無線通信設備、無線通信方法和程序的製作方法
2023-10-19 01:56:52 1
專利名稱：無線通信設備、無線通信方法和程序的製作方法
技術領域：
本發明涉及無線通信設備、無線通信方法、和用於使得計算機執行無線通信方法的程序，這允許在無線通信網上的多個無線通信設備在按照自主分布的控制方案控制的數據發送間隔發送數據，以便達到通信系統的高的總的吞吐量。
背景技術：
近年來，實現了無線LAN系統的發送速率的提高和成本的降低，結果，無線LAN系統在各種各樣的應用中變得非常流行，並且提出許多新的應用。例如，提出個人域網絡(PAN)，用來實現允許位於用戶周圍的多個電子裝置互相通信的購物中心尺寸的無線網。為此，提出使用諸如2.4GHz頻段或5GHz頻段的、不需要特定的使用許可證的各種頻段的各種無線通信系統。
廣泛使用的、用於無線通信網的標準是IEEE(電氣和電子工程師協會)802.11、HiperLAN/2、IEEE 802.15.3、和藍牙。IEEE 802.11標準具有用於各種通信模式和頻段的擴展的標準，諸如IEEE 802.11a，b，和g。
對於無線區域網，已知有兩種通信模式基礎結構模式和ad hoc模式。
在基礎結構模式，被稱為接入點(AP)的無線通信設備被安裝在區域中，並且經由網絡的通信在接入點的總的控制下被執行。更具體地，當某個通信站(無線通信設備)要發送數據時，通信站請求接入點保留頻帶，供通信站發送數據而不會與由其它通信站發送的數據衝突。這個方法被稱為帶寬保留協議。在這種通信協議中，無線通信網中的通信站經由接入點互相同步地通信。在這樣的基礎結構無線通信系統中發送和接收的通信站之間的異步通信中，因為通信是經由接入點進行的，所以難以有效地使用發送信道。
另一方面，在ad hoc無線通信模式，通信站以異步方式互相直接通信。因為允許任何通信站不用使用特定的接入點而直接互相通信，ad hoc無線通信模式特別適合於家庭網絡在家庭應用之間通信。在adhoc模式，即使在某個通信站中發生故障或某個通信站的電源被關斷時，路由被自動改變，以便適配於新的情形，因此全部網絡仍可工作。通過把分組從一個通信站跳到另一個通信站許多次，有可能以高的發送速率發送數據到相對較遠的為止。
用於經由無線網的數據發送的典型的媒體接入控制協議是CSMA(載波偵聽多址訪問)協議。在CSMA協議下，允許基於載波偵聽的多址訪問。在無線通信中，無線通信設備難以接收從通信設備本身發送的信號。所以，在無線通信中，代替利用在乙太網(註冊商標)中利用的CSMA/CD(具有衝突避免的載波偵聽多址訪問)使用CSMA/CA(具有衝突避免的載波偵聽多址訪問)以避免衝突。更具體地，在CSMA/CA中，首先檢驗是否沒有數據從其它無線通信設備被發送，以及當檢測到沒有數據從其它無線通信設備被發送時則發送數據。CSMA協議適用於異步通信，用於傳送文件或發送電子郵件。
在IEEE 802.11標準中，CSMA/CA協議通過使用DCF(分布協調功能)被用作為用於無線信道接入的協議。當數據是通過使用DCF被發送時，需要(通過執行媒體偵聽)檢驗在等於預定的幀間隔(稱為DIFS(DCF接口間隔))加上對於無線通信設備設置的隨機時間(稱為退避時間)的時間間隔內無線通信信道的使用狀態，以確認沒有數據從其它無線通信設備發送。退避時間由在被稱為競爭窗口(CW)(Cwmin≤CW≤CWmax)的預定的範圍內生成的隨機數與被稱為時隙的單位時間的乘積給出。
因為DIFS被設置為固定值，如果對於多個無線通信設備設置相等的退避時間，則數據同時從多個無線通信設備被發送和在無線通信信道上發生數據衝突的概率很高。在CSMA/CA協議中，為了避免以上的問題，每次無線通信設備重發數據時，對於每個無線通信設備分配的競爭窗口值被加倍，以便減小退避時間被設置為等於用於另一個無線通信設備的退避時間的概率，由此減小發生數據衝突的概率。如果無線通信設備重發數據成功，則從數據目的地發送表示數據已被成功地接收的ACK信號。響應於接收到ACK信號，競爭窗口被初始化。
另一方面，在使用UWB(超寬頻帶)通信技術的無線LAN系統中，花費長時間檢測前導信號，所以發生衝突的概率很高。結果，發生經常重發數據，這導致系統的總的吞吐量減小。為了避免以上的問題，已經知道根據在網絡中當前存在的無線通信設備的數目增加競爭窗口值，由此降低發生衝突的概率(例如，參閱日本未檢查專利申請公開No.10-173663)。在這種技術中，因為競爭窗口值隨無線通信設備的數目增加，被設置給各個無線通信設備的退避時間分散在增加的競爭窗口，因此實現衝突概率的減小。
發明內容
然而，在其中多個無線通信設備在無線通信信道上發送數據的通信系統中，衝突的避免會導致通信系統的總的吞吐量的減小。
在其中競爭窗口響應於接收到ACK信號被初始化的技術中，當無線通信設備在數據重發成功後再次發送數據時，競爭窗口被設置為初始值CWmin，因此退避時間被設置為小的數值。結果，如果系統的總的業務量是高的，則就有無線通信設備再次遇到衝突的概率。
