CN1957562B - 用于在无线电通信系统中传输信号的方法和电台 - Google Patents

Abstract

在用于在无线电通信系统中传输信号的方法中，所述方法提供至少两个频率信道(fcc，f1，f2，f3，…)并且被设计用于在至少两个异步运行的电台(S1，S2)之间经由频率信道(f1)进行通信传输，所述电台(S1，S2)为通信传输(d)定义公共时间区域用于发送和/或接收准备，在所述时间区域期间实现异步的数据交换。

Description

用于在无线电通信系统中传输信号的方法和电台

技术领域

本发明涉及一种用于在无线电通信系统中、尤其是在分散式组织的无线电通信系统中传输信号的方法和电台。

背景技术

为了例如能够以必要的服务质量服务于多媒体应用，未来的无线电系统将支持非常高的数据速率。此外，应该预料继续增加的用户数量，使得必须为无线电系统的使用开发其它的频带。然而，为有效地使用这些频带，无线电系统必须运用大的频率范围。

在无线电系统中，使用不同的方法用以资源分配和复用。除了时域内的复用(时分复用，TDM)和码域内的复用(码分复用，CDM)之外，通过FDM方法(频分复用)实现各种频率信道。在FDM方法中，把宽的频谱分成许多在频率范围内分开的具有各自窄的带宽的频率信道，由此形成通过载频的间隔所定义的频率信道栅。因此可以有利地同时在不同的频率信道上服务于多个用户并且使资源更好地匹配于用户的特殊需求。在此，频率信道之间足够的间隔确保可以减少和控制信道之间的干扰。

此外，可以通过分离成多个频率信道提供具有不同服务质量要求(Qos-服务质量)的服务。在这种情况下，较高优先级的服务不与较低优先级的服务竞争，由此可以通过在频率范围内的资源分配有利地确保服务质量要求。

为通过相应的被称为FDMA(频分多址)的访问方法使用窄带的频率信道，发送机和接收机必须协调地分别选择相应的载频。在使用相应的资源、也就是频率或者无线电信道之前，此外必须检验被选择的资源是否还没被别的电台使用。紧接着，预留资源并且必要时把这一预留通知给其它可能的电台，使得这些电台接下来不会同时地访问这些资源和引起冲突。在此，存在这么一个挑战，即以少的耗费和每个电台尽可能只一个发送机和接收机(无线电收发机)尽可能有效地拟定对这些频率的使用。必要时还添加以下边缘条件：所有的电台具有同等权利，也就是说没有电台担任用以分配频率信道的对多个电台的控制功能。

尤其在自组织网络和没有基础结构的网络、即所谓的Ad-hoc网络中，常常存在有同等权利的电台，所述执行相同的算法和协议。这种网络的公知的例子是按照标准IEEE 802.11的无线本地网(无线LAN)。如果在这种网络中没有通知所述电台关于其它电台对频率信道的使用，因为相应的信息不是由中央电台搜集和分发的，那么电台不能决定，该电台应该建议或者选择哪个频率信道用于与另一个电台的通信。此外，一个电台不知道另一个电台在什么时候在哪个频率上做好接收准备。因此，一个电台通常不能与另一个电台建立连接，如果两个电台任意地选择了频率信道的话。此外，在一个频率上的分配业务(广播)只到达一部分电台，这部分电台随机地在这个频率上做好接收准备。

因此，有必要协调对这些正交的资源的使用。如果为了此目的应该在固定的预先给定的时间使用某一频率，也就是说，所有电台在这个频率上做好接收准备，那么不能使用与之并行存在的频率。于是这些资源未被使用并且对于这些电台而言是不可用的。

在现有的蜂窝式移动无线电系统中，频率通过中央电台、即基站(BS-基站)被分配给位于基站的无线电小区中的移动电台(MS-移动电台)。在GSM(全球移动通信系统)中，例如每个无线电小区使用一个中央频率信道用以发送公共信息，所述的中央频率信道被移动电台用于获悉用于登记和请求资源的频率信道。如果一个电台、尤其是移动电台想传输数据，那么该电台就在其已知的频率信道上在基站处请求所述数据。接着，基站将相应的载频通知给移动电台，在所述载频上此移动电台可以与基站通信。可供使用的资源的分配和管理集中地在位于基站上级的基站控制器(BSC-基站控制器)内被控制并由基站信令化。同样适用于第三代UMTS(通用移动通信系统)的系统，所述系统也是根据中央式解决途径借助于基站信令化资源的分配。由于中央式控制，此解决途径不能应用于不具有中央机构的分散式组织的系统中。

其它的系统，例如按照标准HIPERLAN类型2(如根据文献ETSI/BRAN“Broadband Radio Access Networks(BRAN)；HPIERLAN Type2 Functional Specification Data Link Control(DLC)Layer；Part 4-Extension for Home Environments，DraftDTR/BRAN-0020004-4，ETSI，Sophia Antipolis，France，April 2000已知的)或者按照标准IEEE 802.11的WLAN系统(无线局域网)为了两个或多个电台之间的通信只使用唯一的载频。向另一频率的变换用于避开由于比如由其它电台对所选择的频率的已经存在的使用所引起的干扰。如果找到新的、可用的载频，那么所有以前相互通信的电台都变换到这个频率上，以便在这个频率上发送和接收。在HIPERLAN/2中，这种方法以概念“动态频率选择”(DFS)闻名。然而，没有事先规定由任意的电台对多个频率的与需求有关的同时使用以提高系统或者单个连接的可能的总容量。因此，最大的数据速率受限于频率信道。

