的管理。
在此实施例中，在各个通信站以没有主控站和被控站关系的自组织分布方式形成网络的ad-hoc网络环境中，无线通信设备100执行通信操作，如使用预约周期或优先使用周期(后面描述)的等时通信或基于CSMA/CA(载波侦听多路接入/冲突避免)的随机接入通信。每个无线通信设备在预定帧周期(以下也称作“超帧周期”)的开始时发送信标(帧长度一致，但通信设备的帧开始时间因它们不受主控站控制而是互相不同步的)。
帧周期由多个时隙构成。中央控制器103设置设备本身用于等时通信的时隙，在信息存储器113中存储设置内容，并且，在信标中描述内容，以把设置的内容通知给相邻的无线通信设备。
为了无线发送临时存储在数据缓冲器102中的数据和信标，无线发送器104把数据和信标例如调制为超宽频带信号。
定时控制器105控制发送/接收超宽频带信号的定时。例如，定时控制器105控制已经获得的预约周期、接收其自己信标的定时、从另一通信设备接收信标(包括伪信标(后面描述))的定时、等等。
天线106向另一无线通信设备发送信号，或收集从另一无线通信设备发送的信号。
无线接收器107执行在预定时间接收从另一无线通信设备发送的信息、信标等信号的处理。
在数据发送之前，根据需要，控制信号产生器108产生诸如预约请求、应答通知和预约通知的信息。
控制信号分析器109分析从相邻无线通信设备发送的预约请求、应答通知和预约通知的信息。
信标产生器110产生与附近无线通信设备定期交换的信标信号。
信标分析器111分析能从另一无线通信设备接收的信标信号，并分析使用的时隙以及相邻无线通信设备的存在。
信息存储器113存储执行程序命令，如由中央控制器103执行的一系列接入控制操作以及已被检测到信标的相邻无线通信设备的地址。例如，信息存储器113还存储作为自己邻居存在的相邻无线通信设备的信标发送位置(定时)信息、在信标中描述且与相邻无线通信设备的预约通信有关的参数(使用时隙信息和优先使用周期信息)。
图3示出在根据此实施例的ad-hoc网络中每个无线通信设备的超帧的配置实例。
在此图所示实例中，通过自组织地确定超帧周期并定期发送信标，每个通信设备适合使相邻通信设备识别到自身的存在。在帧长度一致的同时，对每个通信设备唯一地设置帧开始时间，因为它们不受 主控站控制。
每个无线通信设备发送它自己的信标，从而，其发送位置与相邻通信设备的(现有)信标的发送位置不重叠，由此使得有可能构造自组织分布的ad-hoc网络。
在示出的实例中，在通信设备#1中，从信标(B1)到下一信标(B1′)的周期被定义为超帧周期(SF1)。
对于通信设备#2，当它发送信标(B2)时，定义超帧周期(SF2)，并且，在此之前的周期被处理成超帧周期(SF2-1)。
对于通信设备#3，当它发送信标(B3)时，定义超帧周期(SF3)，并且，在此之前的周期被处理成超帧周期(SF3-1)。
在此情况下，通信设备#1从位于附近的通信设备#2接收信标(N2)。通信设备#2从附近的通信设备#1接收信标(N1)，并从通信设备#3接收信标(N3)。通信设备#3还从附近的通信设备#2接收信标(N2)。
在图1所示无线网络配置中，通信设备#1还从通信设备#0和#4接收信标，并且，通信设备#2从通信设备#6接收信标。然而，为描述简单起见，在此省略其细节。
超帧周期由多个时隙构成(在此情况下为64个时隙)，并且，时隙是接入的最小单元。图4示出由每个通信设备自身识别的时隙的布置实例。关于设备自己的超帧周期(即，对于在它自己信标的发送定时的起点)，无线通信设备按照从相邻通信设备接收信标信号的相对位置而布置时隙。
图中示出通信设备#1在第32位置从通信设备#2接收信标，其中，以它自己的信标发送位置为第0位置。
图中示出通信设备#2以自己的信标发送位置为第0位置，在第18位置从通信设备#3接收信标，并在第32位置从通信设备#1接收信标。
图中示出通信设备#3在第48位置从通信设备#2接收信标，其中，以它自己的信标发送位置为第0位置。
在此实施例中，每个无线通信设备在定期发送的信标中包含此时隙布置关系，作为使用时隙信息参数，并且，向相邻通信设备通知所述关系。接着，无线通信设备在互相避免其它通信设备所用时隙的同时，执行发送和接收信息的处理。这使得有可能自组织地形成ad-hoc网络，同时避免冲突和干涉。
发送侧无线通信设备向接收侧无线通信设备发出预约请求。响应预约请求，接收侧无线通信设备返回应答通知。向相邻通信设备通知其中描述预约使用时隙的信标，从而，通信设备可使用所述使用时隙来互相发送/接收信息。
图5示出预约处理序列。在图示实例中，与作为预约通信发送端的通信设备#1连接的设备发出预约指令，并且，接收端通信设备#2对此作出响应，执行预约通信。
首先，与发送端通信设备#1连接的设备发出预约指令51，并且，发送端通信设备#1向接收端通信设备#2发出预约请求52。此时，交换所请求预约通信的大致通信量的参数。
响应预约请求，作为预约通信接收端的通信设备#2使用应答通知53和信标54通知可用于通信的时隙等。
进一步地，发送端通信设备#1基于应答通知53和信标54而确定将用于预约通信的时隙，并且，使用信标55通知邻居将要使用的时隙。
随后，当将要使用的时隙到来时，发送端通信设备#1对接收端通信设备#2实际执行预约通信56。
随后，只要一系列预约通信继续进行，接收端通信设备#2的信标57就继续通知使用的时隙信息。进一步地，在通信结束之后，当由使用的时隙信息所指示的时间有剩余时，其它通信设备#0和#3可以使用该时隙，并可例如执行基于CSMA/CA的随机接入。
随后，相似地，只要一系列预约通信继续进行，发送端通信设备#1的信标58就继续通知使用的时隙信息，并且执行预约通信59。在通信结束之后，当由使用的时隙信息所指示的时间有剩余时，其它通信设备#0和#3可以使用该时隙，并例如执行基于CSMA/CA的随机 接入。
通信设备#1和通信设备#2向相邻通信设备发出其中描述时隙信息的各个信标。在此情况下，通信设备#1的信标到达通信设备#0，其中，通信设备#0是对于通信设备#2的隐藏终端，并且，通信设备#2的信标到达通信设备#3，其中，通信设备#3是对于通信设备#1的隐藏终端。也就是说，在发送端通信设备#1和接收端通信设备#2两者的通信范围内都发出指示将要执行预约通信的通知。已经接收通知的其它通信设备#0和#3不适合使用预约时隙来执行想要的通信操作。结果，避免冲突和干涉，并且，保证带宽。
发送端通信设备#1和接收端通信设备#2可以优先使用表示预约紧张(intension)的时隙。其它通信设备不能无条件地使用表示预约紧张的时隙，除非它经过特殊的和附加的程序(在本说明书中没有解释)，如清除预约紧张。
在图5所示实例中，尽管响应发送侧的请求而执行预约处理序列，但也可响应接收侧的请求而执行预约处理序列。例如，此种情况的实例是：接收端通信设备向发送端通信设备发出内容分配请求。图6示出由接收侧执行的预约处理序列。在图示实例中，与作为预约通信接收端的通信设备#2连接的设备发出预约指令，并且，发送端通信设备#1对此作出响应，从而执行预约通信。
