CN1728580A - 用于无线电通信的系统、装置、方法和计算机程序 - Google Patents

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Abstract

一种无线电通信装置，包括多个无线电通信站。各无线电通信站在具有多个可用信道的通信环境中执行一个随机存取操作，并对每一分组分配一个发送分组的信道。

Description

用于无线电通信的系统、装置、方法和计算机程序
技术领域
本发明涉及用于在局域网(LAN)或个人网(PAN)中的多个无线电台之间进行通信的无线电通信系统、无线电通信装置、无线电通信方法及计算机程序，尤其是涉及用于建立其中各无主从(slave-master)站关系的通信站以自治分布的方式进行基于载波检测或媒体状态监控的载波侦听多路存取(CSMA)的随机存取操作无线电网络的无线电通信系统、无线电通信装置、无线电通信方法及计算机程序。
本发明还涉及用于在具有多个可用信道的通信环境中用不受相互干扰的附近的无线电系统建立一个没有特定控制站的干涉的自治分布的无线电网络的无线电通信系统、无线电通信装置、无线电通信方法及计算机程序。更具体地说，本发明涉及用于建立一个其中各通信站响应于信道的使用状态动态地和自治地切换信道同时使网络上的工作负荷最小化的多信道自治分布的无线电网络的无线电通信系统、无线电通信装置、无线电通信方法及计算机程序。
背景技术
无线电网络作为将用户从设备之间的电缆联接解放出来的通信系统而受到关注。因为无线电网络消除了办公室工作区的大部分电缆联接，诸如个人电脑之类的通信终端较易于在办公室内移动。对高速和低成本的无线电局域网(LAN)系统的需求正在增加。在个人周围设立了多个电子设备作为小型无线电网络，即，个人网络(PAN)。例如，可以为无线电通信系统和无线电通信装置指定诸如2.4GHz频带和5GHz频带之类不需要政府许可证的频带。
无线电网络的通常标准包括IEEE(电气和电子工程师协会)802.11(见国际标准ISO/IEC 8802-11：1999(E)ANSI/IEEE Std 802.11，1999Edition，Part11：Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and Physical layer(PHY)Specification)，和Hiper LAN/2(见ETSI Standard ETSITS101761-1V1.3.1Broadband Radio Access Network(BRAN)；HIPERLAN Type 2；Data Link Control(DLC)Layer；Part 1；Basic Data Transport Functions)，和ETSI TS101761-2V1.3.1Broadband Radio Access Networks(BRAN)；HIPERLAN Type 2；Data LinkControl(DLC)Layer；Part 2：Radio Link Control (RLC)sublayer)，IEEE802.15.3、和蓝牙通信。根据无线电方法和使用的频带，标准IEEE802.11包括由IEEE802.11a、IEEE802.11b等指定的各种无线电通信方法。
为了形成基于无线电通信技术的局域网，通常设置称为存取点或协调器的控制站来总地控制网络。
当通信装置在具有存取点的无线电网络中传送信息时，根据保留的频带广泛地使用存取控制方法。在存取控制方法中，在该存取点保留传输信息所需的频带以使用不与另一通信装置的信息传输相冲突的传输线。通过设置该存取点，建立一个同步无线电通信来保持通信装置在无线电网络中的相互同步。
如果发送通信装置和接收通信装置在具有该存取点的无线电通信系统中进行非同步通信，则两个装置必须通过该存取点相互通信。此要求降低了传输线的使用效率。
提出了一种特定(ad-hoc)通信作为形成无线电网络的另一技术。在该特定通信中，终端以非同步的方式相互直接通信。特别是，该特定通信适于由较少数附近客户组成的小型无线电网络，因为终端不经过特定通信中的特定存取点以随机的方式直接相互通信。
没有中央控制站的特定通信系统适于用作家用电子设备的本地网络。即使当特定网络中一个电子设备关闭或故障时，仍自动更新路由。因此网络不易受损，并以通过在移动终端间几次跳跃一个分组所维持的高数据速率将数据传送至较远的地点。已知在名为“Ad Hoc Mobile Wireless Network”作者C.K.Tho，Prentice HallPTR的书中公开了各种特定系统。
在基于无线电LAN系统的IEEE802.11中，以自治分布的对等方式工作的特定移动终端不需要控制站也可以使用。IEEE802.11联网是基于BSS(基本服务设置)并被分成两种类型。在一种类型中，由具有诸如存取点(AP)之类的主机的基础模式定义BSS。在另一类型中，使用独立BSS(IBSS)并由用多个移动终端(MT)工作的特定模式定义。
基础模式BSS需要一个AP在一个无线电通信系统中建立协调。该AP将自己站周围的覆盖区域集成到一BSS中，在单元系统中该BSS也称为单元。AP附近的MT作为BSS组件容纳在网络中。更具体来说，每次目标信标发送时间(TBTT)以合适间隔AP发送一个称为信标的控制信号。能接收该信标的MT识别附近呈现的AP，并建立与AP的连接。AP附近的MT接收该信标，并通过解码一个内部TBTT字段准备识别下一信标发送时间。如果不需要每次接收信标，MT可进入一个对下一TBTT或下几个TBTT关闭接收器的电源的睡眠。
在特定模式IBSS中，多个MT自治地定义协商后的IBSS。一旦定义了IBSS，则多个MT以规则的间隔确定TBTT。当识别出参考自己时钟的TBTT的到达时，如果在一随机延迟时间后识别出没有其它MT已发送了该信标，各MT发送一个信标。每次TBTT来的时候任何属于IBSS的MT发送一个信标。
已知该特定无线电LAN网络易遭受隐藏终端的问题。一个站可以曝露给另一站，但可对第三站隐藏。两个隐藏站不能相互协商，且其发送会相互冲突。
已知结合了RTS/CTS程序的CSMA(载波侦听多路存取)/CA(冲突避免)克服了隐藏的问题。标准IEEE802.11也采用了此方法。
在CSMA(载波侦听多路存取)，根据载波检测结果来进行多路存取。在无线电通信中，本装置很难从本装置接收信号。为了避免SCMA/CA(冲突避免)而不是SCMA/CD(冲突检测)，在核查没有从其它通信装置发出的信息之后本装置开始发送自己的信息。CSMA适用于诸如文件传输或电子邮件之类的非同步数据通信。
载波检测不能在超宽频带(UWB)通信中进行，在该通信中使用脉冲宽度为一纳秒或更短的非常短脉冲波、一个在几千兆赫频带宽度上分布的信号及多载波信号来代替非常宽频带中的载波。通过使通信站发送数据检测媒体的清除状态，进行相同的随机存取。
在RTS/CTS方法中，作为数据源的通信站发送一个发送请求分组RTS(请求发送)，并响应于从作为数据目的地的通信站接收到一个通知分组(清除发送)开始发送数据。在收到RTS和CTS中至少一个时，隐藏通信站通过根据RTS/CTS程序在本站设定一个预计数据传输的传输中止周期来避免冲突。隐藏通信站，如果从发送通信站看，响应于CTS的接收设定一个传输中止周期来避免与数据分组的冲突，而如果从接收通信站看，则响应于RTS停止传输周期来避免与ACK(确认)冲突。