类似于按照HIPERLAN/2标准的DFS方法，公知一种系统，在所述系统中形成使用不同频率的运输工具组。在此，相邻的运输工具分享相同的载频。通过测量有效的频率信道有可能同时参与多个组和变换组，以便考虑变化的网络拓扑。在此出发点是，为了准备占用和可能的频率变换，一个电台通常只使用一个频率用以交换数据，而在其它的频率上只接收。为能够同时在其它的频率上接收，为此建议使用两个无线电收发机，一个用于数据交换，第二个用于测量其它可能可使用的频率。而为与相邻电台通信以交换数据对多个可用的频率的使用在这也不作说明。

在无绳电话标准DECT(数字增强型无绳电话)中，详细说明了对包含各种频率信道在内的资源的灵活使用。用于使用资源的方法被称为“动态信道选择(DCS)”。在这种系统中，基站以所谓的“基本模式”专门控制资源分配，其中支持数据分组的转发(英语：relaying)。为此，类似于在分布式、分散式系统中，进行资源的可用性的检验和占用。

基于基站的特定作用，DECT系统的机制不能应用于分散式组织的系统。此外，在DECT中未设置电台之间的直接通信或者在不同频率信道上多个并行连接的建立。更确切地说，电台寻找频率信道和通过选择时隙的数量来降低或者提高数据速率。

根据由M.Lott，M.Meincke，R.Halfmann的“Exploitation ofMultiple Frequency Channels in WLAN”(in Proc.of WIT(Int.Work-shop on Intelligent Transportation)，Hamburg，Deutschland，2004)公知一种方法，其中为了在无线电通信系统中利用至少两个频率信道传输信号，电台按照恒定的时间模式访问频率信道之一用以发送和/或接收信号或者数据。在这种异步无线电通信系统中为了经由高优先级的频率信道传输高优先级的消息，每个电台选择相同的帧大小或虚拟帧和周期的持续时间。这种虚拟帧的时间起始点可以由每个电台独立地定义。这种方法确保，所有重要消息可以在协调频率上最晚在一个虚拟帧之后被所有电台接收并且同时任意的其它频率可以由各个电台使用用于相互间通信。优选地，每个电台必须只有唯一的发送/接收设备用以访问各个频率信道，这使得这些电台可以成本低地被制造。

这种方法的缺点是由于用户同步化的效率损失。根据这种方法，每个电台必须在异步的缺席时间上从当前使用的频率信道变换到所述的协调频率信道上。电台的缺席持续时间、也即电台在协调频率上倾听多久对于效率很有意义。

图4示出具有10个进行通信的电台S1-S10的情况，所述电台在虚拟帧的20％的持续时间变换到协调频率上。图5以缺席时间作为不同曲线的参数来说明的方式示出最大可能数据速率的相应损失、也就是说所得出的吞吐量。因此，示出了关于在物理信道上所传输的待发送的数据的供应的吞吐量，所述的数据实际上在无线信道上被提供。值1在此对应于100％。可以看出，在虚拟帧为100ms的情况下在缺席时间为10ms(0.1)(这对应于10％缺席时间)时，与没有频率变换的参考运行相比得出大约25％的吞吐量损失。当缺席时间被增加到20％或者50％(0.2或者0.5)时，损失又增加了10％或者40％。

在这种情况下，在假设具有想发送数据的电台的发送请求或者发送准备信号(请求发送/RTS)和已经接收了信号和在做接收准备的电台的接收准备信号(清除发送/CTS)的四路握手情况下，在计算上有10％的情况不作应答。这就导致用于确定回退、也即被动时间的内容窗口的加倍和进行发送的电台在相应的超时(德语：Zeitüberwachungsablauf(时间监控到期))之后的重复传输尝试。在最差的情况下，在接下来的10ms目标电台缺席，这导致具有发送请求的电台进行多个重新的传输尝试且不必要地扩大回退窗口。这种机制在IEEE 082.11中是公知的，用于避免阻塞和减少在高负荷条件下的访问尝试速率并且同时减少RTS控制分组的冲突可能性。在这种异步转换情景下，未到的应答被误译为阻塞。此外，不成功的和没用的RTS传输增加了系统中的负荷和因此降低了可获得的吞吐量。

发明内容

为此本发明的任务是，在分散式组织的系统中能够尽可能有效地使用多个可供使用的频率信道。

在方法方面，尤其用于在异步无线电通信系统中传输信号的方法是有利的，所述方法提供至少两个频率信道并且被设计用于在至少两个异步运行的电台之间经由所述频率信道进行通信传输，并且其中对于两个电台为了通信传输定义公共的时间域用于异步数据交换的发送和/或接收准备。

根据本发明的用于在没有中央机构的无线电通信系统中传输信号的方法，所述方法提供至少两个频率信道用于在没有中央机构的情况下在至少两个异步运行的电台之间进行通信传输，在所述至少两个频率信道的另一个频率信道上在至少两个电台之间进行通信传输之前，在所述至少两个频率信道的一个频率信道上在所述至少两个电台之间调整发送和/或接收准备。