首先，与接收端通信设备#2连接的设备发出预约指令61，并且，接收端通信设备#2向发送端通信设备#1发出预约通知62。此时，交换所请求预约通信的大致通信量的参数。
在此情况下，与预约通知一起，信标通知63可向相邻通信设备通知将要执行预约通信。
已经接收预约通知的发送端通信设备#1确定将用于预约通信的时隙，并且，使用信标64通知邻居将要使用的时隙。
随后，当将要使用的时隙到来时，发送端通信设备#1对接收端通信设备#2实际执行预约通信65。
随后，只要一系列预约通信继续进行，接收端通信设备#2的信标 66就继续通知使用的时隙信息。在通信结束之后，当由使用的时隙信息所指示的时间有剩余时，其它通信设备#0和#3可以使用该时隙，并例如执行基于CSMA/CA的随机接入。
随后，相似地，只要一系列预约通信继续进行，发送端通信设备#1的信标67就继续通知使用的时隙信息，并且执行预约通信68。在通信结束之后，当由使用的时隙信息所指示的时间有剩余时，其它通信设备#0和#3可以使用该时隙，并例如执行基于CSMA/CA的随机接入。
通信设备#1和通信设备#2向相邻通信设备发出其中描述时隙信息的各个信标。在此情况下，通信设备#1的信标到达通信设备#0，其中，通信设备#0是对于通信设备#2的隐藏终端，并且，通信设备#2的信标到达通信设备#3，其中，通信设备#3是对于通信设备#1的隐藏终端。也就是说，在发送端通信设备#1和接收端通信设备#2两者的通信范围内都发出指示将要执行预约通信的通知。已经接收通知的其它通信设备#0和#3不适合使用预约时隙来执行想要的通信操作。结果，避免冲突和干涉，并且，保证带宽。
发送端通信设备#1和接收端通信设备#2可以优先使用表示预约紧张的时隙。其它通信设备不能无条件地使用表示预约紧张的时隙，除非它经过特殊的和附加的程序(在本说明书中没有解释)，如清除预约紧张。
已经结合图3描述在根据此实施例的ad-hoc网络中每个无线通信设备的超帧的配置。图7示出用于在ad-hoc网络中执行预约通信的超帧的配置实例。
在通信设备#1中，从信标(B1)到下一信标(B1′)(未示出)的周期被定义为超帧周期(SF1)。对于通信设备#2，当它发送信标(B2)时，定义超帧周期(SF2)，并且，在此之前的周期被处理成超帧周期(SF2-1)(未示出)。进一步地，对于通信设备#3，当它发送信标(B3)时，定义超帧周期(SF3)，并且，在此之前的周期被处理成超帧周期(SF3-1)。
在此情况下，通信设备#1从位于附近的通信设备#2接收信标(N2)。通信设备#2从附近的通信设备#1接收信标(N1)，并从通信设备#3接收信标(N3)。通信设备#3还从附近的通信设备#2接收信标(N2)。
在此实施例中，当每个通信设备自组织地确定超帧周期时，通信设备通过使用信标信号而定期通知预约通信的一部分，从而，向相邻通信设备通知预约通信的存在。在图7所示实例中，作为预约通信发送端的通信设备#1对接收端通信设备#2执行预约通信(RTX)71。与所述定时同步地，接收端通信设备#2执行接收(RRX)72。
通过使用发送端通信设备#1的信标(B1)和接收端通信设备#2的信标(B2)，向邻居通知预约通信的紧张指示。相应地，作为对于通信设备#1的隐藏终端的通信设备#3可以事先检测用于预约通信的时隙的使用。因而，在时间周期73中，通信设备不能无条件地执行通信操作，从而，避免冲突和干涉，并且，保证带宽。
超帧周期由多个时隙组成，并且，时隙是接入的最小单元。图8示出每个通信设备本身在执行预约通信时所识别的时隙的布置实例。关于它自己的超帧周期，无线通信设备按照从相邻通信设备接收信标信号的相对位置而布置时隙(在上面描述)。
图中示出通信设备#1在第32位置从通信设备#2接收信标，其中，以它自己的信标发送位置为第0位置。图中示出通信设备#2以其自己的信标发送位置为第0位置，在第18位置从通信设备#3接收信标，并在第32位置从通信设备#1接收信标。图中示出通信设备#3在第48位置通信设备#2接收信标，其中，以它自己的信标发送位置为第0位置。
进一步地，与在从另一通信设备接收信标的情形相同，每个通信设备通知用于预约通信的时隙部分，由此通知将执行预约通信。
也就是说，示出发送端通信设备#1按照与它自己信标发送位置的相对位置而使用第4时隙-第13时隙进行预约通信。
相似地，示出接收端通信设备#2按照与它自己信标发送位置的相 对位置而使用第36时隙-第45时隙进行预约通信。
在图示实例中，为方便起见，发送侧和接收侧通信设备与从另一通信设备接收信标信号的情形相同地处理预约周期，并且，与接收信标信号的情形相同地通知预约周期。对于此布置，即使是存在于从发送侧通信设备观察处于隐藏终端的区域中的无线通信设备也可被通知正在执行保证带宽的通信。通过使用在现有信标信息中描述的使用识别时隙信息(后面描述)，有可能通知用于预约通信的时隙。
位于对于发送端通信设备#1的隐藏终端的位置上的通信设备#3分析在从接收端通信设备#2发送的信标中描述的使用时隙信息。通过这样做，通信设备#3可认识到：根据与通信设备#3自己的信标发送位置的相对位置，有可能使用第20时隙-第29时隙来进行与相邻通信设备的通信。
当通过使用定期发送的信标而通知相邻通信设备此时隙布置关系作为使用时隙信息的参数时，有可能通知：将在ad-hoc网络中执行预约通信。
在此实施例中，发送侧和接收侧通信设备与从另一通信设备接收信标信号的情形相同地处理预约周期，并且，与接收信标信号的情形(如上所述)相同地通知预约周期。因而，在预约通信(RTX)过程中，包含伪信标信号(在后面描述)。
在此实施例中，采用RTS/CTS系统作为用于在没有提供主控站的ad-hoc网络中在基于CSMA/CA执行随机接入的通信环境中提高通信质量的装置。也就是说，在此情况下，在发送实质信息之前，发送端通信设备发送RTS(对发送的请求：发送请求)，并且接收端通信设备接收RTS。当数据是可接收的时，接收端通信设备返回CTS(清除发送：接收准备结束)，作为对RTS的响应。在通过设备之间的RTS/CTS信息交换建立连接之后，执行数据发送。
图9示出在预约周期中通信序列的实例。此图中所示实例示出用于在发送端通信设备#1对接收端通信设备#2执行预约通信的情形下的序列。然而，在预约周期中，在交换RTS/CTS信息之后执行数据 发送。
当预约周期到来时，发送端通信设备#1确认另一无线通信设备不在通信。随后，发送端通信设备#1发送预定的前同步码信号(P)91，并接着发送伪信标(PSB)92和发送请求(RTS)93。发送伪信标是为了使发送侧和接收侧通信设备与从另一通信设备接收信标信号的情形相同地处理预约周期，并为了与接收信标信号的情形相同地通知预约周期。
虽然在此没有未出，但当其它无线通信设备互相通信时，通信设备#1执行用于限制信号发送的控制，直到通信结束为止。