如上所述，可以以特定模式建立网络而不受任何控制站的干涉。但该特定模式是基于IBSS是由多个相互通信的MT构成的前提下。如果例如切换一个网络或去除网络之间的阻碍物后网络的通信覆盖区相互重叠，则用相同信道独立工作的多个网络遭受信标冲突或分组冲突。
图15示出以IBSS0和IBSS1模式独立工作的网络，各网络由三个MT组成。即使这两个网络使用同一信道，也不会出现问题，因为一个网络的无线电波不能到达另一网络。但如果由于如图16所示的一个网络IBSS1的切换两个站STA1和STA2的通信覆盖区相互重叠，两个MT的分组相互冲突。在具有单个信道的无线电网络中几乎不可能克服该问题。
因此引入了具有多个信道的多信道通信。当通信受另一系统干扰时或当频带中的间隔由于加入站个数的增加而变得不足时，可以通过选择要使用的信道来开始通信工作。因此该网络持续地与其它共存的网络一起工作。
在IEEE802.15.3的高速无线电PAN系统中采用了多信道通信方案。更具体地说，在采用的算法中，无线电通信装置在通电后扫描多个可用信道，识别附近是否呈现作为微微网协调器(piconet coordinator)(PNC)的发送信标信号的设备。
如图16中所示，IBSS1现动态地切换至与图16所示重叠的网络中的IBSS0不相同的信道。虽然两个站不受属于IBSS0的MT的干扰，站ST4和ST3被迫切换至另一信道。更具体来说，在干扰下的部分网络引起整个网络切换。信道切换中包括的协商增加了，造成吞吐量的减少。
在没有控制站的自治分布型特定网络中，信道的资源管理对使附近工作的无线电网络之间的相互干扰最小化很重要。为了一次切换整个网络中使用的频道，称为协调器或存取点的代表站需要向各终端发送一个表示使用的信道的命令。毕竟，很难在特定网络中切换频道。
在基于IEEE802.11的LAN系统中，用由存取点设定的频道形成一个网络。很难建立一个特定网络而不设置基站。与属于在另一频道工作的AP的无线电通信装置(终端)通信，AP必须通过例如有线LAN电缆连接。没有AP之间的任何连接，属于不同AP的物理上相互相邻的无线电通信装置(终端)不能相互通信。
在IEEE802.15.3高速无线电PAN系统中，可以首先扫描所有频道来搜索附近呈现的协调器。一旦在特定频道开始工作，就不能知道另一频道的使用状态。即使附近呈现了处于不同频道的微微网，也不能进行与连接至该微微网的无线电通信装置的通信。
在蓝牙通信中，称为主机的中央控制站以随机的方式进行频率跳跃操作，从而均匀地使用频道。该主机用作频道的跳跃图形的标准和时间轴的同步，且主机的呈现对网络的结构很重要。如果主机缺少，则这样构成的网络被阻塞，并且必须选择一个新的主机。
因此已知无线电通信系统需要复杂的机构，包括：用于切换频道的定时、设诸如消息交换之类的设置处理，用于加入终端来启动相互同步的频道切换、及用于频率切换的仲裁处理。为了执行自主式控制，需要呈现诸如IEEE802.11中的AP和HiperLan/2通信之类的中央控制站和蓝牙通信中的主机。如果缺少诸如AP或主机之类的中央控制站，则需要用于选择新的中央控制站的协议或人工更新处理。在该处理中通信停止。
例如在日本待审查专利申请公开号：2003-26457中公开了响应于切换网络将使用分布的信标的网络构筑方法作为克服分组冲突的步骤。
在解除从主站关系的自治分布的无线电通信系统中，各站在发送通过附近(在通信覆盖区内)呈现的其它站的同时通知网络结构的附近站。当接收到一个信标信号时，出现在给定站的通信覆盖区内的通信站识别出本站进入另一通信覆盖区。通过读取信标中的信息，出现的站识别出该网络并能加入该网络。
在信标发送定时适度地相互时间上同步的站依靠允许时分多址的传输(MAC)帧有效地利用信道资源来进行传输控制。各通信站进行一个诸如自治地保留频带和设定优先使用周期之类的时间同步的访问。
在使用分布的信标的自治分布的网络中，各MT发送一个TBTT未被覆盖的信标。在该信标中说明了与覆盖区内附近MT的信标时间相关的信息使站形成一个具有不覆盖相邻MT的信标位置的网络。即，对于各MT构成一个适当的IBSS。
图17示出一个利用分布的信标自治地构成的网络。如果从站STA1看，由虚线椭圆表示的包含站STA4的区域为IBSS，如果从站STA5看，由点划线椭圆表示的包含站STA3的区域为IBSS。
这样，在减轻隐藏站的问题的同时响应网络中的动态变化成为可能。更具体地说，只有具有覆盖另一MT的信标位置的MT由于网络切换而更新了本站的信标位置TBTT，因此克服了冲突的问题。
这样利用分布的信标构成动态网络。然而，动态网络的结构是基于所有MT使用相同的信道的前提下，因为MT与MT之间的网络边界不同。为了切换至另一信道，如在IEEE802.11的特定模式中所有的MT必须在信道中切换。
因为所有MT使用同一信道并在预定发送帧间隔重复使用相同的时间点(时隙)或相同的频带，各MT受到从未知的MT到本MT的干扰。如果该干扰根据无线电波的状态变强，发送和接收变得不可能，因为即使具有所希望的可用时隙也不满足预定的SINR要求。
日本待审查专利申请公开号：2004-025506公开了一种克服此问题的技术。根据该公开，来自本站的发送功率被最小化至在接收器方满足要求的SINR的水平(发送功率控制)，并为了减少干扰通过改变用于检测接收器方的前同步码的阈值来控制信号覆盖区(通过修改功率控制和阈值进行覆盖区的操作)。因为所有MT使用同一信道，减少干扰的努力受到信道所容纳的通信站个数的限制。
在使用分布的信标的网络中，一个信道分成几个时隙，每个时隙是确保用于数据传输的频带的一个最小单位。多个时隙形成一个发送帧周期(即，超帧)。各MT在各超帧发送一个信标并选择不覆盖任何标识区域中的MT的时隙(即，至下一MT)作为信标发送位置。因为超帧的长度是固定的(即，超帧中的时隙个数是固定的)，被允许加入网络的MT的最大个数等于或小于超帧中的时隙数，因为信标间隔的最小个数。即使超帧中保留了未使用的时隙，如果已到达MT的最大个数，新的MT也不能加入该网络。
如图18中所示多个网络可以使用不同的信道。使用不同信道的网络IBSS0和IBSS1不受干扰。现有一个新的STA6移入此通信环境中的网络。新加入的站ST6位于图19所示的位置，并希望与站STA1和STA5通信。
站STA6必须加入网络IBSS中的一个。因此站STA6加入，然后退出IBSS0和IBSS1或者必须将所有的MT切换至同一信道。在前一种情况下，站STA1和STA6及站STA1和STA6之间的开销增加了。在后一种情况下，必须将不直接相关的MT切换至新的信道，否则不需要该操作。
在具有大量MT的自治分布的网络中，MT与MT之间的网络边界不同，用已知的分配方法，很难有效地共享多个信道。
日本待审查专利申请公开号：2003-281586和2003-315280公开了在具有多个信道的通信环境中属于同一网络的MT中，使用站与站之间有不同信标发送信道的通信系统。在这些公开的通信系统中，通过根据各信道的干扰状态来选择发送信道来提供干扰电平降低了的特定网络。
根据日本待审查专利申请公开号：2003-281586，各通信站在适于接收不覆盖另一站的信标的信道中发送一个信标。具有优先发送权的通信站在信标发送之后切换至适合接收器方的信道并开始发送。从而在接收器方在最佳干扰电平进行通信。