根据本发明的用于无中央机构的无线电通信系统的异步工作的电台，具有至少一个发送/接收设备用于访问所述无线电通信系统的至少两个频率信道中的一个用以发送和/或接收信号，其特征在于具有装置用于：在所述至少两个频率信道的另一个频率信道上在该电台和至少另一电台之间进行通信传输之前，在所述至少两个频率信道的一个频率信道上针对该至少另一电台调整发送和/或接收准备。

根据独立的扩展方案和独立的本发明方面，有利的尤其是以下方法，在所述方法中，电台中的一个在通信传输之前以变化的在时间上减少或增加的间隔发送发送准备信号用于调整发送或接收准备。这种方法也是独立的并且有利地不依赖于前面所述的方法。

当发送电台在从其它的电台接收到应答之后信令化其时间帧以匹配其它电台的时间帧和/或使其自己的时间帧与接收电台的时间帧相匹配时，这种方法尤其是有利的。根据第一变型方案，在这种方法方式中，发送电台或者想信令化或发送数据的电台以有利的方法在其自己的时间帧方面与接收电台的时间帧相匹配。根据第二变型方案，接收电台使其时间帧与发送电台的时间帧相匹配。根据第三变型方案，双方匹配也是可能的。在此，尤其在保持原本异步的情况下只粗略地考虑所调整的公共的发送和接收时间时例如使时间帧的起始点相互匹配。

当最大的在时间上增加或者减少的间隔在长度上短于和/或等于接收持续时间时，这种方法是特别有利的。接收持续时间对应于这么一段时间，在所述时间期间电台为优选地接收高优先级的广播分组而在预先给定的频率上做好接收准备。

根据独立的本发明扩展方案，一种方法特别有利，其中为了调整发送或者接收准备，电台中的一个在通信传输之前把在相应的频率信道上的通信传输开始或者接收准备的时刻用信号通知给电台中的另一个。

一种方法特别有利，其中为了调整发送或者接收准备，电台中的一个在通信传输之前把频率信道中的待用于通信传输的频率信道用信号通知给电台中的另一个。

一种方法特别有利，其中为了调整发送或者接收准备，电台中的一个在这种通信传输之前把至频率信道中的接下来所使用的频率信道的变换用信号通知给电台中的另一个。

一种方法特别有利，其中为了调整发送或者接收准备，电台中的一个把通信传输的时刻和/或者频率信道变换的时刻用信号通知给电台中的另一个。

当确定相对于信令的发送时刻的时刻时，这种方法是特别有利的。

当信令通过广播分组、通过数据分组、通过发送准备信号和/或通过接收准备信号被传输时，这种具有信令的方法是特别有利的。

一种方法特别有利，其中为调整通信传输的发送或者接收准备，信号经由频率信道中的第一频率信道传输并且其中通信传输经由频率信道中的另一频率信道来执行。

一种方法特别有利，其中为调整通信传输的发送或接收准备，信号经由频率信道中的协调频率信道传输并且其中通信传输经由频率信道中的另一频率信道来执行。

一种方法特别有利，其中仅仅针对通信传输的持续时间和/或针对在电台之间的通信传输序列的持续时间而调整电台。

一种方法特别有利，其中电台在准备时和/或在通信传输期间考虑电台中相应其它的电台有保留的调整偏移。

一种方法特别有利，其中不与通信着的电台进行通信的另一电台以与具有通信传输的通信着的电台异步且偏移的方式执行所使用的频率信道的变换和/或接收和/或发送时间的变换。

一种按照前述的方法是特别有利的，其中所有电台按照时间模式访问频率信道中的至少一个。

一种方法特别有利，其中电台中的所述一个和电台中的所述至少另一个使用电台独特的时间模式用以访问频率信道。

一种方法特别有利，其中分散式组织的无线电通信系统被用作无线电通信系统。

在设备方面，用于异步无线电通信系统的电台是特别有利的，其中该电台至少被配备有发送/接收设备用以选择地访问无线电通信系统的至少两个频率信道中的分别一个频率信道来发送信号和/或接收信号，其中该电台暂时以与为通信传输而进行通信的另一电台可协调的方式被设计用于通信传输。当这种电台可用于执行所述的有利的方法之一的时候，这种电台是特别有利的。

与此相应地，一种电台特别有利，其中所述电台具有定时器用于以变化的在时间上或减少或增加的间隔发送发送准备信号。

此外，与此相应地具有以下定时器的电台特别有利，所述定时器用于调整通信传输的发送或者接收准备和/或频率信道的变换并且用以将变换的时刻用信号通知给到电台中的另外的。

通过根据本发明的方法，在不具有中央机构的异步系统中有利地利用仅仅一个发送/接收设备实现多个频率信道的使用。

所述电台本身在严格的意义上还是异步的，然而已经粗略地被同步，也就是说所述电台在时间上接近。不涉及对于能够相互交换数据所必要的同步，正如这例如对于帧或者时隙同步就是这种情况，所述帧或者时隙同步在同步系统(例如GSM)中是必要的。这里更确切地说涉及发送或者接收准备时间的调整或者协调和因此仅仅有条件地涉及真正的“同步”。然而，为了简化和便于理解，还是使用术语“同步”。