在RTS中，指定在执行预约通信时作为信息接收端的通信设备#2(后面描述)。在接收RTS时，接收端通信设备#2认识到将在随后执行通信，并返回前同步码(P)94，接着返回接收准备结束(CTS)95。
虽然没有示出，但当其它无线通信设备互相通信时，通信设备#2例如执行用于限制信号发送的控制，直到通信结束为止。
响应CTS信号，发送端通信设备#1开始向信息接收端通信设备#2发送预定的前同步码(P)96，并接着发送数据(data)97。
进一步地，接收端通信设备#2接收数据。当数据接收结束时，如果需要，接收端通信设备#2也返回预定的前同步码信号(P)98，并接着返回接收应答(ACK)99。
基于从接收端通信设备#2发送的接收应答(ACK)99，发送端通信设备#1可识别信息发送序列已经结束。
图10示出信标信号的帧结构的实例。在此实施例中，在ad-hoc网络中操作的每个通信设备都在它自己的超帧周期的开始时发送信标信号。
示出的信标帧包括：表示发送的信息是信标信息的类型；表示帧的信息长度的长度；作为发送端的地址信息的MAC地址；表示发送的定时信息的定时；表示相应通信设备所属组的网络ID；(根据需要而附加的)在此部分之前的错误检测码CRC；通知参数如根据本发明 的预约通信的使用识别时隙信息；以及整个帧的错误检测码CRC。
如上所述，在使用识别时隙信息中，与从另一通信设备接收信标信号的情形相同地处理预约周期，并且，与接收信标信号的情形相同地描述预约周期。已经接收和分析信标信号的通信设备可检测将用于预约通信的时隙。接着，通信设备使用预约时隙限制通信，从而，避免冲突和干涉，并且在预约通信过程中保证带宽。
图11示出预约请求命令信息的帧结构的实例。当与预约通信发送端通信设备连接的设备发出预约指令时，向接收侧通信设备发送预约请求命令(参见图5)。
示出的命令帧包括：表示发送的信息是预约请求命令的类型；表示帧的信息长度的长度；用作接收端的地址信息的接收端MAC地址；用作发送端的地址信息的发送端MAC地址；描述该命令所特有参数的命令；根据需要附加的并且表示在此之前错误的错误检测码CRC；传递根据本发明的预约通信请求的请求时隙信息；以及整个帧的错误检测码CRC。
图12示出应答通知命令信息的帧结构的实例。接收端通信设备为响应作为预约通信发送端的通信设备的预约请求而发送应答通知命令(参见图5)。
示出的命令帧包括：表示发送的信息是应答通知命令的类型；表示帧的信息长度的长度；用作接收端的地址信息的接收端MAC地址；用作发送端的地址信息的发送端MAC地址；描述该命令所特有参数的命令；根据需要附加的并且表示在此之前错误的错误检测码CRC；表示用于根据本发明的预约通信的位置的使用时隙信息；以及整个帧的错误检测码CRC。
在使用时隙信息中，与从另一通信设备接收信标信号的情形相同地处理预约周期，并且，与接收信标信号的情形相同地描述预约周期(如上所述)。
图13示出预约通知命令信息的帧结构的实例。在接收端发出预约命令请求时，从接收端通信设备向发送端通信设备发送预约通知命 令(参见图6)。
示出的命令帧包括：表示发送的信息是预约通知命令的类型；表示帧的信息长度的长度；用作接收端的地址信息的接收端MAC地址；用作发送端的地址信息的发送端MAC地址；描述该命令所特有参数的命令；根据需要附加的并且表示在此之前错误的错误检测码CRC；表示用于根据本发明的预约通信的位置的使用时隙信息；以及整个帧的错误检测码CRC。
在使用时隙信息中，与从另一通信设备接收信标信号的情形相同地处理预约周期，并且，与接收信标信号的情形相同地描述预约周期(如上所述)。
图14示出伪信标的帧结构的实例。当预约周期到来时，从发送端通信设备发送伪信标信号。发送伪信标是为了使发送侧和接收侧通信设备与从另一通信设备接收信标信号的情形相同地处理预约周期，并且与接收信标信号的情形相同地通知预约周期。
示出的伪信标帧包括：表示发送的信息是伪信标的类型；表示帧的信息长度的长度；用作发送端的地址信息的MAC地址；表示发送的定时信息的定时；表示相应通信设备所属组的网络ID；以及整个帧的错误检测码CRC。
图15示出RTS命令的帧结构的实例。
示出的RTS命令帧包括：表示发送的信息是RTS命令的类型；表示帧的信息长度的长度；用作接收端的地址信息的接收端MAC地址；用作发送端的地址信息的发送端MAC地址；描述该命令所特有参数的RTS参数；以及整个帧的错误检测码CRC。
图16示出CTS命令的帧结构的实例。
示出的CTS命令帧包括：表示发送的信息是CTS命令的类型；表示帧的信息长度的长度；用作接收端的地址信息的接收端MAC地址；用作发送端的地址信息的发送端MAC地址；描述该命令所特有参数的CTS参数；以及整个帧的错误检测码CRC。
图17示出数据帧的帧结构的实例。
示出的数据帧包括：表示发送的信息是数据的类型；表示帧的信息长度的长度；用作接收端的地址信息的接收端MAC地址；用作发送端的地址信息的发送端MAC地址；描述数据属性的属性；根据需要附加的并且表示在此之前错误的错误检测码CRC；包含实际数据的数据有效载荷信息；以及整个帧的错误检测码CRC。
图18示出ACK帧的帧结构的实例。
示出的ACK命令帧包括：表示发送的信息是ACK命令的类型；表示帧的信息长度的长度；用作接收端的地址信息的接收端MAC地址；用作发送端的地址信息的发送端MAC地址；描述该命令所特有参数的ACK参数；以及整个帧的错误检测码CRC。
图19以流程图形式示出无线通信设备在根据本发明的ad-hoc网络中的操作程序。
首先，确定是否从通过接口与无线通信设备连接的设备接收到预约指令(步骤S1)。当接收到预约指令时，计算预约通信所需的通信量(步骤S2)。此时，确定该设备本身是否为发送端(步骤S3)。当设备本身是发送端时，向接收端发送预约请求命令(步骤S4)。另一方面，当设备本身不是发送端时，确定将要使用的时隙(步骤S5)并且向发送端发送预约通知命令(步骤S6)。随后，使用信标发出表示通信使用的通知(步骤S7)。
当在步骤S1中未接收预约指令时，确定是否无线接收预约请求命令(步骤S8)。当接收预约请求命令时，获得在命令中描述的请求时隙信息(步骤S9)。在请求时隙信息转换为设备本身的时隙信息(步骤S10)时，确定将实际用于通信的时隙(步骤S11)，并且，向发送端通信设备返回应答通知命令(步骤S12)。随后，使用信标发出表示通信使用的通知(步骤S7)。
当在步骤S8中未接收预约请求指令时，确定是否接收预约通知命令(步骤S13)或者确定是否接收应答通知命令(步骤S14)。当接收所述通知命令时，获得在命令中描述的使用时隙信息(步骤S15)。使用时隙信息转换为设备本身的时隙信息(步骤S16)，接着设置通 信定时(步骤S17)。随后，使用信标发出表示通信使用的通知(步骤S7)。