根据日本待审查专利申请公开号：2003-315280，各通信站确定一个各附近站受到的干扰的平均电平，并确定一个导致最低平均干扰电平的信道作为发送信道。按每个信道平均来衡量相对本站具有高优先权的附近站的干扰。将导致附近站受到最低干扰电平的信道选择为发送信道。从而提高了整个系统的吞吐量。
各通信站漫游或作为无线电波障碍主体的人们频繁地移动。如果在该环境中使用具有多个信道的无线电分布的通信系统，传播路径经常改变，导致信标发送信道和数据信道的变化。各通信站常常需要扫描从其它通信站发送的信标，导致大的通信开销。
在使用多个信道的通信中，必须按信道个数重复扫描操作，以扫描其它通信站的信标。开销变得大于使用单个信道的通信系统中的开销。
发明内容
因此，希望提供一种用于建立一个其中解除主从站关系的各通信站以自治分布的方式执行诸如基于载波检测的载波侦听多路存取(CSMA)或媒体状态监控之类的随机存取操作的无线电网络的无线电通信系统、无线电通信装置、无线电通信方法和计算机程序。
还希望提供一种用于在具有多个可用信道的通信环境中用不受相互干扰的附近的无线电系统建立一个没有特定控制站的干涉的自治分布的无线电网络的无线电通信系统、无线电通信装置、无线电通信方法及计算机程序。
另外还希望提供一种用于建立一个其中各通信站响应于信道的使用状态动态地和自治地切换信道同时使网络上的工作负荷最小化的多信道自治分布的无线电网络的无线电通信系统、无线电通信装置、无线电通信方法及计算机程序。
根据本发明的一个实施例，无线通信系统包括多个无线电通信站。无线电站在具有多个可用信道的通信环境中进行随机存取操作，并按每个分组将一信道分配给一个分组以发送该分组。
这里的系统一词指装置的逻辑组(执行特定功能的功能模块)，并不是提示在单个框内是否包括装置和功能模块中的一个。
在无线电通信系统中，通常设置一个控制站。在该控制站的总控制下形成一个网络。在该控制站的总控制下进行频带保留通信使得不发生信息冲突。该控制站的干涉实际上降低了传输路径的效率。从而开发出了允许终端以非同步的方式相互直接通信的自治分布的通信系统。
如果多个独立的网络使用同一信道，则可能会发生信标冲突或分组冲突。因此，采用了多信道通信方案来准备多个信道。如果通信不受另一系统的干扰或如果频带的间隔由于加入站的数量的增加而变得不足，可以通过选择一个所要的信道来开始通信操作。因此该网络持续地与其它共存的网络一起工作。
为了一次切换整个网络中使用的频道，称为协调器或存取点的代表站需要向各终端发送一个表示使用的信道的命令。在自治分布型特定网络中信道的资源管理对使附近工作的无线电网络之间的相互干扰最小化很重要。没有控制站，很难在特定网络中切换频道。即使在控制站控制下的系统中，干扰下的部分网络引起整个网络被切换信道。信道切换中所包括的协商增加，导致吞吐量减少。
通常在已知多信道通信系统，信道由同一频道或代码通道形成，从而将一信道分配给单组通信站。在本发明的一个实施例中，无线电通信系统每一个分组分配一个信道。构成一个分组的分组前同步码图形以允许检测到一个使用的信道。即使发送站按每个分组动态地选择一个信道，接收站也能保持跟踪每一分组信道的变化。按每个分组动态地切换信道可以增加可用通信站的数量。
在自治分布的通信系统中，向各通信站通知信标信息。相互通知网络结构并适当地相互同步的站依靠允许时分多址的传输(MAC)帧有效地利用信道资源来进行传输控制。根据本发明的实施例，接收信标和分组的站即使没有预先知道发送信道，也能保持跳跃信道切换。从而将一个独立于信标发送用信道的用于分组发送的信道单独分配给站。
当按每一分组分配信道时，接收站必须跟踪每一分组信道的切换，即使发送站按每一分组动态地选择信道。本发明的一个实施例的发送站可包括在分组的前同步码部分标识信道的信息，和接收站可以检测前同步码部分以跟踪每分组的信道。
本发明的一个实施例的无线电网络可以使用同一频带和由扩展代码之间的差分隔的多个信道。从而构成多信道系统。
接收站可以并行地确定与信道相对应的扩展代码的关联值，根据将关联值与阈值比较检测到一个前同步码并确定分配给接收到的分组的信道。从而接收站保持跟踪每一分组信道的切换。
可以在本发明的一个实施例的无线电网络中设置一个用于发送分组的前同步码部分的控制信道和一个用于发送分组的数据部分的数据信道。控制信道为单个频带。数据信道为由频带之间的差分隔的多个频带所形成的多信道。
在控制信道中发送由扩展代码扩展的前同步码图形中的前同步码部分之后，发送站在与一一对应于数据信道中所使用的频道的扩展代码相对应的频带的数据信道中发送分组的数据部分。前同步码图形由与频道相应的扩展代码确定。接收站可以并行的确定控制信道中的分组的前同步码部分和对应于频道的扩展代码的关联值，并根据比较关联值和阈值检测扩展代码。接收站可以保持跟踪每一分组信道的切换。接收站可以接收对应于检测到的扩展代码的频带中的数据信道中的分组的数据部分。
在本发明的一个实施例的无线电通信系统中，信道由可以切换用每隔等于一个符号或多个符号的间隔正交分隔的可用的信道的唯一跳跃图形来定义，且多个信道可以由多个正交分隔的信道的跳跃图形中的差来分隔。因此多信道由多个信道形成。
信道由频率跳跃序列形成。正交分隔的信道包括但不限于由频率差分隔的频道、由扩展代码差正交分隔的代码信道和在空间上正交的空间信道。用于跳跃的信道分隔方法不限于任一特定的方法。
在通过正交分隔的信道的跳跃图形分隔信道的无线电通信装置中，发送分组的站发送同一跳跃图形中的分组的前同步码部分作为数据部分。发送站在至少一个正交分隔的信道中发送一个与跳跃图形一一对应的前同步码图形使分组接收站保持跟踪每一分组的信道的切换(即，跳跃图形)。
与在前同步码部分中跳过正交分隔信道不同，接收分组的通信站根据通过在一正交分隔的信道中接收前同步码部分而获得的前同步码图形来标识跳跃图形。接收站通过在标识的跳跃图形中执行跳跃操作来接收和解调后继的数据部分。
分组发送通信站在一正交分隔的信道中发送一个由与该跳跃图形一一对应的扩展代码确定的前同步码图形。接收分组的通信站并行地确定一个前同步码图形和对应于跳跃图形的扩展代码之间的关联值，并根据关联值与阈值的比较检测扩展代码。通信站根据与检测到的扩展代码相对应的跳跃图形接收分组的数据部分。
发送分组的通信站确定使用所有信道的通用扩展代码的前同步码图形，并在至少一个正交分隔的信道中将标识信道的信息添加至各符号的前同步码图形。可以用诸如BPSK(二元相位切换键)之类的相位调制来添加信息。以此设置，扩展代码的单个相关器在接收方是足够的。通过在前同步码图形上添加一个信号来完成信道的分隔。更具体地说，通过在一个正交分隔的信道中将各符号的前同步码图形和分隔信道的通用扩展代码相加来分隔信道。
无线电通信装置可包括多个用于检测与各信道相对应的前同步码部分的前同步码检测器。接收分组的通信站使前同步码检测器并行运行，并在与已首先检测到的前同步码部分相对应的信道中启动分组接收操作。如果接收到的分组的信道信息不可用，且如果分组相互重叠，则接收到一个预先检测到的分组。
当各通信站执行随机存取操作时，按每一分组切换信道。因此分组接收站能保持跟踪信道的切换而不用预先知道发送信道。
在信道切换中不进行站之间的协商。该系统免于系统吞吐量的减少。在该系统中容纳了大量通信站的同时避免了网络冲突。因为分组接收站通过分组的前同步码部分识别出了信道，不需要扫描操作来在信道检测用于发送信标信号的周围站。