附图说明

接下来根据实施例进一步解说本发明。在此

图1示出无线电电台对两个频率信道的示例性随意选择的访问，

图2示出用于发送准备信号或者接收准备信号的两个示例性帧，

图3根据第二独立实施形式示出两个电台对两个不同的频率信道的示例性访问模式，

图4根据现有技术示出多个电台对用于协调访问的频率信道的访问示意图，

图5示出在根据现有技术的这种方法情况下用于说明吞吐量的图表，

图6示出根据依照图3的第二实施形式对用以协调的频率信道的访问示意图，和

图7示出在这种方法情况下用于说明吞吐量的图表。

具体实施方式

概念“电台”在本发明范围内被理解为具有通过无线电通信能力的移动或静止的用户终端设备或者也为例如被分配给机器的无线电电台。接下来的例子基于以下边缘条件，然而并不受限于这些边缘条件。因此，为执行根据本发明的方法在每个电台中只需要一个发送/接收单元(无线电收发机)，这有利地降低了成本。此外按照以概念“随机访问”而公知的随意选择的访问协议进行对传输媒介、也即频率信道的访问。此外不存在用于中央控制资源利用的中央机构，并且异步地进行由多个电台的访问，也就是说不使所述电台相互同步。

在对多个可用的频率信道中的一个频率信道随机访问之后，电台发送例如一个或者多个数据分组。在发送之后，该电台执行频率变换并且在另一频率信道上接收另一电台的一个或多个数据分组。在该接收之后，电台比如借助于随机访问又访问第三频率信道和发送一个或多个数据分组。因此，访问以随意选择的方式进行。由于仅有一个发送/接收设备的边缘条件，电台在这些频率信道上可以或者发送或者接收。所述频率变换以及在发送和接收之间的转换一般与一定的时间延迟相关。

为了避免容量或者带宽的浪费，接下来根据第二实施形式建议改进，其中这些改进在组合的实施形式中和结合分散化FDMA系统能特别有利地被转化。

根据第一实施形式，第一电台S1在一个频率信道上发送尤其以其自身已知的发送准备分组(请求发送，RTS)形式的发送准备信号R。优选地，在此涉及协调频率信道fcc，对该频率信道的占用在图1中被说明。每个电台根据虚拟的和系统统一的访问帧以预先给定的时间间隔访问这个信道fcc。

相应的电台其余时间可以访问可用的频率信道中的任何其它频率信道，因此对协调频率信道fcc的访问时间接下来也被称为缺席时间X。缺席时间X为比帧的持续时间Y小的一部分。优选地，缺席时间X的持续时间明显小于帧的持续时间Y。根据变型方案c)-e)，在图1中所示的实施例中缺席时间X是帧的持续时间Y的一半持续时间X/2。

如果在由第一电台S1发送了发送准备信号R之后没有接收到另外的第二电台S2的接收准备信号C(清除发送，CTS)，那么第一电台S1转向重复地传输发送准备信号R用以用信号通知：所述第一电台想发送数据或者以其它的方法通信。

在此，发送准备信号R的重复传输并不以离散的且用相同的时间间隔所确定的间隔进行，正如这根据变型方案a)说明的并且根据M.Lott，M.Meincke，R.Halfmann的“Exploitation of MultipleFrequency Channels in WLAN”(in Proc.of WIT(InternationalWorkshop on Intelligent Transportation)，Hamburg，Germany，

2004)中公知的那样。

发送准备信号R的重复传输也不是按照纯粹随机原则进行，正如根据变型方案b)说明的并且自身由标准IEEE 802.11中公知的那样。

与此相对，为了改善吞吐量使用一种传输图，其中对于发送准备信号R的重复传输既不是以随机的也不是以同样间隔的时刻、而是以在时间上增加或者减少的间隔来执行重复的传输尝试，正如这在变型方案c)到e)中在图1中所说明的那样。在此，以缺席时间X为出发点，该缺席时间例如对应于虚拟帧的持续时间Y的一半。

在第一次传输发送准备信号R和接收准备信号C未到之后，以预先给定的时间间隔进行发送准备信号R的重复传输。这一预先给定的时间间隔例如对应于所期待的缺席时间的一半、即X/2ms。在这些变型方案c)到e)中，直到第一次重复传输为止的持续时间仅仅对应于缺席时间的六分之一、即X/6。如果紧接着继续不接收接收准备信号C，则进行发送准备信号的再一次重复传输，而且这一次按照更大的持续时间，例如缺席时间的五分之一、即X/5ms。其它的重复传输比如按照缺席时间的四分之一、即按照X/4ms，按照缺席时间的一半、即X/2ms和按照整个缺席时间的持续时间X进行。因此，在完整的帧的持续时间Y期间由第一电台S1发送发送准备信号R最多六次。最晚在第六发送准备信号R的发送之后，第二电台S2在所描述的情况下必须已经接收到了第一电台的发送准备信号R，并且在接收准备的情况下在其侧发送接收准备信号C。

一旦第一电台S1在发送发送准备信号R之后检测到能量、特别是检测到高于所定义的阈值的能量，就正如例如根据标准IEEE 802.11所说明的那样执行传输或者传输重复，而不等待直至这种延迟的重复传输为止的其它持续时间。因此，在接收到接收准备信号C之后，第一电台S1引入用以经由通信连接传输数据的必要的步骤，使得进行从第一电台S1到第二电台S2的通信传输d。为使作为用于协调用途的协调频率信道fcc的特定的频率信道保持畅通，优选地在另一频率信道f1上执行该通信传输d。