另一方面，当既未接收预约通知命令也未接收应答通知命令时，进一步确定预约通信定时是否已经到来(步骤S18)。接着，在预约通信定时已经到来的情况下，当设备本身是发送端时(步骤S19)，发送用于预约通信的信息(步骤S20)。当设备本身不是发送端时，接收用于预约通信的信息(步骤S21)。
当在步骤S18中预约通信定时未到来时，确定是否接收另一通信设备的信标信号(步骤S22)。当接收信标信号时，获得在其中描述的使用时隙信息(步骤S23)，并且，在信息存储器102中存储设备本身可用于通信的信息的一部分(时隙)(步骤S24)。
第二实施例
在上述根据本发明的第一实施例中，发送端通信设备和接收端通信设备每一个都在其自己的超帧内设置预约周期，并且使用信标信号向相邻通信设备通知与预约周期有关的时隙的位置信息。每个通信设备限制在由另一通信设备设置的预约周期内的通信操作，由此防止通信冲突和干涉。因而，此布置可在ad-hoc网络中实现基于频带预约的等时通信，并且在发送等时数据如AV内容的过程中保证带宽。
然而，预约周期是排它性的时间周期，因而，发送路径由特定的通信设备独占。在预定通信频带(时间)上通过独占发送路径而执行通信的方法中，当执行不满足曾经设置的预定通信频带(时间)的等时通信时，不足的部分不能用于其它通信设备之间的通信，因而减小吞吐量。
另一方面，在基于CSMA/CA的接入控制方法中，在未检测到载波信号时开始通信。因而，不能保证发送路径被独占并用于特定的通信。
相应地，在本发明的第二实施例中，包括在ad-hoc网络中的无线通信设备根据需要设置可由设备本身优先使用的周期(定时)，并 且在优先使用周期内执行等时通信，其中，ad-hoc网络是各个通信站以没有主控站和被控站关系的自组织分布方式形成的网络。
优先使用周期是通信设备可优先使用的周期，并且与已进行预约的通信设备排它性使用发送路径的预约周期不同。因而，虽然通信设备设置可优先使用的周期来执行等时通信，但是，当还未执行等时通信或等时通信已经结束时，允许其它通信设备之间的任意通信。
即使在设备本身已经设置可优先使用的周期的情况下，当执行另一通信时，等时通信的开始也被暂时延迟，并且，在完成所述通信之后执行发送。在此情况下，有可能实现与另一通信共存的等时通信。而且，虽然优先使用周期的开始被暂时延迟，但是，可以期望：整个系统的吞吐量提高，并且恢复暂时延迟。这是因为，当执行不满足优先使用周期的等时通信时，优先使用状态，即频带的优先使用，被自动释放。
图20示出在根据此实施例的ad-hoc网络中每个通信设备在它自己的超帧内布置优先使用周期的状态。
作为发送端的通信设备#1根据从通过接口101连接的设备的应用程序#1发送的等时信息I1-I5，在由信标信号B1和B1′定义的超帧周期SF1内布置优先使用周期S1-S5。
在图示实例中，以与几乎定期到达的等时信息同步的周期设置优先使用周期。然而，由于用于发送的优先使用周期S1-S5设置得避开从另一通信设备接收信标信号的定时，因此，优先使用周期不必以有规律的间隔布置。
另一方面，作为等时信息接收端的通信设备#2接收在与发送端通信设备#1的优先使用周期同步的定时R1-R5发送的数据。通信设备#2向通过接口101连接的设备的应用程序#2传递数据，作为等时信息I1′-I5′，同时考虑预定量的发送延迟。
在此情况下，与发送端通信设备#1相似地，通信设备#2可在由信标信号B2定义的超帧周期SF2内设置R1-R5，作为用于接收的优先使用周期。
为每个超帧周期连续地设置优先使用周期，直到等时通信结束为止。当新的无线通信设备在附近出现时，例如可通过移位而重新布置优先使用周期，以便避开该通信设备的信标发送定时。
在图20所示实例中，尽管为每个等时信息布置优先使用周期，但是，可把多个等时信息收集在一起，以便布置一个优先使用周期。图21示出多个等时信息收集在一起以布置优先使用周期的状态。
发送端通信设备#1根据从通过接口101连接的设备的应用程序#1发送的等时信息I1-I13，在由信标信号B1和B1′定义的超帧周期SF1内布置用于发送的优先使用周期S11-S16。
在图示实例中，为多个等时信息I1-I2布置优先使用周期S11，随后，为等时信息I3和I4顺序地布置优先使用周期S12。
与在图20所示情形中一样，以与几乎定期到达的多个等时信息同步的周期设置优先使用周期。然而，由于用于发送的优先使用周期S11-S16设置得避开从另一通信设备接收信标信号的定时，因此，优先使用周期不必以有规律的间隔布置。
另一方面，作为等时信息接收端的通信设备#2接收在与发送端通信设备#1的优先使用周期同步的定时R11-R16发送的数据。因而，通信设备#2向通过接口101连接的设备的应用程序#2传递数据，作为多个等时信息I1′-I12′，同时考虑预定量的发送延迟。
在此情况下，与发送端通信设备#1相似地，通信设备#2可在由信标信号B2定义的超帧周期SF2内设置R11-R16，作为用于接收的优先使用周期。
为每个超帧周期连续地设置优先使用周期，直到等时通信结束为止。当新的无线通信设备在附近出现时，例如通过移位而重新布置优先使用周期，以便避开该通信设备的信标发送定时。
图22示出在优先使用周期内的通信序列的实例。此图所示实例说明在发送端通信设备#1通过使用优先使用周期向接收端通信设备#2发送等时信息/从其接收等时信息的情形中所用的序列。在发送端通信设备#1和接收端通信设备#2结束优先使用周期的优先使用时，相邻 通信设备#4和#0执行基于CSMA/CA系统的普通随机接入。为了提高通信的质量，每个通信设备在交换RTS/CTS信息之后执行数据发送。
首先，当在优先使用周期内不执行另一通信时，作为发送端的通信设备#1向作为接收端的通信设备#2发送预定的前同步码信号(P)501以及发送请求(RTS)502。在此情况下，在发送RTS时，在优先使用周期内开始优先使用时间。
通信设备#2接收RTS，并且，当数据通信有可能时，通信设备#2向通信设备#1返回预定的前同步码信号(P)503和接收准备结束(CTS)504。
在接收CTS时，作为发送端的通信设备#1向通信设备#2发送预定的前同步码信号(P)505、头部信息(H)505和数据有效载荷(Data)507。
进一步地，当连续地接收数据时，通信设备#2一起返回接收应答(ACK)509和预定的前同步码信号(P)508。在此情况下，尽管为方便起见而示出在数据发送之后立即接收ACK的序列配置的实例，但是，可在必要时返回接收应答ACK。
随后，当有与另一通信设备的通信时，如果需要，已经设置优先使用时间的通信设备#1可通过再次发送前同步码510和发送请求(RTS)511而发送/接收数据。
此时，当通信设备#1不执行通信时，清除优先使用时间的设置，从而，其它通信设备#4和#0可互相通信，不需执行任何特殊程序。
也就是说，即使在优先使用周期内，当通信设备#4未从通信设备#1接收前同步码(P)510、头部信息(H)511等时，通信设备#4也确定优先使用时间已经结束。接着，为了与通信设备#0通信，通信设备#4向通信设备#0发送预定的前同步码信号(P)512以及发送请求(RTS)513。