在本发明的一个实施例的多信道通信装置中，通信站可以预先选择要在各通信方向上使用的信道。可以根据有关于可用信道及另一信道的干扰量的信息来预先切换。如果预先确定的对方站、信道和频带，则接收分组的信道可以减少使用的前同步码检测器个数并减少功耗。即使在使用不同信道的多个网络在工作的通信环境中，新加入的站也可以通过响应网络的目的通信站切换信道来灵活地工作。
通信站可以预先确定要使用的信道和频带。接收分组的通信站仅在预先确定的频带中预先确定的信道中检测前同步码部分。
发送分组的通信站可以进行发送功率控制以在满足预定信号对干扰加噪声比(SINR)的最小功率发送分组。接收分组的通信站可以通过在检测前同步码部分时调节阈值而不是通过检测干扰分组的前同步码来检测希望的分组。在此情况下，更容易满足预定SINR，且站A和站B之间的通信变成可能。更具体来说，从而减少了信道的动态分配中的干扰量。
使计算机在具有多个可用信道的通信环境中进行无线电通信的本发明的一个实施例的计算机可读程序包括：用于按每一分组执行分组发送信道的分配的步骤的程序代码，在分配的信道中发送附有前同步码部分的分组(该前同步码部分包括分配的信道的标识信息)，检测接收到的分组的前同步码，并通过切换至用于根据前同步码部分的检测结果接收分组的信道接收分组的数据部分。
计算机程序定义要在计算机系统上执行的预定计算机可读处理。其上安装有计算机程序的计算机系统用作无线电通信装置。用形成一无线电网络的多个该无线电通信装置来执行上述无线电通信系统的功能。
根据本发明的实施例，提供了一种无线电网络，其中，解除了从主站关系的通信站以自治分布的方式执行诸如基于载波检测的载波侦听多路存取(CSMA)或媒体状态监控之类的随机存取操作。
根据本发明的实施例，在具有多个可用信道的通信环境中用不受相互干扰的附近的无线电系统建立一个没有特定控制站的干涉的自治分布的无线电网络。
根据本发明的实施例，建立了一个多信道自治分布的无线电网络，其中各通信站响应于通信站的使用状态动态地和自治地切换信道同时使网络的工作负荷最小化。
根据本发明的实施例，在网络边界不明确的自治分布的网络中共享多个信道。
根据本发明的实施例，通过根据信道的使用状态和来自其它信道干扰量动态地分配独立于信标发送信道的数据传输信道而减少了干扰量。
根据本发明的实施例，通过响应网络改变或加入新的站所引起的网络的动态变化来切换最少个站来克服冲突的问题。因此避免了不必要的信道切换。
根据本发明的实施例，即使发送站按每一分组动态地选择信道，接收站也能保持跟踪该分组。此设置允许增加通信站的个数。
根据本发明的实施例，在同一频道中只发送使用多个信道的分组的前同步码部分，并用代码和跳跃图形中的一个来标识该信道。容易地检测了多个信道的分组。如果将多个信标不容纳于附近站中的同一时隙中的限制引入分布的信标系统，则足以执行一个用于检测仅在单个信道上的信标的扫描操作。
根据本发明的实施例，通信站允许多个检测器来检测多个平行的前同步码图形，选择性地接收具有最大SINR的分组。
根据本发明的实施例，即使不同信道的分组在时序上冲突，如果发送站预先通知接收站信道及时隙就可以在满意的接收SINR水平选择性地接收任何分组。
从下面对本发明的实施例及附图的说明，本发明的这些和其它特征及优点变得很明显。
附图说明
图1为示出根据本发明的一个实施例的用作无线电网络中的通信站的无线电通信装置的功能块图；
图2为图1的无线电接收器的功能块图；
图3示出具有由扩展代码识别的信道的前同步码检测器的结构；
图4示出分组的前同步码部分和数据部分中的信道切换操作；
图5示出由频率跳跃序列组成的多信道；
图6示出由单个扩展代码组成的前同步码图形；
图7示出接收器中的前同步码检测器；
图8示出接收器中的前同步码检测器；
图9示出接收器中的前同步码检测器；
图10为用于保持跟踪其中操作多个相关器来按每一分组切换信道的数据传输的接收操作的流程图；
图11示出以时间重叠方式通过信道到达的分组；
图12示出响应发送信道优先通知的分组发送程序；
图13A和13B动态地示出各通信站使用的发送信道的分配；
图14A-14C示出如何用信道重新分配来控制通信站之间的干扰；
图15示出自治分布的无线电通信系统的结构；
图16示出在自治分布的无线电通信系统中的网络变化；
图17示出使用分布的信标的自治分布的无线电网络；
图18示出使用不同信道的共存的网络；和
图19示出在呈现了使用不同信道的多个网络的通信环境中的新加入的通信站。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的实施例。
根据本发明，将无线电波用作通信路径，并用多个信道的传输媒体，即多信道的通信站建立一个网络。通信是存储转发类型的话务。更具体来说，在分组中传送信息。
在已知的多信道通信系统中，信道是同一频道或代码通道，并通常将同一信道分配给一通信站组。相反，根据本发明的一个实施例的无线电通信系统，按每一分组将一信道分配给通信站，从而减少通信站的个数。
根据本发明的实施例，建立一个分组的前同步码图形来检测使用的信道。如果发送站按每一分组动态地选择信道，如下所述接收站也按每一分组保持跟踪该信道。
在本发明的一个实施例的无线电网络中，各通信站根据CSMA存取程序以随机的方式发送信息，从而形成一个自治分布的无线电网络系统。
在没有主从站关系的自治分布的无线电通信系统中，各通信站发送信标信息，从而通知在本站出现的覆盖区内的其它附近通信站。通信站还通知本网络结构的其它通信站。在通信覆盖区内出现的一个新的通信站接收信标信号，从而检测到该新的通信站自己进入了通信覆盖区。通过读取信标信号中的信息，新的通信站识别出该网络并能加入该网络。
在本发明的一个实施例的无线电网络中，通信站通过交换信标信号适当地时间同步，并通过具有时分多址结构的传输(MAC)帧有效地利用信道资源来进行传输控制。各通信站与附近通信站自治地操作并执行时间同步存取操作，诸如给附近站保留一个频带并设定一个优先权使用周期。
原则上可以通过网络的所有成员通信站中的每一个来执行下述各通信站的处理。但根据情况，不是网络的所有成员通信站都能执行各下列处理。
图1为根据本发明的一个实施例的用作无线电网络中的通信站的无线电通信装置100的功能块图。在具有多个可用信道的通信环境中，无线电通信装置100在同一无线电系统中有效地进行分路存取。没有另一无线电系统的干扰，因此无线电通信装置100可以形成一个合适的特定网络。
无线电通信装置100包括一个接口101、数据缓冲器102、中央控制器103、信标发生器104、控制信号发生器105、无线电发送器106、定时控制器107、信道设置器108、天线109、无线电接收器110、控制信号分析器111、信标分析器112和信息存储器113。
接口101与诸如连接至无线电通信装置100的个人电脑之类的外部设备(未示出)交换各种信息。
数据缓冲器102临时地存储通过接口101从外部设备发送的数据或在通过接口101发送数据之前通过无线电通信路径接收到的数据。
中央控制器103通常控制无线电通信装置100。更具体地说，中央控制器103管理无线电通信装置100的信息发送和信息接收，诸如产生传输分组和分析接收到的分组，以及传输路径的存取控制(包括扫描设定操作和在多信道中的信道设定操作、信标接收操作、基于RTS/CTS程序的数据通信操作)。
信标发生器104产生一个周期性地与附近无线电通信装置交换的信标信号。
控制信号发生器105产生诸如请求发送(RTS)信号和清除发送(CTS)信号之类的发送数据之前所需的控制信息。