在其中無線通信設備在兩個無線通信設備之間發生許多次衝突後最後成功重發數據的情形下，用於成功重發數據的無線通信設備的退避時間根據被復位到初始值CWmin的競爭窗口被設置，但用於其它無線通信設備的競爭窗口保持為擴展的數值。也就是，一個無線通信設備具有比起被分配給其它的無線通信設備的退避時間小的退避時間，因此網絡被成功重發數據的無線通信設備長時間地單獨使用的概率很高，即使用網絡的機會不均等地給予所有的無線通信設備。
另一方面，在其中根據被檢測為在網絡中存在的無線通信設備的數目被確定競爭窗口值的技術中(諸如，例如在日本未檢查專利申請公布號No.10-173663中公開的)，很難響應於業務量的快速改變而動態地確定競爭窗口值。也就是，因為競爭窗口值是根據在網絡中存在的無線通信設備的數目被確定的，在系統中流動的數據量不是恆定的，這會引起數據發送效率降低，特別是在雖然業務量只在非常短的時間間隔內變為高的，但平均業務量是低時。此外，在這種技術中，需要管理所有的無線通信設備的工作狀態。所以，被使用來管理工作狀態的管理表隨無線通信設備的數目而增大，並且用於管理無線通信設備的業務量隨無線通信設備的數目而增大。
從以上觀點看來，本發明提供無線通信設備，無線通信方法，和用於使得計算機執行無線通信方法的程序，這控制無線通信系統中的數據發送間隔，在該數據發送間隔中多個無線通信設備根據DCF發送數據，這樣，可以達到高的總的吞吐量。
按照本發明的實施例，提供了無線通信設備，包括隨機數範圍保持裝置，用於保持隨機數範圍；隨機時間設置裝置，用於根據隨機數範圍設置隨機時間；隨機時間計數裝置，用於僅僅當無線通信信道未被使用時計數從特定時間開始的隨機時間；發送裝置，用於當由隨機時間計數裝置進行的隨機時間的計數完成時經由無線通信信道發送數據；時間計數裝置，用於計數特定時間；和隨機數範圍控制裝置，用於控制隨機數範圍以使得當由發送裝置通過無線通信信道發送的數據與另一個數據衝突時隨機數範圍被擴展，而當由時間計數裝置計數到特定時間時隨機數範圍被初始化。在這個無線通信設備中，如上所述，隨機數範圍在成功重發數據後不立即被初始化而是在特定時間間隔才被初始化，以使得數據發送間隔被控制到允許數據被有效地發送的適當的數值，由此達到高的吞吐量。
更具體地，時間計數裝置根據在無線通信網上存在的和經由無線通信信道執行通信的無線通信設備的數目把計數時間設置為適當的數值，以使得隨機數範圍在根據無線通信網上存在的無線通信設備的數目被最佳化的時間間隔初始化，因此數據發送間隔被控制到允許數據被有效地發送的適當的數值，由此達到高的吞吐量。
應當指出，無線通信設備例如可以由在後面描述的具體的實施例中的無線通信設備100實現。隨機數範圍保持裝置例如可以由競爭窗口保持單元110實現。隨機時間設置裝置例如可以由退避時間設置單元120實現。隨機時間計數裝置例如可以由退避時間計數器130實現。發送裝置例如可以由發送單元140實現。時間計數裝置例如可以由競爭窗口復位計數器170實現。隨機數範圍控制裝置例如可以由競爭窗口控制器160實現。
按照本發明的實施例，提供了無線通信設備，包括隨機數範圍保持裝置，用於保持隨機數範圍；隨機時間設置裝置，用於根據隨機數範圍設置隨機時間；隨機時間計數裝置，用於僅僅當無線通信信道未被使用時計數從特定時間開始的隨機時間；信標信息生成裝置，用於根據分布協調功能在預定的時間間隔生成信標信息，將無線通信設備的存在通知給無線通信網中其它的無線通信設備；發送裝置，用於在預定的時間間隔發送信標信息和當由隨機時間計數裝置進行的隨機時間的計數完成時經由無線通信信道發送數據；和隨機數範圍控制裝置，用於控制隨機數範圍以使得當由發送裝置通過無線通信信道發送的數據與另一個數據衝突時隨機數範圍被擴展，而當發送裝置發送信標信息時隨機數範圍被初始化。在這個無線通信設備中，如上所述，隨機數範圍在成功重發數據後不立即被初始化而是在信標信息被發送的時間才被初始化，以使得數據發送間隔被控制到允許數據被有效地發送的適當的數值，由此達到高的吞吐量。
無線通信設備還可包括用於計數特定時間的時間計數裝置，並且隨機數範圍控制裝置可以在信標信息被發送時或在時間計數裝置進行的特定時間的計數完成時初始化隨機數範圍。這使得即使在信標信息在長的時間間隔被發送的情形下仍有可能按照由時間計數裝置進行的計數在適當的時間初始化隨機數範圍。
當特定時間消逝時或當信標信息被發送時，時間計數裝置可被初始化。這使得有可能只要自從信標被發送以來預定的時間消逝就初始化隨機數範圍，這樣，數據發送間隔被保持在最佳值範圍內。
特定時間可以根據在無線通信網上存在的其它的無線通信設備的數目被設置。也就是，通過根據在無線通信網上存在的無線通信設備的數目控制要初始化隨機數範圍的時間間隔，有可能使得數據發送間隔最佳化。