根据变型方案c)，第二电台S2的缺席时间X、也就是期间第二电台S2在协调频率信道fcc上进行发送或者接收的时间间隔处于第一电台S1的帧的第二二分之一内。因此第二电台S2首先接收第一电台S1的所发送的第五发送准备信号R。在该接收之后，第二电台S2发送接收准备信号C到第一电台S1，为此第二电台S2也使用该协调频率信道fcc。第一电台S1在每次发送发送准备信号R之后都切换到接收状态，使得该第一电台可以在协调频率信道fcc上接收另一电台的这种接收准备信号C。

当然，第一电台S1在此期间也能变换到另一频率信道，用以接收或者发送在可能收到作为对发送准备信号R的应答的未到的接收准备信号C和在可用的频率信道f1，...中的另一个上的发送下一发送准备信号R之间的持续时间。

根据所述的第二变型方案，第二电台S2的缺席时间X已经处于第一电台S1的虚拟帧的持续时间Y的开始处。因此，第二电台S2在由第一电台S1第一次发送发送准备信号R之后就已经发送接收准备信号C，使得接下来可以进行数据的通信传输d。

变型方案e)示出一种情况，其中第二电台S2的缺席时间X、也就是第二电台S2在协调频率信道fcc上的接收时间在时间上偏移地在第一电台S2的虚拟帧的持续时间Y开始之后开始。为此，两个电台又共同变换到另一频率信道上、例如所示的第一频率信道f1上。在此，考虑到系统的异步扩展方案，同时的变换可选地也可以被理解为频率信道的时间上偏移的变换，其中相应地考虑两个相关的和相互通信的电台S1，S2这种时间上的偏移。

变型方案e)示出一种情况，其中第二电台S2的缺席时间X与第一电台S1的帧的持续时间Y的开始相比明显偏移地开始。相应地，第二电台S2首先接收发送准备信号R的第三次重复，紧接着第二电台S2向第一电台S2回发接收准备信号C。紧接着，为执行数据的通信传输d，两个电台接着按照预先给定的变换原则又变换到第一频率信道f1。

除了发送准备信号R的发送的时间上增加的间隔之外，从大间隔在时间上减少的间隔也可以有利地被使用。

除了立即引入在相同的或者优选地在另一频率信道上的通信传输d的可能性之外，当然也存在时间上偏移的通信传输的可能性，使得通信传输例如首先发生在下一个或者再下一个或者还更晚的虚拟帧内。特别地在这种时间上偏移的通信传输d的情况下，对传输和必要时在进行通信的电台S1、S2之间相应的频率变换的时间协调是很有利的。对于这种协调，变换或者传输开始的时刻tw和/或者变换到的频率信道fj的频率或者信道号码在电台S1、S2之间被交换或者被信令化。电台做传输准备或另一频率变换的时刻和/或频率信道的这种信令化是第二种优选的实施形式的主题。

根据该第二实施形式，电台Si(i＝1，2，3，...)向另一电台Si用信号传送数据，所述数据被用于暂时使当前的或者接下来相互通信的电台同步。该用信号传送的数据可能涉及数据的通信传输d的时刻。附加地或者可代替地，这些数据可能涉及被用于数据的通信传输d的频率或者频率信道fj。除了开始或者进行数据的原本的通信传输的时刻的传输之外，优选的是由发送信令的电台进行频率变换的瞬时传输时刻。

这种信息的传输尤其可以以两种优选的方式进行。根据第一变型方案，信息“捎带(Piggyback)”被信令化。所述信息或者数据的传输在此可以优选地作为通信传输d的发送准备信号R、接收准备信号C或者原本的数据分组的组成部分被信令化。

图2示出被相应设计的数据分组的例子。发送准备信号R例如除了通常的识别数据ID和作为发送准备信号R的标志之外可选地还包含关于该数据分组或者发送准备信号R应该被发送到哪一个其它的电台的信息。此外，通知动作的时刻tw、特别是开始原本的数据的通信传输d和/或者变换到某一频率信道fj的时刻tw被通知。在停留在当前的频率信道的情况下，当前的频率信道的所述信息有利地也一起被传输。相应地，在接收准备信号C中除了通常的识别信息ID和作为接收准备信号C的标志之外，接收准备信号C所对准的电台Si以及根据需要变换或者接收准备的时刻tw以及接下来所使用的频率信道fj的信息可选地被使用。

优选地，时刻tw相对于相应的分组RC的发送时刻被编码。利用仅仅一个比特的间隔尺寸可以在具有持续时间Y为100ms的虚拟帧的情况下例如对0.4ms的间隔进行编码。

根据第二变型方案，电台变换到某一频率或者某一频率信道fj、特别是协调频率或者协调频率信道fcc上的时刻tw在为此此所标志的频率(比如协调频率fcc)上由信令分组以广播通知(广播)的形式通知。

优选地，这两个可替代的实施形式可以相互独立地或者以组合的方式被使用。具有频率切换时刻tw的信令化的第二实施形式的可能增益等于对频率切换时刻的协调。也就是说，频率变换或者频率切换的时刻tw在异步系统中在参与的电台之间被同步。根据优选的变型方案，相互通信或者想通信的电台Si的组在相同的时刻tw变换频率。相同的时刻tw在此应被理解为时间窗口，其中考虑到系统的同步，所述时间窗口可能是必需的。