通信设备#0接收RTS，并且，当数据通信有可能时，通信设备#0向通信设备#4返回预定的前同步码信号(P)514和接收准备结束 (CTS)515。
在接收CTS时，发送端通信设备#4向通信设备#0发送预定的前同步码信号(P)516、头部信息(H)517和数据有效载荷(Data)518。
优先使用周期是通信设备可优先使用的周期，并且与已进行预约的通信设备排它性使用发送路径的预约周期不同。因而，虽然通信设备设置可优先使用的周期来执行等时通信，但是，当在优先使用周期内还未执行等时通信或优先等时通信已经结束时，允许基于CSMA/CA系统的普通随机接入。相应地，即使在执行不满足曾经设置的优先使用周期的等时通信时，不足的部分也可改为用于其它通信设备之间的通信，因而提高吞吐量。
图23示出优先使用周期内的通信序列的另一实例。此图所示实例说明在发送端通信设备#1通过使用优先使用周期向接收端通信设备#2发送等时信息/从其接收等时信息的情形中所用的序列。在设备本身设置的优先使用周期到来时仍然在执行另一通信的情况下，等时通信的开始被暂时延迟，并且在所述通信结束之后执行发送。
首先，当在优先使用周期内执行从另一通信设备#0的通信(先前数据)601时，作为发送端的通信设备#1设置发送禁止时间，直到所述通信结束为止。可替换地，通信设备#1可在优先使用周期之前事先执行接收操作，以便能事先知道先前数据601的通信持续时间。
接着，当发送禁止时间结束时，通信设备#1向作为接收端的通信设备#2发送预定的前同步码信号(P)602以及发送请求(RTS)603。在此情况下，在发送RTS时，开始优先使用周期内的优先使用时间。
通信设备#2接收RTS，并且，当数据通信有可能时，通信设备#2向通信设备#1返回预定的前同步码信号(P)604和接收准备结束(CTS)605。
响应CTS，发送端通信设备#1向通信设备#2发送预定的前同步码信号(P)606、头部信息(H)607和数据有效载荷(Data)608。
进一步地，当连续地接收数据时，通信设备#2向通信设备#1返 回预定的前同步码信号(P)609和接收应答(ACK)610。在此情况下，尽管为方便起见而示出在数据发送之后立即接收ACK的序列配置的实例，但是，可在必要时返回接收应答ACK。
在设备本身设置的优先使用周期到来时正在执行另一通信的情况下，等时通信的开始被暂时延迟，并且在所述通信结束之后执行基于优先使用的发送。这可实现与另一通信共存的等时通信。在此情况下，优先使用周期的开始被暂时延迟。当执行不满足优先使用周期的等时通信时，可以期望：整个系统的吞吐量提高，并且恢复暂时延迟。这是因为，优先使用状态，即频带，被释放(参见图22)。
为方便起见，图22和23示出在交换发送请求RTS和接收准备完成(CTS)之后开始数据通信的程序实例。可替换地，通信序列可配置为不进行RTS/CTS交换程序就直接开始数据通信。
图24示出用于在执行等时通信的通信设备之间交换优先使用周期的通信序列。
在图示实例中，执行等时通信的应用程序#1通过发送端无线通信设备#1的接口101向中央控制器103通知有关参数信息，作为等时通信指令81，以进行等时通信。
响应等时通信通知，无线通信设备#1向接收端无线通信设备#2发送优先使用周期通知命令82。
随后，响应优先使用周期通知命令82，接收端无线通信设备#2在信息存储器113中存储可由设备本身使用的优先使用周期信息。无线通信设备#2还在信标通知83中描述优先使用周期信息，并且向邻近的无线通信设备发送信标通知83。
在接收信标通知83时，无线通信设备#1向应用程序#1发出表示等时通信已经变得可能的通知84。进一步地，无线通信设备#1在信息存储器113中存储用于等时通信的优先使用周期信息。无线通信设备#1还在信标通知85中描述优先使用周期信息，并且，向邻近的无线通信设备发送信标通知85。
无线通信设备#2接收信标通知85，并且向作为接收端的应用程 序#2发出表示等时通信开始的通知86。此时，优先使用周期在超帧内的设置完成。
随后，开始使用所述优先使用周期的等时通信。也就是说，应用程序#1继续向无线通信设备#1开始等时通信87。进一步地，在事先设置的优先使用周期内，无线通信设备#1继续向无线通信设备#2执行优先使用周期通信88。
接着，无线通信设备#2继续向应用程序#2执行等时通信89。
图25示出用于在执行等时通信的通信设备之间交换优先使用周期的通信序列的另一实例。在此情况下，接收端通信设备适合通过使用优先使用周期通知命令，而不是信标，来交换优先使用周期信息。
在示出的实例中，执行等时通信的应用程序#1通过发送端无线通信设备#1的接口101向中央控制器103通知有关参数信息，作为等时通信指令181，以进行等时通信。
响应该通知，无线通信设备#1向作为接收端的无线通信设备#2发送优先使用周期通知命令182。
响应优先使用周期通知命令182，接收端无线通信设备#2在信息存储器113中存储可由设备本身使用的优先使用周期信息。无线通信设备#2还向发送端无线通信设备#1发送优先使用周期信息，作为优先使用周期通知命令183。接着，无线通信设备#2向作为接收端的应用程序#2发出表示等时通信开始的通知184。
响应来自作为接收端的无线通信设备的优先使用周期通知命令183，无线通信设备#1向应用程序#1发出表示等时通信已经变得可能的通知185，并且还在信息存储器113中存储用于等时通信的优先使用周期信息。
接着，应用程序#1继续向无线通信设备#1开始等时通信186。进一步地，在事先设置的优先使用周期内，无线通信设备#1继续向无线通信设备#2执行优先使用周期通信187。
接着，无线通信设备#2继续向应用程序#2执行等时通信188。
图26示出信标信息的帧结构的实例。
示出的信标帧包括：表示发送的信息是信标信息的类型；表示帧的信息长度的长度；作为发送端的地址信息的MAC地址；表示发送的定时信息的定时；表示相应通信设备所属组的网络ID；根据需要附加的并且表示在此之前错误的错误检测码CRC；通知参数，如根据本发明的优先使用周期通信的优先使用周期信息；以及整个帧的错误检测码CRC。
图27示出优先使用周期通知命令的帧结构的实例。
示出的命令帧包括：表示发送的信息是优先使用周期通知命令的类型；表示帧的信息长度的长度；用作接收端的地址信息的接收端MAC地址；用作发送端的地址信息的发送端MAC地址；描述该命令所特有参数的命令；根据需要附加的并且表示在此之前错误的错误检测码CRC；传递根据本发明的优先使用周期通信请求的优先使用周期信息；以及整个帧的错误检测码CRC。
由于RTS命令、CTS命令、数据帧和ACK的帧结构分别与图15-18所示的帧结构相似，因此，在此省略对它们的描述。
图28以流程图形式示出无线通信设备在根据此实施例的ad-hoc网络中设置和清除优先使用周期的处理程序。