與在無線通信網上存在的其它的無線通信設備的數目有關的信息可被包括在信標信息中。在這種情形下，通過檢查信標信息，有可能檢測在無線通信網上存在的無線通信設備的數目。
無線通信設備例如可以由在後面描述的具體的實施例中的無線通信設備200實現。隨機數範圍保持裝置例如可以由競爭窗口保持單元210實現。隨機時間設置裝置例如可以由退避時間設置單元220實現。隨機時間計數裝置例如可以由退避時間計數器230實現。信標信息生成/處理裝置例如可以由信標生成/處理單元280實現。發送裝置例如可以由發送單元240實現。隨機數範圍控制裝置例如可以由競爭窗口控制器260實現。
信標信息例如可以是在後面描述的具體的實施例中的信標B01、B02、或B03。
時間計數裝置例如可以由競爭窗口復位計數器270實現。
按照本發明的實施例，提供了一種適於根據分布協調功能在無線通信網上進行無線通信的無線通信設備，其中提供了發送優先時間段，在該時間段中，無線通信設備具有發送數據的優先權，還提供了公開接入時間段，在該時間段中，無線通信設備在數據發送方面與另一個無線通信設備有競爭，所述無線通信設備包括隨機數範圍保持裝置，用於保持隨機數範圍；隨機時間設置裝置，用於根據所述隨機數範圍設置隨機時間；隨機時間計數裝置，用於僅僅當無線通信信道未被使用時計數從特定時間開始的隨機時間；發送裝置，用於在由隨機時間計數裝置進行的隨機時間的計數完成時在公平接入時間段中經由無線通信信道發送數據；和隨機數範圍控制裝置，用於控制所述隨機數範圍以使得當由發送裝置通過無線通信信道發送的數據與另一個數據衝突時，所述隨機數範圍被擴展，而當發送優先時間段被給予本無線通信設備時，所述隨機數範圍被初始化。在無線通信設備具有發送數據的優先權的時間間隔，隨機時間根據具有初始值的隨機數範圍被設置，以使得數據發送間隔被控制到允許數據被有效地發送的適當的數值，由此達到高的吞吐量。
無線通信設備還可包括用於計數特定時間的時間計數裝置，並且隨機數範圍控制裝置可以當發送優先時間間隔被給予本無線通信設備時或當由時間計數裝置進行的預定的時間的計數完成時，隨機數範圍被初始化。這使得有可能在發送優先時間間隔在長的間隔被給出時隨機數範圍以由時間計數裝置計數的更加短的和適當的間隔被初始化，由此把數據發送間隔保持在適當的範圍內。
在這種無線通信設備中，當特定時間的計數完成時或當發送優先時間間隔被給予本無線通信設備時，時間計數裝置可被初始化。這使得有可能只要自從發送優先時間間隔被給予本無線通信設備以來預定的時間消逝就初始化隨機數範圍，因此，數據發送間隔被保持在適當的範圍內。
在這種無線通信設備中，特定時間可以根據在無線通信網上存在的其它的無線通信設備的數目被設置。這使得有可能在基於無線通信網上存在的無線通信設備的數目的間隔初始化隨機數範圍，這樣，數據發送間隔被保持在適當的範圍內，因此系統具有高的總的吞吐量。
隨機數範圍保持裝置例如可以由競爭窗口保持單元310實現。隨機時間設置裝置例如可以由退避時間設置單元320實現。隨機時間計數裝置例如可以由退避時間計數器330實現。發送裝置例如可以由發送單元340實現。隨機數範圍控制裝置例如可以由競爭窗口控制器360實現。
發送優先時間間隔在後面描述的具體的實施例中可被表示為TPP，以及公平接入時間段可被表示為FAP。
時間計數裝置例如可以由競爭窗口復位計數器370實現。
按照本發明的實施例，提供了無線通信方法，包括以下步驟保持隨機數範圍，根據隨機數範圍設置隨機時間，僅僅當無線通信信道未被使用時計數從特定時間開始的隨機時間，當隨機時間的計數完成時經由無線通信信道發送數據，當在無線通信信道上發送的數據與另一個數據衝突時擴展隨機數範圍，以及計數特定時間和無論何時特定時間被計數時初始化隨機數範圍。在這個無線通信方法中，如上所述，隨機數範圍在成功重發數據後不立即被初始化而是在特定時間間隔才被初始化，以使得數據發送間隔被控制到允許數據被有效地發送的適當的數值，由此達到高的吞吐量。
按照實施例，提供了程序，用於使得計算機執行包括以下步驟的無線通信方法保持隨機數範圍，根據隨機數範圍設置隨機時間，僅僅當無線通信信道未被使用時計數從特定時間開始的隨機時間，當隨機時間的計數完成時經由無線通信信道發送數據，當在無線通信信道上發送的數據與另一個數據衝突時擴展隨機數範圍，以及計數特定時間和無論何時特定時間被計數時初始化隨機數範圍。在這個無線通信方法中，如上所述，隨機數範圍在成功重發數據後不立即被初始化而是在特定時間間隔才被初始化，以使得數據發送間隔被控制到允許數據被有效地發送的適當的數值，由此達到高的吞吐量。
在無線通信方法和用於它的程序中，保持隨機數範圍的步驟例如可以由在後面描述的具體的實施例中的步驟S922或S924實現。根據隨機數範圍設置隨機時間的步驟例如可以由步驟S911實現。僅僅當無線通信信道未被使用時計數從特定時間開始的隨機時間的步驟例如可以由步驟S914實現。當隨機時間的計數完成時經由無線通信信道發送數據的步驟例如可以由步驟S915實現。當在無線通信信道上發送的數據與另一個數據衝突時擴展隨機數範圍的步驟例如可以由步驟S917實現。計數特定時間和無論何時特定時間被計數時初始化隨機數範圍的步驟例如可以由步驟S924實現。