天线109在选择的信道中将无线电波上的一个信号发送至另一无线电通信装置，或从另一无线电通信装置接收无线电波中的一个信号。根据本实施例，为发送和接收所设置的单个天线不能同时并行地运行。不能同时处理多个信道。
无线电发送器106包括PHY单元(未示出)和射频(RF)单元(未示出)。PHY单元包括：用预定方法调制传输信号的调制器、用于将前同步码部分附加至一分组的单元、用于将数字传输信号转换成模拟信号的数模转换器。RF单元包括用于将模拟传输信号上变频的上变频器和用于将上变频的传输信号的功率放大的功率放大器。无线电发送器106以预定传输速率发送临时存储在数据缓冲器102中的数据及信标信号。
无线电接收器110包括RF单元(未示出)和PHY单元(未示出)。RF单元：包括用于将通过天线109从另一站接收到的信号电压放大的低噪声放大器(LNA)、用于将接收到的信号下变频的下变频器和AGC(自动增益控制)单元。PHY单元包括：用于将模拟信号转换成数字信号的模数转换器、用于检测分组的前同步码的检测器、用于达到同步的同步器、信道估计器、用于用预定解调方法解调数据的解调器。从而无线电接收器110在预定时间来自另一无线电通信装置的信息的信标信号。
图2为无线电接收器110的功能块图。无线电接收器110包括前同步码检测器110-1、同步获取和保持器110-2及数据解调器110-3。前同步码检测器110-1检测在接收帧的标题处的前同步码。同步获取和保持器110-2获取一个基于前同步码检测结果的接收帧的同步信号，并将该同步信号输出到数据解调器110-3。数据解调器110-3根据同步信号解调分组标题和标题后的部分。
无线电发送器106的发送方法和无线电接收器110的接收方法可以是各应用于无线电网络和适用于较近范围通信的各种通信方案。更具体地说，可以使用超宽带(UWB)、正交频分多路复用(OFDM)和码分多址(CDMA)中的一种。
定时控制器107控制发送和接收无线电信号的定时。例如：定时控制器107控制从本站的信标发送定时，从附近站的信标接收定时，各信道中的扫描操作和RTS/CTS程序(RTS、CTS、数据和ACK(确认))中的各分组的发送定时(帧间间隔((inter frame space)IFS))。
信道设置器108选择一条实际发送和接收多信道无线电信号的信道。根据本实施例，按每一分组切换信道。
控制信号分析器111分析诸如RTS信号和CTS信号之类从附近无线电通信装置发送的控制信号。
信标分析器112分析从附近站接收到的信标信号以检测附近站的呈现并将获取的信息作为分析结构存储到信息存储器113上。
信息存储器113存储与要由中央控制器103执行的一系列存取控制操作的执行命令有关的信息、与本站的信标发送定时和信标发送信道以及另一站的信标发送定时和信标发送信道有关的多信道信息、和附近装置信息。
根据本发明的实施例，按每一分组分配信道。构成分组的前同步码图形以检测在使用的信道。即使按每分组动态地选择发送站信道，接收站也按每分组保持跟踪该信道。通过按每一分组动态地切换信道来增加通信站的个数。
信道用例如代码分隔的。因为在此情况下所有的信道使用同一频带，如果无线电接收器110中的RF单元接收单个频带就足够了。PHY单元中的前同步码检测器110-1准备与所有信道相对应的扩展代码并包括用于该扩展代码的相关器。
图3示出前同步码检测器110-1的结构。如图所示，分别为由扩展代码分隔的信道CN1-CN4设置相关器11-14。相关器11-14输出接收到的信号和分别分配给信道CN1-CN4的扩展代码之间的相关值。比较器15将相关值与由获得的SINR所确定的阈值相比较。如果相关值在阈值之上，则认为检测到前同步码，并开始数据解调。
如果在标题后的数据中使用的扩展代码与前同步码中使用的扩展代码一致，则如数据解调期间一样，使用与使用的信道相对应的相关器的输出。在该情况下，断开与相关器的连接(不需要该相关器的工作)，并旁路比较器15的比较处理。
如果扩展代码对应于信道，且使用同一频道，则接收器变成与M-ary SS方法的接收器电路相一致。
例如用频率来分隔信道。前同步码的结构变得比用代码分隔信道时更复杂。下面说明将控制信道与数据信道分隔的方法及使用频率跳跃的方法。
设置了用于发送分组的前同步码部分的控制信道和用于发送分组的数据部分的数据信道。将单个频带用于控制信道。数据信道由用使用的频带之间的差分隔的多个频道组成。
为控制信道准备与数据信道个数相同个数的扩展代码，且各扩展代码与数据信道的频带一一对应。更具体来说，前同步码图形由与用于数据信道的频道一一对应的扩展代码确定。
从分组发送器侧，在控制信道中发送分组的前同步码部分并在与前同步码的扩展代码相应的数据信道中发送前同步码部分后的分组的数据部分。用与频率跳跃扩展频谱相同的技术执行前同步码部分和数据部分之间的信道切换。
图4示出前同步码部分和数据部分之间的信道切换。如图所示，控制信道使用频带f10，数据信道是由频带差分隔的多个频带f1-f5。按时序依次发送三个分组，并在控制信道f0中发送三个分组的前同步码部分。前同步码部分具有用与发送后面数据部分的频道一一对应的扩展代码p0、p5和p3扩展的前同步码图形。
在发送了由与数据信道中使用的频道一一对应的扩展代码确定的前同步码图形之后，发送站在作为与扩展代码相对应的频道的数据信道中发送分组的数据部分。作为响应，接收站并行地确定接收到的前同步码图形和与频道相应的扩展代码之间的相关值。根据相关值与阈值的比较，接收站检测到该扩展代码，并在与检测到的扩展代码相对应的频道中接收该分组的数据部分。
在图3中电路中实施无线电接收器110中的前同步码检测器110-1。为用扩展代码分隔的各信道设置相关器。各相关器输出一个接收到的信号与分配给各自的信道的扩展代码之间的相关值。比较器将该相关值与由需要的SINR确定的阈值相比较。如果该相关值在阈值之上，则确定检测到前同步码，并开始数据解调。
通过使用例如M序列之类的高度自动相关序列提高了接收定时的准确度。根据该定时，执行一个频率跳跃操作来解调数据部分。即使选择高度相关的前同步码图形引起不同前同步码相互重叠，也能以不受高度干扰的方式检测到前同步码。
根据本发明的实施例，通过按每个分组动态地切换信道增加了信道的个数。在上述方法中，单个信道由相同频道或代码通道组成，且在一分组中使用由频率扩展代码分隔的单个信道。
根据本实施例，各信道由按每个符号切换正交分隔的信道的唯一跳跃图形定义。跳跃图形的差导致多个信道，即多个正交分隔的信道。例如，这里的正交分隔信道包括频带不同的频道、用扩展代码差正交分隔的代码通道、和空间上正交的空间信道。执行跳跃操作的信道分隔不限于任何特定的方法。
在作为IEEE802.15.3的候选的MB-OFDM(多频带OFDM)中，考虑由频率跳跃图形(TF代码)分隔的信道(见http：//www.multibandofdm.org/papers/15-03-0268-03-003a-Multi-band-CFP-Document.pdf)。
图5示出由频率跳跃序列构成的多信道。如图所示，四个信道CN1-CN4由三个频带f0-f2所形成的跳跃图形分隔。按每一符号执行跳跃操作，并将由六个符号构成的一个周期用作一个跳跃图形。用按每个符号以f0、f1、和f2的次序切换频带的跳跃图形分隔信道CN1。用按每个符号以f0、f2、和f1的次序切换频带的跳跃图形分隔信道CN2。用按每个符号以f0、f0、f1、f1、f2、和f2的次序切换频带的跳跃图形分隔信道CN3。用按每个符号以f0、f0、f2、f2、f1、和f1的次序切换频带的跳跃图形分隔信道CN4。