当从通过接口101与通信设备连接的设备的应用程序(未示出)接收等时通信指令(步骤S31)时，中央控制器103分析在等时通信指令中描述的参数，并且，基于存储在信息存储器113中的相邻通信设备信息而获得附近通信设备的信标接收时间信息(步骤S32)。
在分析等时通信指令中描述的参数的同时，设置优先使用周期，以使优先使用周期不与接收时间重叠(步骤S33)。向作为接收端的通信设备发送优先使用周期通知命令(步骤S34)，并且退出处理系列。
另一方面，当接收的命令是优先使用周期通知命令时(步骤S35)，控制信号分析器109分析该命令，并获得在该命令中描述的优先使用周期信息(步骤S36)。控制信号分析器109基于存储在信息存储器113中的相邻通信设备信息而获得附近通信设备的信标接收时间信息 (步骤S37)。
设置优先使用周期，以使优先使用周期不与信标接收时间重叠(步骤S38)。进一步地，设置状态被构造成一条信标信息，并发送给相邻的通信设备(步骤S39)，而且，退出处理系列。
当从通信的另一端接收信标(步骤S40)时，信标分析器111分析该信标，并获得在其中描述的优先使用周期信息(步骤S41)。在定时控制器105中设置通信开始定时(步骤S42)。进一步地，如果需要，向所连接设备的应用程序发出表示通信开始的通知(步骤S43)，并且退出处理系列。
可替换地，当信标分析器111对所接收信标的分析结果表示从另一新的通信设备发送信标(步骤S44)时，在信息存储器113内的相邻通信设备信息中存储信标接收时间信息(步骤S45)，并且退出处理系列。
当中央控制器103确定在预定的时间周期上等时通信已经断开(步骤S46)时，清除已经设置的优先使用周期设置(步骤S47)。进一步地，设置状态被构造成一条信标信息，并接着发送给相邻的通信设备(步骤S48)。退出处理系列。
图29以流程图形式示出无线通信设备在根据此实施例的ad-hoc网络中执行等时通信的处理程序。
当从通过接口101与通信设备连接的设备的应用程序(未示出)接收等时通信信息(步骤S51)时，接收的数据顺序地存储在数据缓冲器102中(步骤S52)，并且，退出处理系列。
进一步地，中央控制器103检查当前时间是否在优先使用周期内(步骤S53)。在当前时间在优先使用周期内并且设备本身是发送端通信设备(步骤S54)时，确定存储在数据缓冲器102中的数据是否存在(步骤S55)。当没有数据存在时，退出处理。当数据存在时，确定另一通信设备当前是否正在通信(步骤S56)。除非另一通信设备不在通信，否则，就通过控制信号产生器108执行用于发送所述发送请求RTS的处理(步骤S57)。
随后，确定控制信息分析器109是否已经收到接收准备完成CTS(步骤S58)。当未收到接收准备完成CTS时，退出处理。当已经收到接收准备完成CTS时，从数据缓冲器102获得存储的数据(步骤S59)。增加预定的头部信息，并接着执行数据发送处理(步骤S60)。
进一步地，当收到接收应答ACK(步骤S61)时，退出处理系列。另一方面，当未接收ACK时，处理返回到步骤S56，并且，在确定在发送路径上有可能进行通信之后执行重新发送处理。
当在步骤S54中确定设备本身不是发送端通信设备时，确定控制信息分析器109是否接收发送请求RTS(步骤S62)。当接收RTS时，通过控制信号产生器108执行用于发送接收准备完成CTS的处理(步骤S63)。随后，执行用于接收数据的处理(步骤S64)。
当连续地接收数据(步骤S65)时，产生接收应答信息ACK，并且发送给发送端(步骤S66)。接收的数据被分解为等时信息(步骤S67)，并且，在数据缓冲器102中存储等时信息(步骤S68)。
当包括预定延迟时间的等时通信时间到来(步骤S69)时，向通过接101连接的设备通知等时信息，即，在数据缓冲器102中累积的数据(步骤S70)，并且，退出处理系列。
当在步骤S53中确定当前时间不在优先使用周期内时，当在步骤S62中确定未接收发送请求RTS时，并且，当在步骤S65中确定未连续接收数据时，处理就前进到步骤S69。在步骤S69中，当等时通信时间到来时，向通过接口101连接的设备通知等时信息(步骤S70)，并且，退出处理系列。
补充
以上已经结合特定实施例详细描述本发明，然而，本领域技术人员显然明白：在本发明的实质内，可对实施例作出修改和替换。本发明已经借助实例进行描述，并且不应被解释为限制性的。本发明的范围通过考虑权利要求确定。
工业应用
本发明可提供可在ad-hoc通信环境中执行具有保证带宽的数据发送的高级无线通信系统、无线通信设备、无线通信方法以及计算机程序。
本发明还可提供可在ad-hoc通信环境中通过等时通信而有效发送具有实时特性的数据，如AV内容，的高级无线通信系统、无线通信设备、无线通信方法以及计算机程序。
根据本发明，每个无线通信设备使用信标信息通知设备本身用于频带预约通信的定时。因而，有可能不需布置主控站就实现频带预约通信。
进一步地，作为信息接收端的无线通信设备向邻居通知频带预约通信的存在。通过这样做，在对于发送端通信设备的隐藏终端的位置上存在的无线通信设备可被事先有效地通知：执行通信。
而且，信标用于通知频带预约通信所用的定时。通过这样做，可事先通知任意大量的无线通信设备：执行频带预约通信。
进一步地，接收端通信设备以虚假方式创造用于频带预约通信的定时，以具有与发送自己信标的定时相同的状态，并且，通知用于频带预约通信的定时。通过这样做，在对于发送端通信设备的隐藏终端的区域内存在的无线通信设备也可被通知：执行频带预约通信。
进一步地，把用于通信的定时设置成具有以下间隔可提高空间重复使用效率，其中，在所述间隔上，信标周期由预定的定时划分。
根据本发明，每个无线通信设备设置可由设备本身优先使用的周期(定时)，以便执行等时通信。这可实现不设置主控站的等时通信。
在此情况下，不必占据为特定等时通信而定期定义的时间。当预定的等时通信结束时，可优先使用的周期(定时)被暂时优先释放，以便适当地允许其它通信设备执行相互之间的另一通信，由此提高吞吐量。
当在可优先使用的周期(定时)内执行其它无线通信设备之间的通信时，在所述通信结束之后开始预定的等时通信。这可实现与另一 通信共存的等时通信。虽然在此情况下发生轻微的延迟，但是有可能实现与接收端的应用程序的实时通信。
根据本发明，在不阻止从相邻的另一通信设备发送信标信号的定时设置可优先使用的周期(定时)。这允许在与相邻通信设备维持共存关系的同时进行等时通信。
进一步地，每个无线通信设备互相设置可优先使用的周期(定时)。这可实现具有增强实时特性的通信，不必设置与应用程序执行等时通信的周期完全匹配的优先使用的周期(定时)。

Claims (52)

1.一种具有预定帧周期的无线通信系统，该系统包括多个无线通信设备，所述多个无线通信设备以没有主控站和被控站关系的自组织分布方式形成网络，其中，
所述多个无线通信设备中试图以保证带宽执行通信的一对无线通信设备在自己的通信范围内发出表示设置带宽保证周期的通知，并且，接收通知的另一无线通信设备不在所述带宽保证周期内执行通信操作。