如上所述，本發明提供優點數據發送間隔被適當地控制以使得數據有效地發送，導致提高系統的總的吞吐量。
應當指出，按照本發明的任何實施例初始化競爭窗口的過程可被看作為包括一系列處理步驟的方法，並且該方法可以以使得計算機執行一系列處理步驟的程序的形式被實施。程序可被存儲在貯存媒體中。
圖1A和1B是顯示按照本發明的實施例的通信系統的例子的圖；圖2A和2B是顯示使用DCF(分布協調功能)的通信過程的圖；圖3是按照本發明的實施例的無線通信設備的功能性框圖；圖4是顯示由按照本發明的實施例的無線通信設備執行的數據發送過程的流程圖；圖5是顯示由按照本發明的實施例的競爭窗口控制器執行的競爭窗口初始化過程的流程圖；圖6是顯示按照本發明的實施例的、初始化競爭窗口復位計數器的過程的流程圖；圖7是顯示按照本發明的實施例的、在無線通信網上數據的流動的圖；圖8是按照本發明的實施例的無線通信設備的功能性框圖；圖9A到9C是顯示由按照本發明的實施例的無線通信設備執行的信標發送過程的圖；圖10是顯示按照本發明的實施例的信標的格式的例子的圖；圖11是顯示由按照本發明的實施例的競爭窗口控制器執行的競爭窗口初始化過程的流程圖；圖12是顯示按照本發明的實施例的、初始化競爭窗口復位計數器的過程的流程圖；圖13是按照本發明的實施例的無線通信設備的功能性框圖；
圖14A是顯示按優先次序的發送時間段的位置的圖，以及圖14B是顯示其中由按照本發明的實施例的無線通信設備發送數據的幀間隔的圖；圖15是顯示由按照本發明的實施例的競爭窗口控制器執行的競爭窗口初始化過程的流程圖；以及圖16是顯示按照本發明的實施例的、初始化競爭窗口復位計數器的過程的流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖參考實施例更詳細地描述本發明。
第一實施例圖1A和1B顯示使用按照第一實施例的無線通信設備10的無線通信系統的例子。在圖1A所示的例子中，使用基礎結構網絡。另一方面，在圖1B所示的例子中，使用ad hoc網絡。
在按照本實施例的無線通信系統中，可以使用允許通過使用無線LAN的短距離通信的各種不同的無線通信技術。具體的例子是UWB(超寬頻帶)通信技術、OFDM(正交頻分復用)通信技術、和CDMA(碼分多址)通信技術。
如圖1A所示，基礎結構網絡系統包括用作接入點AP的無線通信設備，和位於其中無線電波可達到移動站的區域內的移動站(無線通信設備STA1，STA2等等)。其中從接入點AP發射的無線電波是可以接收的通信服務區域被稱為BSS(基本服務組)，這相應於蜂窩系統中的小區。接入點被連接到諸如乙太網(註冊商標)的外部主幹網絡。接入點AP在適當的時間間隔發送被稱為信標的控制信號。如果無線通信設備STA1或STA2檢測到信標，則無線通信設備STA1或STA2認識到，在附近位置有接入點，並且無線通信設備STA1或STA2經由預定的過程建立與接入點AP的連接。
由接入點AP發送的信標包括被稱為目標信標發送時間(TBTT)的參數，它把下一個信標將被發送的時間通知給無線通信設備STA1和STA2。當到達TBTT時，接入點AP執行信標發送過程，發送一個信標。通過接收這個信標，無線通信設備STA1和STA2可以知道下一個信標將被發送的時間。這允許無線通信設備STA1和STA2關斷它們的發送/接收單元的電源，並成為睡眠模式，直至緊接的下一個TBTT到來為止，或直至在特定的數目的TBTT跳過後的TBTT到來為止。
另一方面，在諸如圖1B所示的那樣的ad hoc無線LAN系統中，不需要接入點，移動站(無線通信設備)STA1，STA2和STA3直接互相通信。在ad hoc通信系統中，在無線通信設備STA1，STA2和STA3之間進行協商後，自主地規定IBSS(獨立基本服務組)。此後，在預定的時間間隔，在無線通信設備STA1，STA2和STA3之間進行協商後確定TBTT。另外，在IBSS中，無線通信設備STA1，STA2和STA3可以按需要關斷用於發送/接收單元的電源，進入睡眠狀態。在ad hoc通信系統中，無線通信設備STA1，STA2和STA3以將在第二和第三實施例中描述的方式發送信標。
在本實施例中，假設在基礎結構或ad hoc無線網中，按照CSMA/CA(具有衝突避免的載波偵聽的多址訪問)方案執行媒體接入控制，這樣，在網絡媒體(空間)上發送的時序被適當地控制。CSMA/CA方案允許它接入DCF(分布協調功能)無線通信信道，而同時使得在幀(數據)之間發生衝突的概率最小化。