分组发送站根据由信道定义的跳跃图形发送分组中的前同步码部分和数据部分。分组发送站在单个基频信道(例如图5中的频率f0)上发送与该跳跃图形一一对应的前同步码图形，使分组接收站保持跟踪每一分组信道的切换(即跳跃图形)。不需要跳跃用于前同步码部分的频道，分组接收站接收基频信道中的前同步码部分，并根据获得的前同步码图形标识该跳跃图形。分组接收站根据标识的跳跃图形对后面的数据部分执行跳跃操作，从而接收并解调该数据。
在前述MB-OFDM方法中，前同步码图形与跳跃图形一一对应。
下面说明构成与跳跃图形一一对应的前同步码图形的两个例子。在第一个例子中，将与各信道相对应的扩展代码分配给前同步码，并在MB-OFDM方法中采用该前同步码。
分组发送站在一正交分隔的信道中发送由与跳跃图形一一对应的扩展代码所确定的前同步码图形。作为响应，分组接收站并行地确定接收到的信号与对应于基频带f0上的跳跃图形的扩展代码的相关值，根据相关值与阈值的比较结果检测扩展代码，并根据检测到的扩展代码对后面的数据部分执行跳跃操作。从而分组接收站接收并解调该数据部分。
以与其中多信道是用扩展代码分隔的信道构成的操作中相同的方式用图3的前同步码部分检测跳跃图形。为每一个与跳跃图形一一对应的扩展代码设置相关器，且相关器输出输入信号与分配给各信道的扩展代码之间的相关值。比较器将该相关值与由所需的SIRN值所确定的阈值相比较。如果该相关值超过阈值，则确定检测到前同步码，并开始数据解调。如果前同步码由多个符号构成，则将所有符号的相关值相加。此确定结果是可靠的。然而，需要与跳跃图形的相应的加法操作。
下面说明前同步码图形的第二个例子。与扩展代码相应的前同步码图形是单个的并为所有信道所共用。在此设置中，要在接收器方准备的扩展代码的相关器的个数为一个。信道的分隔是通过将一信号插入前同步码图形来进行的。
图6示出由单个扩展代码构成的前同步码图形。如图所示，通过划有阴影线的单个频率(例如图6中所示的频带f0)检测一个前同步码。用跳跃操作使用具有一个六符号周期的跳跃图形并按每一符号执行该跳跃图形。有两个符号在一个周期中跳跃至频带f0。为了区分CN1与CN2以及CN3与CN4，将信息1加至CN1和CN3中的扩展代码上，并将信息1和信息-1加至CN2和CN4中的两个符号上。为了添加信息可以使用BPSK(二进制移相键控)。
图7示出接收器中的前同步码检测器。设计前同步码检测器来在图6的前同步码图形中检测出CN1和CN2的前同步码。这里，N表示将要相加的前同步码符号除以数字3所得的商。用公共扩展代码的相关器在频带f0上接收到一个信号。因为信道CN1和CN2每隔三个符号使用频带f0，用每隔三个符号具有抽头的延迟线对相关值求和。对结果进行峰值确定来标识信号的呈现，从而确定符号定时。峰值确定取决于前同步码图形的构成方法，并包括用SINR确定阈值的方法。如图所示，在信道CN2中求和之前，每隔三个符号延时反转相关器的输出。也可以如图8所示那样构成图7的前同步码检测器。
通过修改图7和8所示的抽头的延迟线的参数构成与信道CN3和CN4相对应的前同步码检测器。设计抽头以对连续的6个符号的前两个符号求根和求和。
图9示出在通用结构中与单个信道相对应的前同步码检测器。该前同步码检测器可以通过确定下表所列的参数α和β来用信道CN1-CN4中的任何信道工作。
  信道   α   β
  CN1    1   3
  CN2   -1   3
  CN3    1   1
  CN4   -1   1
各接收器包括与信道数相同个数的图7-9的前同步码检测器。通过平行操作前同步码检测器，用信道接收到分组。
图10为一接收操作的流程图，在该接收操作中运行多个相关器来在数据传输中保持跟踪每一分组信道的变化。在每一时隙进行数据传输。各时隙对应于单位时间。
在步骤S1中确定是否在当前时隙指定了一个信道。
如果确定指定了信道，则仅运行与指定信道相应的相关器。如果相关器的所有输出都没有超过阈值(步骤S3)，则处理返回步骤S2。
如果在步骤S1中确定没有指定信道，则并行地运行与所有信道相对应的相关器(步骤S4)，并在步骤S5中确定是否任一相关器的输出超过阈值。如果确定相关器的所有输出都没有超过阈值，则处理返回步骤S4。如果在步骤S5中确定任一相关器的输出超过阈值，则将相应的信道当成接收信道(步骤S6)。
在步骤S2或S6所建立的接收信道中接收分组的数据部分(步骤S7)。
当接收到分组时在不同信道中传输的多个分组可能会在时序中相互重叠。下面说明了该情况下的接收操作。
图11示出以时间重叠方式从信道CN1和CN2到达通信站的分组。信道CN1的前同步码部分早到，数据部分在时间t1到达信道CN1而数据部分在时间t2到达信道CN2。
与所有信道相对应的前同步码检测器都在接收分组的通信站中工作。如果两个分组不相互重叠，则在时间t1检测信道CN1上的分组，并在时间t2检测信道CN2上的分组。如果检测到该分组，则前同步码检测器停止工作，并在相应的信道上开始接收数据部分。
如果信道CN1和CN2的分组超过前同步码检测器的阈值，则在时间t1检测信道CN1中的传输分组的前同步码部分，并开始在信道CN1接收分组的数据部分。在此情况下，前同步码检测器在时间t2已不起作用，且不接收在信道CN2上传输的分组。
如果通信CN1中的前同步码检测器的输出不超过阈值，则中断在信道CN1上接收数据部分。当检测到后来在信道CN2上传送的前同步码时，开始在信道CN2上接收分组的数据部分。
如果接收到的分组这样与其未知的信息重叠，则接收到较早检测到的分组。
在没有从主站关系的自治分布的无线电通信系统中，各通信站通过将信标信息通知给附近通信站来与附近站共享网络信息。在信标发送定时适当地时间同步的通信站通过具有分多址结构的传输(MAC)帧有效地利用信道资源来进行传输控制处理。这里采用使用分布的信标的自治分布的网络。
在具有多个信道的多信道系统中，单个通信站使用多个信道。接收信标的信道可以与接收数据分组的信道不同。根据本发明的实施例，允许各通信站选择独立于发送数据分组的信道的发送信标的信道。下面说明选择用于信标的信道的选择方法。
在第一种方法中，将最常用于发送信标的信道用作信标发送信道。如果在单个信道的通信站的个数达不到加入通信站的最大个数，所有通信站都可以使用该信道作为信标传输信道。例如，为了以节能模式仅接收信标，工作相关器的个数可以为一个。该设置导致一种节电工作方式。
相反，在第二种方法中，将最少用于发送信标的信道用作信标发送信道。因为减少了每个信道的信标数，各通信站可以容易地持续地保持单个信道。此特征适于移动图象的流式传输，或需要持续地维持频带的其它应用。
在第三种方法中，本通信站使用和本站希望与之通信的通信站的发送信道相同的信道。根据第三种方法，同第一种方法，减少了前同步码检测器的个数。
在第四种方法中，不管当前的信道状态随机地选择信道。
在上述任何方法中，一旦确定了信标发送信道，就扫描该信道的使用状态并将具有最长信标间隔的时隙的中间时间设定成信标发送时间。可以响应网络的改变及新通信站的加入而切换信标发送信道。
根据本发明的实施例，按第一分组灵活地选择发送信道。不象使用固定信道的已知系统，发送站免于澄清信道覆盖区(诸如单元系统中的单元)并以空间地周期地重复的方式使用信道。因为接收站不能预计发送要发向本站的分组的信道，需要运行所有信道上的前同步码检测器。从节能的角度来看是不可取的。下述发送和接收方法预先将发送信道通知接收器方并使用确定的发送信道。