优选地，不想与相互通信着的电台通信的电台Si(i＝1，2，...)在其它的时刻、也即有意地以异步方式变换频率，以避免冲突的危险。

图3示出用以示例性地说明第二实施形式的变型方案的方法流程。无线电通信系统具有作为频率信道fj用以协调各个电台Si(i＝1，2...)的协调频率信道fcc和多个用于原本的通信传输d的频率信道f1、f2、f3。

各个异步电台S1-S4分别在帧的持续时间Y内在对应于第一实施形式的缺席时间X的时间间隔X上在接收模式中访问协调频率信道fcc。优选地，这样进行访问，使得每个所述电台的接收时间与其它电台的可能的发送时间至少部分地重叠。示出了在这段时间t上的示例性发送和接收过程。

在第一时刻，第四电台S4发送发送准备信号R，该发送准备信号包含对应于在图2中表示的数据分组的信息。该信息包含：第四电台S4的发送准备信息R对准第一电台S1和通知该第一电台S1，第四电台S4在一个时间单元之后在第一频率信道f1中进行通信传输d。第一电台S1发送带有对应于在图2中所示的数据分组的信息的接收准备信号C作为应答。所述信息相应地对准第四电台S4并通知该第四电台关于第一电台S1在零时间单元内在第一频率信道f1上的接收准备。接下来两个电台S1、S4变换到第一频率信道f1上，在该第一频率信道上第四电台S4开始通信传输d用以传输数据给第一电台S1。

在相对于第一和第四电台S1、S4在时间上偏移的时刻进行在第三和第二电台S3、S2之间在通信频率信道fcc中的相应信令化连同发送准备信号R和接收准备信号C的交换以及接下来的在这两个电台S3、S2之间在第三频率信道f3中的通信传输d。当然，可替代地，根据其它的变型方案也可以部分地或者完全地取消这种接收准备信号C的发送。

根据最优选的实施形式，相互通信的电台最晚在其虚拟帧的持续时间Y首先终止的该电台的虚拟帧的持续时间Y的终止之后变换回协调频率信道fcc又用于接收。这确保每个单个电台在虚拟帧的持续时间Y之内通过协调频率信道fcc可以由每个其它的电台Si到达，使得紧急信号或者高优先级的数据可以尽可能快地被转发。然而，根据可替代的实施形式，用于具有持续时间大于时间帧的持续时间Y的通信传输d，变换到另一频率fj理论上也是可能和有利的。

在示例的方法流程中假设，在两个通信传输d之后在第一或第三频率信道f1、f3中不进行直接相随的数据传输。利用时间上的偏移，第一电台S1想向第二电台S2转交数据。相应地，第一电台S1在其停留在协调频率fcc中的持续时间期间发送发送准备信号R给第二电台S2。此外通知：第一电台S1在十一个时间单位tw之后打算第一频率信道f1上的通信传输d。第二电台S2发送相应的接收准备信号C给第一电台S1并且在十个时间单元后在第一频率信道f1上确认接收准备。因为在这个例子中时刻tw被设置于比帧的持续时间Y晚，所以两个电台S1、S2首先再次进入协调频率信道fcc中。在必要时再次信令化之后，这两个电台S1、S2变换到第一频率信道f1用于通信传输d。

因为第二电台S2的虚拟时间帧比第一电台S1的虚拟时间帧明显晚开始，所以第二电台S2按照缩短的缺席时间X*、也就是说按照在协调频率信道fcc上的缩短的接收准备改变缺席时间X并且提前变换到第一频率信道s1。优选地，第二电台S2在此使其自己的虚拟时间帧在其起始时刻方面匹配于第一电台S1的虚拟时间帧，使得这两个电台S1、S2从这个时刻起相对地相互同步。

在此，必要时保留在同步方面的剩下的偏移。但是根据其它的变型方案，该匹配的同步也可以被保留直到较晚的匹配。

以下实施形式是优选的，其中在两个或者多个电台S1、S2之间的通信传输d期间，不参与该通信传输d的其它电台(例如第四电台S4)实施另一频带f2和/或其虚拟时间帧的在时间上偏移的同步。在所示的实施变型方案中，由于第一和第二电台S1、S2的所打算的通信传输d，第四电台S4在此期间变换到空闲的第二频带f2。此外，通过更早的通信传输d与第一电台S1已同步的第四电台S4识别出，其虚拟时间帧的新的同步是符合目的的。相应地，第四电台S4在更早的时刻按照缩短的持续时间Z*变换回到协调频率信道fcc并且此外使其自己的虚拟时间帧的持续时间Y的开始相应地重新匹配。由此，第四电台S4在其虚拟时间帧方面变得与第一和第二电台S1、S2的虚拟时间帧同步。

图6示出具有两个实施形式的组合的变型方案。总共十个电台S1-S10在带有一个协调频率信道fcc和多个频率信道fj的异步无线电通信系统中通信，所述的多个频率信道fj用于数据的原本的通信传输。在所示的变型方案中画出虚拟帧长度的持续时间Y在时间t上的曲线。分别针对十个电台示出了作为画有点的方框的缺席时间X。缺席时间X又应被理解为以下时间，在所述时间期间各个电台S1-S10不是用于发送或者接收处于频率信道中的一个上，而是处于协调频率fcc上。缺席时间X例如为虚拟帧的持续时间Y的50％。优选地，不同电台S1-S10的各个虚拟帧相互同步，其中分别相互通信的电台S1、S2；S3、S4；S5、S6；S7、S8；S9、S10相互同步。