圖2A和2B顯示通過DCF進行的通信過程。在DCF通信中，將開始通信的無線通信設備在特定時間間隔執行載波偵聽，檢驗在附近位置的另一個無線通信設備是否正在發送無線電波，即無線通信信道是否正被另一個無線通信設備使用。如果檢驗表示無線通信信道沒有被使用，則無線通信設備開始通信。如圖2A所示，載波偵聽是在被稱為幀內空間(IFS)的時間間隔期間執行的。幀內空間包括具有不同的長度的三種類型SIFS(短IFS)；PIFS(點協調功能IFS)；和DIFS(DCFIFS)。IFS的長度根據要被發送的數據的優先權來確定。
在DCF方案中，當發送正常數據時，使用其長度是所有的IFS類型中最長的DIFS。另一方面，當ACK(確認)信號被發送來通知發送設備數據被成功地接收時，使用其長度是所有的IFS類型中最小的SIFS。因此，有可能按照幀空間的長度確定數據的優先權。
PIFS是在IEEE 802.11標準中規定的任選的幀空間，被使用來在其中數據在集中控制下被發送的時間間隔內完成點協調功能。在集中控制下的數據發送，發送數據的權利只給予由接入點輪詢的無線通信設備，因此基本上不發生數據衝突。因為PIFC的長度短於在DCF中使用的DIFS的長度，有可能把PIFC插入到DIFS。
圖2A顯示在基礎結構模式下按照CSMA/CA方案發送數據的過程。在圖2A所示的例子中，退避時間被使用來進一步減小發生數據衝突的概率。更具體地，通過使用退避時間進行數據發送的控制，以使得當多個無線通信設備具有要發送的數據時，各個無線通信設備首先在DIFS中和進一步在對於每個無線通信設備設置的以後的隨機時間(即退避時間)內執行載波偵聽操作，並且把發送數據的權利給予其退避時間是所有的無線通信設備中最早變為零的無線通信設備，由此避免數據衝突。
退避時間被給出為如下退避時間＝random×時隙其中時隙是預定的單位時間，以及random是在預定的範圍(競爭窗口)內的隨機的整數。
競爭窗口(CW)可以取在從最小值CWmin到最大值CWmax的範圍內的整數值，即，Cwmin≤CW≤CWmax因為幀衝突等等，每次數據被重發時，競爭窗口按照以下公式指數地增加CW＝(Cwmin+1)×2n-1其中n是等於或大於0的整數，表示數據被重發的次數。也就是，每次數據被重發時競爭窗口被加倍。
在圖2B所示的例子中，把2-時隙作為退避時間分配給無線通信設備STA1，以及把4-時隙分配給無線通信設備STA2和STA3。
在圖2B所示的例子中，3個無線通信設備STA1，STA2和STA3在DIFS加上分配給各個無線通信設備的退避時間的時間期間執行載波偵聽操作。在圖2B所示的這個具體的例子中，因為被分配給無線通信設備STA1的退避時間是最短的，退避時間首先在由箭頭(1)表示的時間點處變為0，因此無線通信設備STA1在三個無線通信設備中間首先得到發送數據的權利。在無線通信設備STA1發送數據到接入點AP的時間期間，無線通信信道處在繁忙狀態，因此無線通信設備STA2和STA3並不減小分配給它的退避時間。結果，等於被分配給無線通信設備STA2和STA3的2時隙的退避時間被保持，直至下一個發送時序為止。
如果接入點AP接收從無線通信設備STA1發送的數據，則接入點AP在由箭頭(2)表示的時間點處發送ACK信號到無線通信設備STA1，以便通知數據已被成功地接收。因為SIFS幀空間被應用來發送ACK信號，所以在ACK信號的發送完成之前不允許無線通信設備STA2和STA3發送數據到接入點AP。
在ACK信號從接入點AP到無線通信設備STA1的發送完成後，無線通信設備STA2和STA3在DIFS期間加上保持的退避時間(等於2時隙)期間執行載波偵聽操作。結果，無線通信設備STA2和STA3確定無線通信信道是空閒的，並且無線通信設備STA2和STA3同時在由箭頭(3)表示的時間點處發送數據到接入點AP。
結果，發生數據衝突，並且無線通信設備STA2和STA3不能接收來自接入點AP的ACK信號。因此，無線通信設備STA2和STA3執行重發操作。在重發操作時，無線通信設備STA2和STA3再次設置用於數據重發的退避時間。如上所述，每次如上所述地執行數據重發，競爭窗口被加倍。所以，無線通信設備STA2和STA3生成相同的隨機數的概率隨執行重發的次數增加而減小。在圖2B所示的具體的例子中，把4-時隙作為退避時間重新分配給無線通信設備STA2，而把7-時隙作為退避時間重新分配給無線通信設備STA3。在這種情形下，無線通信設備STA2比起無線通信設備STA3更早地得到發送數據的權利，並且，無線通信設備STA2在由箭頭(4)表示的時間點處發送數據到接入點AP。另一方面，無線通信設備STA3保持等於3時隙的剩餘的退避時間，直至下一個發送時序為止。應當指出，如上所述，每次執行數據重發時被加倍的競爭窗口在適當設置的時間被初始化。
應當指出，數據以分組的形式被發送。如圖10所示，每個分組在它的頭部具有前導信號。通過檢測前導信號，作出關於無線通信信道的使用狀態的決定。
參考圖3，下面描述按照本實施例的無線通信設備100的功能性配置的例子。無線通信設備100包括競爭窗口保持單元110、退避時間設置單元120、退避時間計數器130、發送單元140、接收單元150、競爭窗口控制器160、競爭窗口復位計數器170、和天線180。