图12示出预先通知发送信道之后发送分组的运行程序。如图所示，站″a″使用信道CN1作为信标发送信道。站“b”将一个分组发送至站“a”。
当从站″a″接收到信标时，″b″在固定时间周期t1内在信道CN1中发送一个发送请求分组(TxReq)作为信标信道。这里，整个时间周期t1，站″a″进行接收操作，且任何发向站″a″并在时间周期t1内到达的分组由站″a″接收。在时间周期t1期间，站″a″只运行与信道CN1相对应的前同步码检测器。
发送请求分组(TxReq)包含有关发送分组的信道占用时间、使用的信道和使用的时隙(使用的频带)的信息。为了接受该分组，站″a″在信道CN1内发送一个Ask分组。
″a″站和站″b″共享用于发送和接收的时间周期t2及数据信道(CN3)，并准备以正确的方式发送和接收数据。响应于信道可用性信息及与来自其它信道的干扰量有关的信息预先切换信道。
为了克服站″a″和站″b″之间的信道CN3中的隐藏终端问题，根据RTS/CTS程序保留频带，然后发送数据分组。本发明不限于此方法。例如，可以根据CSMA程序在共享信道CN3上发送和接收数据分组。
已知要使用的信道在时间周期t2中用于数据发送和接收。站″a″和站″b″只是使与信道CN3相对应的前同步码检测器工作。即使从另一站发送的分组与希望的分组重叠，也只检测和接收到所希望的分组。
如图12所示，在RTS/CTS程序中发送请求分组(TxReq)与发送请求分组RTS分开。因为发送请求分组(TxReq)基本上用作RTS，而时间周期t1内的Ack基本上用作CTS，所以可以省略在时间周期t2内的RTS和CTS的发送和接收。在信道CN3内预先保留一个频带，在信标中发送与该保留的频带相关的信息，从而省略在时间周期t1内的发送请求分组(TxReq)和Ack。这样，减少了分组的发送和接收中所包括的开销，导致吞吐量的增加。
在本实施例的多信道系统中，发送站可以按每一分组选择信道。下面说明在数据传输信道上的发送方法。
图13A和13B图示出分配用于传输的信道的通信站。如图所示，实心圆表示MT(移动终端)而连接MT的箭头线表示信道和数据分组发送的方向。带数字标记的CN表示用于数据通信的信道的标识号。
图13A示出其中将单个信道用于通信伙伴的数据传输信道和通信方向的传输方法。图13B示出其中将单个信道用于一对信道之间的双向通信的第二传输方法。如果这样预先确定通信伙伴和信道，则可以减少要运行的前同步码检测器的个数并相应地减少功耗。
可以根据下列标准之一选择信道：在信标信道选择中用得最少的信道、与信标信道相同的信道、干扰功率最低的信道、提供最多个连续空时隙的信道和随机选择的信道。
因为如上所述按每一分组选择信道，即使一个新的通信站加入到在将图19所示的使用不同信道的多个网络共存的通信环境中，也可以确保运行的灵活性。如图19中所示，当站STA6与站STA1通信时，使用了用于IBSS0中的信道，当站STA6与站STA5通信时，使用了用于ISBSS1中的信道。这样，站STA6与站STA1和STA5中每一个通信而不必修改其它信道的信道。
使用了多个信道，各通信站可以与超过由传输帧周期和最小信标间隔所确定的最大通信站个数的通信站通信。然而，在一个传输帧中可接收到的信标个数等于每信道最大通信站数，且此限制保持与已知技术相同。
为了选择信标信道和数据分组信道，通信站需要知道各信道的使用状态(频带的可用性)，即需要执行一个扫描操作。下面说明得知信道使用状态的扫描的方法。
使用了参照图3、7、8和9所述的本实施例的前同步码检测器。前同步码检测器扫描所有的信道以检测信道的使用状态。如果分组在时序上相互重叠，只接收一个先前已到达的分组。根据要获取的信息，用下列两种方法之一执行扫描操作。
在第一种方法中，按每一信道执行扫描操作。前同步码检测器在各个传输帧周期间变化以扫描单个信道。通过在与信道数相应的传输帧周期上扫描，得知了所有信道的使用状态。尽管扫描所有的信道要较长的时间，接收到所有分组并得知了诸如包含在信标和各分组的地址中的信息之类的详细的使用状态信息。该扫描方法用于保留一个分组，检查网络配置中的变化，并获取信标信息。
在第二种扫描方法中，执行扫描操作以仅仅检测前同步码。按信道的个数将时隙位置和检测到的前同步码的信道存储在时隙表中。在此方法中，在单个传输帧周期内的扫描操作检测所有信道的分组位置和信道个数。因为不同时解调多个信道的分组，不能获得信标信息。将此扫描方法用于以简单的方法检测每一信道的分组数和测量干扰量。
各通信站可以结合使用两种扫描方法。例如，以高频执行第二扫描操作，在第一扫描操作的间隔之间以低频执行第一扫描操作。
如果观察到多个信标不应在同一时隙传输的限制，则对一个帧执行扫描操作，因为不同信道的信标在时序中不重叠。
下面说明一种用动态信道重新分配减少来自其它通信站的干扰量的方法。
图14A-14B图示出如何通过执行信道重新分配来减少通信站之间的干扰。如图所示，四个通信站A、B、C和D被包括在网络中。站A与站B通信，而站C与站D通信。站C将移动图象流发送至站D。信道现由站C的发送占用。如果站A、B和C近到足以相互干扰，站A和B可能不能满足所需的接收SINR水平，从而不能如图14A所示相互通信。
测量了到通信伙伴的范围(即，接收功率)，并研究了用满足所需SINR水平的最小功率发送分组的方法。即，进行了发送功率控制(TPC)。还研究了另一技术来调节前同步码检测中的阈值以检测只具有未检测到的干扰分组的前同步码的希望的分组。该技术称为前同步码检测阈值调节技术。这些技术更容易满足SINR要求，从而使站A和站B之间的通信可行(见图14B)。
如果站A和B中的每一个与C之间的SINR水平等于或小于站A和站B之间的SINR水平及站C和站D之间的SINR水平，即使执行了TPC和前同步码检测阈值调节技术也不能满足SINR要求。在该情况下，则必须进行信道切换。如果站A和站B已经与许多其它通信站(未示出)通信，必须切换所有信道。信道切换中所包括的协商导致否则不必要的步骤。即使站A尝试开始与站B通信，也不能建立通信，因为不能进行信道切换。如图14c中所示，应用了根据本发明的一个实施例按每一分组切换信道的方法。站A和站B尝试在信道CN1上相互通信，但不满足SINR要求，因为有站C和站D之间的通信。在此情况下，站A和/或站B扫描各信道的使用状态以找到与站C和站D之间的信道不同的另一较少使用的信道CN2。在站A和站B之间进行最少量的协商后，站A和站B切换到信道CN2。即使站A和站B中每一个与其它通信站通信(例如，站A与站C通信)，也不需要切换用于该通信的信道。因为干扰会发生在不同信道之间，需要选择一个具有所需个数的空时隙和较少干扰的信道。
本领域的技术人员应理解可以根据设计要求和其它因素出现各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等效物的范围内。

Claims (23)

1.一种无线电通信系统，其特征在于，包括多个无线电通信站，所述无线电通信站在具有多个可用信道的通信环境中进行随机存取操作，并按每个分组将一信道分配给一个分组以发送该分组。
2.如权利要求1所述的无线电通信系统，其特征在于，至少一个通信站以预定间隔发送一个包含关于通信环境的信息的信标信号，且
发送所述分组的通信站分配一个独立于信标传输用信道的分组传输用信道。