在具有相互通信的电台的暂时同步的这种异步分散式FDMA方法中可获得的吞吐量在图7中图示说明。不同的曲线在此简略地说明了与相应的缺席时间X的持续时间有关的吞吐量。可以看到，可获得的吞吐量几乎不依赖于缺席时间X的持续时间。此外与作为参考曲线表示的不进行频率变换的情况相比，损耗仅仅是最小的。与根据图5的异步且未经协调的运行相比的吞吐量增益可以比较明显地被识别。

因此，如果利用所定义的频率变换来预先规定频率变换模式，则尤其是异步分散式无线电通信系统或者用于在这种系统中运行电台的方法是有利的，其中所述异步系统的电台在可用的频率之间变换。此外，对电台Si变换频率fj的时刻tw进行信令化，使得最终进行频率变换模式的信令化。有利地，想相互通信的电台为频率变换选择相同的时刻tw。

有利地，为了尽可能均匀地使用可用的传输资源，不想相互通信的电台选择不同的时刻。用于接收和发送的间隔在此有利地在系统范围内被预先规定，但可以相对地相互变动。特别是虚拟传输帧的起始点在起始时间方面可相对于其它电台的虚拟传输帧被匹配。

这样的系统具有多个优点。在异步系统中，利用仅仅一个无线电收发机就能够使用多个频率信道fcc、fj(j＝1，2，...)，而不以中央机构的存在为前提。通过所使用的方法能够实现在不同优先级的信道上的接收和发送。此外可以确保，确定的信号或者消息可以在所定义的时间内由所有的电台接收。在电台不必工作在较高优先级的信道和/或协调频率信道上的时间间隔内可以使用其余的信道。在现有所示的实施例中，协调频率信道fcc例如是一种较高优先级的信道，而其它的频率信道fi(i＝1，2，3)是非优先的信道。然而也可以使用其它优先级的信道。

系统的异步并没有负面地影响所述方法的功能。相反地不存在各个信道必须保持不被使用的阶段，因为每个电台在虚拟时间帧的持续时间Y ms的所考察的时间间隔内可以自由选择其在优先的信道上的工作阶段的时间位置。

通过协调在不同频率信道fcc、fi之间的切换点或者变换，与没有使用这种方法的异步运行相比可以明显提高效率。可以同时使用多个频率，而不出现与以下系统相比的基本的吞吐量损失，所述系统使每个电台多个无线电收发机是必要的，用以能够利用多个频率信道工作。

对于所述方法的效率，缺席时间X的影响几乎是可以忽略的。通过使由相互通信的电台所构成的不同的组同步，可以通过统计的复用充分使用所有频率信道fj。在一个组在频率信道fj上缺席的这些时刻，其它的电台或者组可以使用相应的频率信道。

但是有利地不必要根据在考虑系统统一的虚拟帧情况下的模式使各个所述电台相互同步。因此，该模式为电台确定：所述电台必须在什么时候和多频繁地在虚拟帧之内在频率信道上接收较高优先级的数据或者信号，和必须在什么时候和多久发送相应优先级的数据或者信号。发送和接收之间的时间间隔例如可以在系统范围内被预先规定，然而所述时间间隔也可以相对地相互变动。

根据本发明的方法可以有利地在目前处于标准化过程的DSRC系统(专用短程通信)中被实现。所述DSRC系统应该能够实现在车辆跑道边缘之间、以及在车辆彼此之间的数字通信。在此，所述DSRC系统既用于安全技术的应用(例如转发危险报警)又用于专用的或者公众的应用(如例如养路费检测(Maut-Erfassung)、车辆中的因特网接入等等)。

IEEE标准802.11被设定为DSRC系统的无线电接入的基础，然而所述标准应该在标准化的范围内被扩展为所谓的道路接入标准802.11aR/A。正如图5中所示的，所述系统在频谱5850至5925MHz中提供7个频率信道。这些频率信道中的一个在此被定义为控制信道，所述控制信道应该主要地被用于传输与安全相关的消息(例如危险报警)。其它的频率信道作为服务信道用于其它数据的传输，例如用于交通流量控制、车辆内通信或者养路费检测。所述控制信道应该也被用于通知这些消息的时间、种类和范围。与安全相关的消息的特征是周期性重复发送，以确保车辆对这些消息的接收。

在信道内对媒体的访问、也就是说所谓的媒体访问控制(MAC)以随机控制的方式按照IEEE-802.11标准的公知的CSMA/CA方法(载波侦听多路访问/冲突避免)进行。这就意味着，访问是异步的且在不通过中央机构控制的情况下是分散的。

根据本发明的方法可以在优选地为基于IEEE 802.11a的系统规定FDMA运行的DSRC系统中例如根据前面所述的实施例实现。具有最高优先级的频率信道相应地是DSRC系统的控制信道fcc，并且具有次低优先级的频率信道f1是用于公众安全应用的信道。所有其它的信道没有优先级并且因此对应于上面的例子的第二或者第三频率信道f2、f3。

Claims (20)