競爭窗口保持單元110保持競爭窗口。退避時間設置單元120生成在由競爭窗口保持單元110保持的競爭窗口內的隨機數，並且根據生成的隨機數設置退避時間。
退避時間計數器130向下計數退避時間。退避時間計數器130根據作為載波偵聽過程的結果檢測的無線通信信道的使用狀態減小退避時間或停止計數操作。更具體地，當無線通信設備是空閒時，隨機數以時隙的單位被減小。另一方面，當無線通信信道是繁忙時，不執行退避時間的減小直至無線通信信道變為空閒為止。
當由退避時間計數器130計數的退避時間變為零時，發送單元140調製被存儲在數據緩存器(未示出)中的數據，並且經由天線180在無線通信信道上發送最終得到的數據。
接收單元150執行在無線通信信道上的載波偵聽，以確定無線通信信道是繁忙的還是空閒的，並且經由天線180接收從另一個無線通信設備100發送的數據。當接收單元150檢測到由發送單元140發送的數據與由另一個無線通信設備發送的數據衝突時，接收單元150通知競爭窗口控制器160發生數據衝突。
競爭窗口復位計數器170計數預定的時間，以確定在預定的時間間隔初始化競爭窗口的時序。如果檢測到預定的時間消逝，則競爭窗口復位計數器170通知競爭窗口控制器160預定的時間消逝。競爭窗口復位計數器170可被配置成向上計數器或向下計數器的形式。
競爭窗口控制器160控制由競爭窗口保持單元110保持的競爭窗口值。更具體地，如果競爭窗口控制器160被接收單元150告知發生數據衝突，則競爭窗口控制器160加倍由競爭窗口保持單元110保持的競爭窗口值。這導致由退避時間設置單元120所生成的隨機數的範圍的擴展，以及從而關於無線通信設備100被分配以等於被分配給另一個無線通信設備的退避時間的退避時間的概率的減小。結果，有可能減小發生數據衝突的概率。
如果競爭窗口控制器160被競爭窗口復位計數器170告知特定時間已消逝，則競爭窗口控制器160初始化由競爭窗口保持單元110保持的競爭窗口值。也就是，競爭窗口在由競爭窗口復位計數器170計數的特定時間間隔被周期地初始化，而不管是否接收到ACK信號。
下面說明按照本實施例無線通信設備100的操作。
首先，參考圖4，描述按照本實施例的無線通信設備100的數據發送操作。當出現要被發送的數據時，退避時間設置單元120根據由競爭窗口保持單元110保持的競爭窗口生成隨機數，並且根據隨機數來設置退避時間(步驟S911)。
接收單元150執行載波偵聽操作(步驟S912)。如果在步驟S912載波偵聽過程的結果表示無線通信信道是繁忙的(即，如果對於步驟S913的回答是「是」)，則退避時間設置單元120再次設置退避時間(步驟S911)。另一方面，如果無線通信信道是空閒的(即，如果對於步驟S913的回答是「否」)，則退避時間一次被減小一個時隙(步驟S915)，直至由退避時間計數器130計數的退避時間變為零為止(即，直至對於步驟S914的回答是「是」為止)。
如果退避時間變為零(即，如果對於步驟S914的回答是「是」)，則應當被發送的數據由發送單元140以分組的形式發送(步驟S916)。當數據被發送時，接收單元150確定在無線通信信道上發送的數據是否與另一個數據衝突。如果在無線通信信道上檢測到在數據之間的衝突(如果對於步驟S917的回答是「是」)，則競爭窗口控制器160加倍由競爭窗口保持單元110保持的競爭窗口值(步驟S918)。此後，根據加倍的競爭窗口，退避時間設置單元120再次設置退避時間(步驟S911)。上述的過程被重複執行，直至數據被成功地發送為止(即，直至對於步驟S917的回答變為「否」為止)。
接著，參考圖5，下面描述按照本實施例的初始化競爭窗口的過程。應當指出，競爭窗口的初始化是在競爭窗口控制器160的控制下執行的。
首先，接收單元150根據接收信號確定在數據之間是否有衝突(步驟S921)。如果檢測到在數據之間的衝突(即，如果對於步驟S921的回答是「是」)，則競爭窗口控制器160加倍由競爭窗口保持單元110保持的競爭窗口值(步驟S922)。然後，作出關於競爭窗口復位計數器170是否已計數特定時間的判斷(步驟S923)。
另一方面，當沒有檢測到數據衝突時(即，如果對於步驟S921的回答是「否」)，則競爭窗口控制器160確定競爭窗口復位計數器170是否已計數特定時間(步驟S923)。如果競爭窗口復位計數器170已計數特定時間(即，如果對於步驟S923的回答是「是」)，則競爭窗口控制器160確定規定的時間已消逝，並且把由競爭窗口保持單元110保持的競爭窗口值復位到初始值(步驟S924)。如上所述，當發生數據衝突時，則競爭窗口控制器160加倍由競爭窗口保持單元110保持的競爭窗口值，並且無論何時特定時間已消逝時初始化競爭窗口值。