3.如权利要求1所述的无线电通信系统，其特征在于，其中发送分组的通信站包括分组的前同步码部分中的信道的标识信息，且其中所述分组的接收通信站检测所述前同步码部分并保持跟踪每一分组信道的变化。
4.如权利要求1所述的无线电通信系统，其特征在于，其中在通信环境中使用由同一频带中扩展代码之间的差分隔的多个信道，和
其中接收分组的通信站并行地确定与信道相应的扩展代码的相关值，根据所述相关值与阈值的比较结果检测所述分组的前同步码部分，并确定一个分配给接收到的分组的信道。
5.如权利要求1所述的无线电通信系统，其特征在于，其中在通信环境中设置由频带之间的差分隔的用于在单个频带中发送所述分组的前同步码部分的控制信道和用于发送由多个频道形成的分组的数据部分，
其中在控制信道中发送由扩展代码确定的前同步码图形中的前同步码部分之后，发送所述分组的通信站在与一一对应于数据信道中所使用的频道的扩展代码相对应的频带的数据信道中发送分组的数据部分，和
其中接收所述分组的通信站并行地确定所述控制信道中的分组的前同步码部分和与所述频道相对应的扩展代码之间的关联值，根据关联值与阈值比较结果检测所述扩展代码，并在与检测到的扩展代码相对应的频带中的所述数据信道中接收所述分组的数据部分。
6.如权利要求1所述的无线电通信系统，其特征在于，所述信道由每隔等于一个或多个符号的间隔切换多个可用的正交分隔的信道的唯一跳跃图形定义，且所述多个信道由多个正交分隔的信道的跳跃图形差分隔。
7.一种用于在具有多个可用信道的通信环境中进行无线电通信的无线电通信装置，其特征在于，所述无线电通信装置包括：
分组发送装置，用于发送一个分组；
分组接收装置，用于接收一个分组；和
信道设定装置，用于设定用于分组发送装置的分组发送和分组接收装置的分组接收的信道，
所述信道设定装置在分组发送期间按每一分组将一个信道分配给所述分组，并在分组接收期间保持跟踪按每一分组切换的信道。
8.如权利要求7所述的无线电通信装置，其特征在于，还包括：
信标产生装置，用于产生一个包含关于通信环境的信息的信标信号；和
信标分析装置，用于分析由附近站接收到的信标信号，
所述信道设定装置单独分配一个独立于发送信标信号的信道的用于分组发送的信道。
9.如权利要求7所述的无线电通信装置，其特征在于，所述分组发送装置在分组的前同步码部分包括由信道设定装置设定的信道的标识信息，且所述分组接收装置检测所述前同步码部分并根据前同步码部分检测结果保持跟踪每一分组的信道变化。
10.如权利要求7所述的无线电通信装置，其特征在于，其中在所述通信环境中使用在同一频带中由扩展代码之间的差分隔的多个信道，
所述分组接收装置并行地确定与信道相应的扩展代码的相关值，并根据所述相关值与阈值的比较结果检测所述分组的前同步码部分，且
所述信道设定装置根据前同步码部分检测结果确定分配给接收到的分组的信道。
11.如权利要求7所述的无线电通信装置，其特征在于，其中在通信环境中设置由频带之间的差分隔的用于在单个频带中发送所述分组的前同步码部分的控制信道和用于发送由多个频道形成的分组的数据部分的数据信道，
其中在控制信道中发送由扩展代码确定的前同步码图形中的前同步码部分之后，分组发送装置在与一一对应于数据信道中所使用的频道的扩展代码相对应的频带的数据信道中发送分组的数据部分，和
其中所述分组接收装置并行地确定所述控制信道中的分组的前同步码部分和与所述频道相对应的扩展代码之间的关联值，根据关联值与阈值比较结果检测所述扩展代码，并在与检测到的扩展代码相对应的频带中的所述数据信道中接收所述分组的数据部分。
12.如权利要求7所述的无线电通信系统，其特征在于，所述信道由每隔等于一个或多个符号的间隔切换多个可用的正交分隔的信道的唯一跳跃图形定义，且所述多个信道由多个正交分隔的信道的跳跃图形差分隔。
13.如权利要求12所述的无线电通信装置，其特征在于，所述分组发送装置发送与所述数据部分相同的跳跃图形中的分组的前同步码部分。
14.如权利要求12所述的无线电通信装置，其特征在于，所述分组发送装置在至少一个正交分隔的信道中发送一个与所述跳跃图形一一对应的前同步码图形，且
所述分组接收装置根据通过接收一个正交分隔的信道中的前同步码部分而获得的所述前同步码图形来标识跳跃图形，并通过在所标识的跳跃图形中执行一个跳跃操作来接收所述分组的数据部分。
15.如权利要求12所述的无线电通信装置，其特征在于，所述分组发送部分在所述一个正交分隔的信道中发送由与所述跳跃图形一一对应的扩展代码所确定的所述前同步码图形，且
所述分组接收装置并行地确定一个所述前同步码图形与对应于所述跳跃图形的所述扩展代码之间的相关值，根据所述相关值与阈值的比较结果检测扩展代码，并根据与检测到的扩展代码相对应的所述跳跃图形接收分组的数据部分。
16.如权利要求12所述的无线电通信装置，其特征在于，所述分组发送装置用为所有信道所共用的扩展代码确定前同步码图形，并在至少一个正交分隔的信道中将标识一信道的信息添加至各符号的前同步码图形上，和
所述分组接收装置在一个正交分隔的信道中将各符号的前同步码图形和公共扩展代码之间的相关值相加来分隔信道。
17.如权利要求9所述的无线电通信装置，其特征在于，还包括多个检测对应于各信道的前同步码部分的前同步码检测器，所述分组接收装置使前同步码检测器并行工作，并在与首先检测到的前同步码部分相对应的信道中启动一个分组接收操作。
18.如权利要求7所述的无线电通信装置，其特征在于，所述通信站预先选择一个要在通信的各个方向上使用的信道并将选择的信道通知伙伴通信站。
19.如权利要求18所述的无线电通信装置，其特征在于，所述通信站预定确定要与通信伙伴装置一起使用的信道和频带，和
所述分组接收装置仅在预先确定的频带中的预先确定的信道中检测前同步码部分。
20.如权利要求7所述的无线电通信装置，其特征在于，所述分组发送装置执行发送功率控制来以满足预定信号对噪声/干扰比的最小功率发送所述分组，和
所述分组接收装置通过调节前同步码部分的检测中的阈值来仅检测希望的分组。
21.一种在具有多个可用信道的通信环境中进行无线电通信的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
按每一分组分配一个分组传输信道；
在所分配的信道中发送一个具有附有前同步码部分的分组，所述前同步码部分包含所分配的信道的标识信息；
检测接收到的分组的前同步码部分；和
通过根据所述前同步码部分的检测结果切换至用于接收所述分组的信道来接收所述分组的数据部分。
22.一种让计算机在具有多个可用信道的通信环境中进行无线电通信的计算机可读程序，其特征在于，所述程序包括用于执行下列步骤的程序代码：
按每一分组分配一个分组传输信道；
在所分配的信道中发送一个具有附有前同步码部分的分组，所述前同步码部分包含所分配的信道的标识信息；
检测接收到的分组的前同步码部分；和
通过根据所述前同步码部分的检测结果切换至用于接收所述分组的信道来接收所述分组的数据部分。
23.一种用于在具有多个可用信道的通信环境中进行无线电通信的无线电通信装置，其特征在于，所述无线电通信装置包括：
发送分组的分组发送器；
用于接收分组的分组接收器；和
设置用于分组发送器的分组发送和分组接收器的分组接收的信道的信道设置器，
所述信道设置器在分组发送期间根据每一分组分配一信道给该分组并在接收分组期间保持按每一分组切换的信道的跟踪。
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