2.如权利要求1所述的无线通信系统，特征在于：所述一对无线通信设备在为每个预定帧周期发送的信标信息中描述与带宽保证周期有关的信息。
3.如权利要求2所述的无线通信系统，特征在于：所述一对无线通信设备中的接收侧无线通信设备以虚假方式创造用于带宽保证通信的定时，以具有与发送自己信标的定时相同的状态，并且通知用于带宽保证通信的定时。
4.如权利要求1所述的无线通信系统，特征在于：在任何无线通信设备未设置带宽保证的周期内，每个无线通信设备执行基于冲突避免操作的随机接入，所述冲突避免操作在检测到从另一无线通信设备不执行发送之后开始发送。
5.如权利要求1所述的无线通信系统，特征在于：所述一对无线通信设备在其自己的帧周期内设置预约周期，并且通过使用预约周期而执行具有保证带宽的通信。
6.如权利要求1所述的无线通信系统，特征在于：每个无线通信设备从相邻无线通信设备收集信标信息；获得与带宽保证周期有关的信息；并且不把被相邻无线通信设备设置成带宽保证周期的周期设置为自己的带宽保证周期。
7.如权利要求1所述的无线通信系统，特征在于：所述一对无线通信设备从相邻无线通信设备收集信标信息；获得与带宽保证周期有关的信息；并且把未被相邻无线通信设备设置成带宽保证周期的周期设置为自己的带宽保证周期。
8.如权利要求1所述的无线通信系统，特征在于：每个无线通信设备从通信另一端的无线通信设备获得与带宽保证周期有关的信息；并且把未被相邻无线通信设备设置成带宽保证周期的周期设置为自己的带宽保证周期。
9.一种无线通信系统，该系统包括多个无线通信设备，所述多个无线通信设备以没有主控站和被控站关系的自组织分布方式形成网络，其中：
所述多个无线通信设备中试图以保证带宽执行通信的一对无线通信设备在自己的帧周期内设置优先使用周期，并在自己的通信范围内通知所述优先使用周期，以及通过优先使用该优先使用周期而执行具有保证带宽的通信。
10.如权利要求9所述的无线通信系统，特征在于：所述一对无线通信设备在为每个预定帧周期发送的信标信息中描述与优先使用周期有关的信息。
11.如权利要求9所述的无线通信系统，特征在于：在任何无线通信设备未设置优先使用的周期内，每个无线通信设备执行基于冲突避免操作的随机接入，所述冲突避免操作在检测到从另一无线通信设备不执行发送之后开始发送。
12.如权利要求9所述的无线通信系统，特征在于：在优先使用周期结束之前，当所述一对无线通信设备完成具有保证带宽的通信或还未执行该通信时，其它无线通信设备在优先使用周期内互相之间执行任意通信。
13.如权利要求9所述的无线通信系统，特征在于：在当所述一对无线通信设备中的发送侧无线通信设备设置的优先使用周期到来时执行另一通信的情况下，所述发送侧无线通信设备暂时延迟从设备本身的通信开始，并且，在另一通信结束之后执行基于优先使用的发送。
14.如权利要求9所述的无线通信系统，特征在于：每个无线通信设备从相邻无线通信设备收集信标信息；获得与优先使用周期有关的信息；并且不把被相邻无线通信设备设置成优先使用周期的周期设置为自己的优先使用周期。
15.如权利要求9所述的无线通信系统，特征在于：所述一对无线通信设备从相邻无线通信设备收集信标信息；获得与优先使用周期有关的信息；并且把未被相邻通信设备设置成优先使用周期的周期设置为自己的优先使用周期。
16.如权利要求9所述的无线通信系统，特征在于：每个无线通信设备从通信另一端的无线通信设备获得与优先使用周期有关的信息；并且把未被相邻无线通信设备设置成优先使用周期的周期设置为自己的优先使用周期。
17.一种具有预定帧周期的无线通信设备，所述无线通信设备在由多个所述无线通信设备以没有主控站和被控站关系的自组织分布方式形成的网络上执行无线通信操作，所述无线通信设备包括：
用于在自己的通信范围内发送/接收无线信号的通信装置；
带宽保证周期设置装置，当所述无线通信设备试图以保证带宽执行通信时，所述带宽保证周期设置装置在所述无线通信设备的通信范围内发出表示设置保证带宽的带宽保证周期的通知；以及
通信控制装置，所述通信控制装置响应所述无线通信设备的带宽保证周期的到来而执行保证带宽的通信，并且不在由另一无线通信设备设置的带宽保证周期内执行通信操作。
18.如权利要求17所述的无线通信设备，特征在于进一步包括用于存储从另一通信设备接收的带宽保证周期设置通知的装置，
其中，带宽保证周期设置装置在避开已经由另一通信设备设置的带宽保证周期的同时设置自己的带宽保证周期。
19.如权利要求17所述的无线通信设备，特征在于：在任何通信设备还未设置带宽保证的周期内，通信控制装置执行基于冲突避免操作的随机接入，所述冲突避免操作在检测到从另一通信设备不执行发送之后开始发送。
20.如权利要求17所述的无线通信设备，特征在于：带宽保证周期设置装置在将要为每个预定帧周期发送的信标信息内描述与带宽保证周期有关的信息，并且发送信标，由此在自己的通信范围内通知带宽保证周期的设置。
21.如权利要求20所述的无线通信设备，特征在于：带宽保证周期设置装置通过避开信标的接收定时而设置自己的带宽保证周期。
22.如权利要求20所述的无线通信设备，特征在于：带宽保证周期设置装置在帧周期内以虚假方式创造用于带宽保证通信的定时，以具有与发送自己信标的定时相同的状态，并且通知用于带宽保证通信的定时。
23.如权利要求17所述的无线通信设备，特征在于：带宽保证周期设置装置在其自己的帧周期内设置用于执行带宽保证通信的预约周期，并且通信控制装置在自己的预约周期内执行具有保证带宽的通信。
24.如权利要求17所述的无线通信设备，特征在于：每个通信设备的带宽保证周期设置装置从相邻通信设备收集信标信息；获得与带宽保证周期有关的信息；并且不把被相邻通信设备设置成带宽保证周期的周期设置为自己的带宽保证周期。
25.如权利要求17所述的无线通信设备，特征在于：发送侧或接收侧通信设备的带宽保证周期设置装置从相邻通信设备收集信标信息；获得与带宽保证周期有关的信息；并且把未被相邻通信设备设置成带宽保证周期的周期设置为自己的带宽保证周期。
26.如权利要求17所述的无线通信设备，特征在于：发送侧或接收侧通信设备的带宽保证周期设置装置从通信另一端的通信设备获得与带宽保证周期有关的信息；并且把未被相邻通信设备设置成带宽保证周期的周期设置为自己的带宽保证周期。
27.一种无线通信设备，所述无线通信设备在由多个所述无线通信设备以没有主控站和被控站关系的自组织分布方式形成的网络上执行无线通信操作，所述无线通信设备包括：
用于在自己的通信范围内发送/接收无线信号的通信装置；
优先使用周期设置装置，当所述无线通信设备试图以保证带宽执行通信时，所述优先使用周期设置装置在所述无线通信设备的帧周期内设置优先使用周期，并在所述无线通信设备的通信范围内通知所述优先使用周期；以及
通信控制装置，所述通信控制装置响应所述无线通信设备的优先使用周期的到来而优先执行具有保证带宽的通信。