1.用于在没有中央机构的无线电通信系统中传输信号的方法，所述方法提供至少两个频率信道(fcc，f1，f2，f3...)用于在没有中央机构的情况下在至少两个异步运行的电台(S1，S2)之间进行通信传输(d)，其特征在于：在所述至少两个频率信道(fcc，f1，f2，f3...)的另一个频率信道(f1，f2，f3...)上在至少两个电台(S1，S2)之间进行通信传输(d)之前，在所述至少两个频率信道(fcc，f1，f2，f3...)的一个频率信道(fcc)上在所述至少两个电台(S1，S2)之间调整发送和/或接收准备。

2.按照权利要求1的方法，其中所述的至少两个电台中的第一电台(S1)在通信传输(d)之前以变化的在时间上减少或者增加的间隔发送一发送准备信号(R，RTS)用于调整发送和/或接收准备。

3.按照权利要求2的方法，其中第一电台(S1)在收到来自所述至少两个电台中的第二电台(S2)的应答之后发送用以匹配第二电台(S2)的时间帧的时间帧信令，或使其自己的时间帧匹配于第二电台(S2)的时间帧。

4.按照权利要求2或者3的方法，其中最大的在时间上增加或者减少的间隔在长度上短于或等于接收持续时间(X)。

5.按照前述权利要求1-3之一的方法，其中所述至少两个电台的第一电台(S1)在通信传输(d)之前将通信传输(d)或者接收准备的开始时刻(tw)用信号通知给所述至少两个电台的第二电台(S2)用于调整发送和/或接收准备。

6.按照先前述权利要求1-3之一的方法，其中所述至少两个电台的第一电台(S1)在通信传输(d)之前将频率信道(fcc，f1，f2，f3，...)中待用于通信传输(d)的频率信道(f1)用信号通知给所述至少两个电台的第二电台(S2)用于调整发送和/或接收准备。

7.按照前述权利要求1-3之一的方法，其中所述至少两个电台的第一电台(S1)在通信传输(d)之前把至频率信道(fcc，f1，f2，f3，...)中的接下来待使用的频率信道(f1)的变换用信号通知给所述至少两个电台的第二电台(S2)用于调整发送和/或接收准备。

8.按照前述权利要求1-3之一的方法，其中所述至少两个电台的第一电台(S1)在通信传输(d)之前将频率信道变换的时刻用信令通知给所述至少两个电台的第二电台(S2)用于调整发送和/或接收准备。

9.按照权利要求8的方法，其中选择相对于信令的发送时刻的时刻。

10.按照权利要求5的方法，其中关于广播分组、数据分组、发送准备信号(R，RTS)和/或接收准备信号(C，CTS)的信令被传输。

11.按照前述权利要求1-3之一的方法，其中用于调整通信传输(d)的发送和/或接收准备的信号(R，RTS，C，CTS)通过频率信道(fcc，f1，f2，f3...)中的第一频率信道(fcc)传输，并且通信传输(d)通过频率信道中的一个其它的频率信道(f1)执行。

12.按照前述权利要求1-3之一的方法，其中用于调整通信传输(d)的发送和/或接收准备的信号(R，RTS，C，CTS)通过频率信道(fcc，f1，f2，f3...)中的协调频率信道(fcc)传输，并且通信传输(d)通过频率信道中的一个其它的频率信道(f1)执行。

13.按照前述权利要求1-3之一的方法，其中仅仅针对通信传输(d)的持续时间和/或在所述电台(S1，S2)之间的通信传输(d)的序列的持续时间来调整所述电台(S1，S2)。

14.按照前述权利要求1-3之一的方法，其中所述电台(S1，S2)在准备时和/或在通信传输(d)期间考虑，所述电台(S2，S1)的相应另外的电台具有所保留的调整偏移。

15.按照前述权利要求1-3之一的方法，其中不与所述至少两个电台的第一和第二电台(S1，S2)通信的另一电台(S4)以与具有通信传输(d)的相互通信的电台(S1，S2)异步且偏移的方式执行所使用的频率信道的变换和/或接收和/或发送时间的变换。

16.按照前述权利要求1-3之一所述的方法，其中电台(S1，S2，S3，...)按照时间模式(Y，X)访问频率信道中的至少一个(fcc)。

17.按照前述权利要求1-3之一的方法，其中所述至少两个电台的第一电台(S1)和所述至少两个电台的至少第二电台(S2)使用电台特定的时间模式用以访问频率信道。

18.用于无中央机构的无线电通信系统的异步工作的电台(S1)，具有至少一个发送/接收设备用于访问所述无线电通信系统的至少两个频率信道中的一个用以发送和/或接收信号，其特征在于具有装置用于：在所述至少两个频率信道(fcc，f1，f2，f3...)的另一个频率信道(f1，f2，f3...)上在该电台(S1)和至少另一电台(S2)之间进行通信传输(d)之前，在所述至少两个频率信道(fcc，f1，f2，f3...)的一个频率信道(fcc)上针对该至少另一电台(S2)调整发送和/或接收准备。

19.按照权利要求18的电台，其中该电台在通信传输(d)之前，以变化的在时间上减少或者增加的间隔发送一发送准备信号(R，RTS)以调整发送和/或接收准备。

20.按照权利要求18或者19的电台，具有装置用以控制频率信道的变换和用于控制变换到另一电台(S2)的时刻的信令。

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