現在參考圖6，說明競爭窗口復位計數器170的操作。圖6顯示按照本發明的、以向上計數器的形式被配置的競爭窗口復位計數器170的操作的流程圖。要被計數的特定時間在競爭窗口復位計數器170中被設置。在特定時間達到之前(即，在對於步驟S931的回答變為「是」之前)，競爭窗口復位計數器174向上計數(步驟S932)。如果特定時間達到特定的設置值(即，如果對於步驟S931的回答是「是」)，則競爭窗口復位計數器170被初始化(步驟S933)。此後，競爭窗口復位計數器170重複地執行上述的過程。
由競爭窗口復位計數器170計數的特定時間可以根據在無線通信網上存在的無線通信設備100的數目被設置，這樣，數據發送間隔根據在無線通信網上存在的無線通信設備100的數目被設置為適當的數值，以便增加無線通信網的總的吞吐量。表示被連接到無線通信網的無線通信設備100的數目的信息可被包括在從接入點AP發送的信標中，這樣，每個無線通信設備100通過分析信標可以知道被連接到無線通信網的無線通信設備100的數目。
現在參考圖7，說明在按照本實施例的無線通信網中的數據流動。這裡，假設由各個無線通信設備STA1、STA2和STA3當前保持的競爭窗口值等於初始值CWmin，並且還假設對於無線通信設備STA1根據具有初始值CWmin的競爭窗口被設置的退避時間和對於無線通信設備STA2的退避時間等於2時隙。
如果應當被發送的數據出現在無線通信設備STA1和在無線通信設備STA2中，則過程如下地執行。在這個具體的情形下，因為當前設置的退避時間對於兩個無線通信設備STA1和STA2是相等的，無線通信設備STA1和STA2在由箭頭(1)表示的時間，確定它們得到發送數據的權利，因此它們發送數據到接入點AP。結果，在由箭頭(1)表示的時間，發生數據衝突。為了重發數據，無線通信設備STA1和無線通信設備STA2加倍當前被設置為初始值CWmin的競爭窗口，並且復位退避時間。
如果假設對於無線通信設備STA1的退避時間被復位為4時隙，以及對於無線通信設備STA2的退避時間被復位為6時隙，則當退避時間減小了等於4時隙的一個數值時，即在由箭頭(2)表示的時間，無線通信設備STA1比起無線通信設備STA2更早地得到發送權利，因此無線通信設備STA1發送數據到接入點AP。
在這種情形下，數據被成功地發送到接入點AP。如果接入點AP接收數據，則在SIFS中執行載波偵聽後，在由箭頭(3)表示的時間，接入點AP發送ACK信號到無線通信設備STA1。
在無線通信設備STA1成功發送數據後，如果應當被發送的數據出現在無線通信設備STA1、STA2和STA3中，則對於各個無線通信設備STA1、STA2和STA3的退避時間被如下地設置。對於無線通信設備STA1，根據加倍的競爭窗口(＝2×CWmin)把退避時間設置為例如5-時隙。另一方面，對於無線通信設備STA2的退避時間保持為2-時隙。對於無線通信設備STA3，根據具有初始值(CWmin)的競爭窗口把退避時間設置為例如3-時隙。
在這種情形下，無線通信設備STA2首先得到發送的權利，並且發送數據，然後無線通信設備STA3得到發送的權利。最後，無線通信設備STA1得到發送的權利。
在按照第一實施例的無線通信設備100(STA)，如上所述，不像其中競爭窗口值響應於接收到數據重發成功後的ACK信號被初始化的傳統的技術，競爭窗口在由競爭窗口復位計數器170計數的特定時間間隔周期地初始化而不管由競爭窗口保持單元110保持的競爭窗口是否由於每次數據被重發時執行的加倍的結果具有大的數值。也就是，數據發送間隔根據業務量被適當地控制以使得數據被有效地發送，這導致系統的總的吞吐量的提高。
更具體地，當系統具有低的總的業務量時，數據衝突的概率是低的，因此用於每個無線通信設備100的退避時間根據具有接近於初始值的競爭窗口被設置。另一方面，當系統具有高的總的業務量時，經常發生數據衝突，並且每次執行數據重發時競爭窗口被加倍，用於每個無線通信設備100的退避時間根據最終得到的競爭窗口被設置。這使得對於多個無線通信設備100設置相同的退避時間的概率減小，因此使得數據衝突的概率減小。
在競爭窗口復位計數器170計數到特定時間之前，即使在數據重發成功後，仍舊保持擴展的競爭窗口。這使得在高的業務量條件下再次發生數據衝突的概率減小。
也就是，在競爭窗口復位計數器170計數到特定時間之前，用於無線通信設備100的競爭窗口即使在數據重發成功後接收到ACK時仍舊不進行初始化。因此，不像其中退避時間只對於數據重發已成功的無線通信設備根據初始的競爭窗口值被設置的傳統的技術，無線通信信道在長時間內只被數據重發已成功的無線通信設備佔用的概率是低的。這保證給予所有的無線通信設備以相等的使用網絡的機會。