28.如权利要求27所述的无线通信设备，特征在于：优先使用周期设置装置在将要为每个预定帧周期发送的信标信息内描述与优先使用周期有关的信息，并且发送信标，由此在自己的通信范围内通知优先使用周期的设置。
29.如权利要求27所述的无线通信设备，特征在于：如果需要，在任何通信未设置优先使用的周期内，通信控制装置执行基于冲突避免操作的随机接入，所述冲突避免操作在检测到从另一通信设备不执行发送之后开始发送。
30.如权利要求27所述的无线通信设备，特征在于：在带宽保证周期设置装置设置的优先使用周期结束之前，当优先使用频带的通信已经结束或还未执行时，在优先使用周期内允许其它通信设备之间的任意通信。
31.如权利要求27所述的无线通信设备，特征在于：在当设备本身设置的优先使用周期到来时执行另一通信的情况下，所述通信控制装置在优先使用周期内暂时延迟通信开始，并且，在另一通信结束之后执行基于优先使用的发送。
32.如权利要求27所述的无线通信设备，特征在于：每个通信设备的带宽保证周期设置装置从相邻通信设备收集信标信息；获得与优先使用周期有关的信息；并且不把被相邻通信设备设置成优先使用周期的周期设置为自己的优先使用周期。
33.如权利要求27所述的无线通信设备，特征在于：发送侧或接收侧通信设备的优先使用周期设置装置从相邻通信设备收集信标信息；获得与优先使用周期有关的信息；并且把未被相邻通信设备设置成优先使用周期的周期设置为自己的优先使用周期。
34.如权利要求27所述的无线通信设备，特征在于：发送侧或接收侧通信设备的优先使用周期设置装置从通信另一端的通信设备获得与优先使用周期有关的信息；并且把未被相邻通信设备设置成优先使用周期的周期设置为自己的优先使用周期。
35.一种用于具有预定帧周期的无线通信设备的无线通信方法，所述无线通信设备在由多个所述无线通信设备以没有主控站和被控站关系的自组织分布方式形成的网络上执行无线通信操作，所述无线通信方法包括：
带宽保证周期设置步骤，当所述无线通信设备试图以保证带宽执行通信时，在所述无线通信设备的通信范围内发出表示设置保证带宽的带宽保证周期的通知；以及
通信控制步骤，响应所述无线通信设备的带宽保证周期的到来而执行保证带宽的通信，并且不在由另一无线通信设备设置的带宽保证周期内执行通信操作。
36.如权利要求35所述的无线通信方法，特征在于进一步包括存储从另一通信设备接收的带宽保证周期设置通知的步骤，以及
其中，带宽保证周期设置步骤在避开已经由另一通信设备设置的带宽保证周期的同时设置自己的带宽保证周期。
37.如权利要求35所述的无线通信方法，特征在于：在任何通信设备还未设置带宽保证的周期内，在通信控制步骤中执行基于冲突避免操作的随机接入，所述冲突避免操作在检测到从另一通信设备不执行发送之后开始发送。
38.如权利要求35所述的无线通信方法，特征在于：在带宽保证周期设置步骤中，在将要为每个预定帧周期发送的信标信息内描述与带宽保证周期有关的信息，并且发送信标，由此在自己的通信范围内通知带宽保证周期的设置。
39.如权利要求38所述的无线通信方法，特征在于：在带宽保证周期设置步骤中，通过避开信标的接收定时而设置自己的带宽保证周期。
40.如权利要求38所述的无线通信方法，特征在于：在带宽保证周期设置步骤中，在帧周期内以虚假方式创建用于保证带宽的通信的定时，以具有与发送自己信标的定时相同的状态，并且发出表示用于带宽保证通信的定时的通知。
41.如权利要求35所述的无线通信方法，特征在于：在带宽保证周期设置步骤中，在自己的帧周期内设置用于执行具有保证带宽的通信的预约周期，并且在通信控制步骤中，在自己的预约周期内执行具有保证带宽的通信。
42.如权利要求35所述的无线通信方法，特征在于：在每个通信设备的带宽保证周期设置步骤中，从相邻通信设备收集信标信息；获得与带宽保证周期有关的信息；并且不把被相邻通信设备设置成带宽保证周期的周期设置为自己的带宽保证周期。
43.如权利要求35所述的无线通信方法，特征在于：在发送侧或接收侧通信设备的带宽保证周期设置步骤中，从相邻通信设备收集信标信息；获得与带宽保证周期有关的信息；并且把未被相邻通信设备设置成带宽保证周期的周期设置为自己的带宽保证周期。
44.如权利要求35所述的无线通信方法，特征在于：在发送侧或接收侧通信设备的带宽保证周期设置步骤中，从通信另一端的通信设备获得与带宽保证周期有关的信息；并且把未被相邻通信设备设置成带宽保证周期的周期设置为自己的带宽保证周期。
45.一种用于无线通信设备的无线通信方法，所述无线通信设备在由多个所述无线通信设备以没有主控站和被控站关系的自组织分布方式形成的网络上执行无线通信操作，所述无线通信方法包括：
优先使用周期设置步骤，当所述无线通信设备试图以保证带宽执行通信时，所述优先使用周期设置步骤在所述无线通信设备的帧周期内设置优先使用周期，并在所述无线通信设备的通信范围内通知所述优先使用周期；以及
通信控制步骤，所述通信控制步骤响应所述无线通信设备的优先使用周期的到来而优先执行具有保证带宽的通信。
46.如权利要求45所述的无线通信方法，特征在于：在优先使用周期设置步骤中，在将要为每个预定帧周期发送的信标信息内描述与优先使用周期有关的信息，并且发送信标，由此在自己的通信范围内通知优先使用周期的设置。
47.如权利要求45所述的无线通信方法，特征在于：如果需要，在任何通信未设置优先使用的周期内，执行基于冲突避免操作的随机接入，所述冲突避免操作在检测到从另一通信设备不执行发送之后开始发送。
48.如权利要求45所述的无线通信方法，特征在于：在优先使用周期设置装置设置的优先使用周期结束之前，当优先使用带宽的通信已经结束或还未执行时，在优先使用周期内允许其它通信设备之间的任意通信。
49.如权利要求45所述的无线通信方法，特征在于：在通信控制步骤中，在当设备本身设置的优先使用周期到来时执行另一通信的情况下，在优先使用周期内暂时延迟通信开始，并且，在另一通信结束之后执行基于优先使用的发送。
50.如权利要求45所述的无线通信方法，特征在于：在每个通信设备的优先使用周期设置装置中，从相邻通信设备收集信标信息；获得与优先使用周期有关的信息；并且不把被相邻通信设备设置成优先使用周期的周期设置为自己的优先使用周期。
51.如权利要求45所述的无线通信方法，特征在于：在发送侧或接收侧通信设备的优先使用周期设置步骤中，从相邻通信设备收集信标信息；获得与优先使用周期有关的信息；并且把未被相邻通信设备设置成优先使用周期的周期设置为自己的优先使用周期。
52.如权利要求45所述的无线通信方法，特征在于：在发送侧或接收侧通信设备的优先使用周期设置步骤中，从通信另一端的通信设备获得与优先使用周期有关的信息；并且把未被相邻通信设备设置成优先使用周期的周期设置为自己的优先使用周期。
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