當無線通信網以使用UWB的無線LAN的形式被配置時，發送的數據信號具有在諸如約1GHz的非常寬的帶寬內散布的頻率分量，每個頻率分量具有類似於噪聲的非常小的幅度，因此花費很長的時間檢測前導信號。所以，在某些情形下，在退避時間消逝後檢測前導信號。在這種情形下，發生數據衝突的概率很高。在按照本實施例無線通信設備100中，如上所述，數據發送間隔被適當地控制，以使得避免數據衝突，並且數據以有效的方式被發送，這導致系統的總的吞吐量提高。這保證給予所有的無線通信設備以相等的使用網絡的機會。
第二實施例現在描述本發明的第二實施例。在這個第二實施例中，假設使用包括諸如圖1B所示的那樣的無線通信設備200(STA)的ad hoc無線通信網。
首先，參考圖8，描述按照第二實施例的無線通信設備(STA)200的功能性配置的例子。按照第二實施例的無線通信設備200包括競爭窗口保持單元210、退避時間設置單元220、退避時間計數器230、發送單元240、接收單元250、競爭窗口控制器260、信標生成/處理單元280、和天線290。競爭窗口保持單元210、退避時間設置單元220、退避時間計數器230、發送單元240、接收單元250和天線290在功能上與上述的按照第一實施例的競爭窗口保持單元110、退避時間設置單元120、退避時間計數器130、發送單元140、接收單元150、和天線180基本上相同的。因此以下的討論將集中在信標生成/處理單元280和競爭窗口控制器260。
信標生成/處理單元280生成具有預定的格式的信標信號，它在附近的位置的無線通信設備200之間周期地交換。信標生成/處理單元280還具有分析從另一個無線通信設備200接收的信標信號的功能，以便檢測在附近位置無線通信設備200的存在，並得到表示接收來自附近的無線通信設備200的信標的時序的信息。由信標生成/處理單元280生成的信標信號從發送單元240周期地發送。
正如在上述的第一實施例那樣，競爭窗口控制器260控制由競爭窗口保持單元210保持的競爭窗口值。在第二實施例中，競爭窗口控制器260每次發送信標信號時初始化由競爭窗口保持單元210保持的競爭窗口。另外，在第二實施例中，無線通信設備200可包括類似於按照上述的第一實施例的競爭窗口復位控制器170的競爭窗口復位計數器270，這樣，當競爭窗口復位計數器270計數到特定時間時，競爭窗口被初始化。也就是，當信標發送間隔太長時，競爭窗口在信標發送間隔的中間，由競爭窗口復位計數器270進行初始化。結果，競爭窗口被控制到適當的數值。
在以上的過程中，在無線通信網上存在的無線通信設備200的數目可以通過分析從其它無線通信設備200發送的信標而被檢測，並且由競爭窗口復位計數器270計數的計數值可以根據在無線通信網上存在的無線通信設備200的數目被設置。應當指出，在無線通信網上存在的無線通信設備200的數目可以從在信標的NBOI區中描述的信息被確定，正如將在後面描述的。
接著，參考圖9，說明由無線通信設備200執行的信標發送過程。在無線通信網上的每個無線通信設備200在預定的時間間隔發送信標，以便把無線通信設備200的存在通知其它無線通信設備。在以下的討論中，假設信標發送間隔被設置為80毫秒，這是作為例子而不是限制。此後，信標發送間隔將被稱為超幀。
在無線通信網上的無線通信設備200檢驗被包括在由其它無線通信設備發送的信標中的、與其它無線通信設備有關的信息，並且確定從無線通信設備200發送信標的時序。更具體地，無線通信設備200在那些可接收的信標的最長的時間間隔的正好中心或接近正好中心處開始發送信標，這樣，在超幀中信標不與從其它存在的無線通信設備發送的信標發生衝突。
例如，當只有一個無線通信設備200，例如無線通信設備STA1，被連接到無線通信網時，無線通信設備STA1可以在任何時間開始發送信標B01，如圖9A所示。
如果無線通信設備STA2參加到無線網中，則無線通信設備STA2從由無線通信設備STA1發送的信標B01檢測到無線通信設備STA1的存在，並且無線通信設備STA2在由無線通信設備STA1發送的信標B01的時間間隔的中心處發送信標B02，如圖9B所示。
如果再一個無線通信設備STA3參加到無線網中，並且接收到從無線通信設備STA1和STA2發送的信標B01和B02，則無線通信設備STA3在從信標B01的發送到信標B02的發送的時間間隔的中心處發送信標B03，如圖9C所示。
如上所述，在無線通信網是的每個無線通信設備200控制發送信標的時序，這樣，發送的信標不與在超幀中存在的其它信標發生衝突。如果每個無線通信設備200在由每個無線通信設備200檢測的信標發送間隔的最長的信標發送間隔的正好或接近正好中心處發送信標，則信標發送時序被散布在超幀中，因此達到發送效率的提高。
下面參考圖10描述信標的格式。首先，解釋分組格式。在本實施例中，數據以分組的形式被發送。每個分組包括前導信號、頭部部分、和有用負荷部分(PSDU(PHY服務數據單元))。
前導信號用來表示分組的存在，它以獨特的字被描述。每個無線通信設備200可以通過檢測從其它無線通信設備發送的信標的前導信號而確定無線通信信道是繁忙的還是空閒的。在頭部部分，描述分組的屬性、長度、發送功率、和物理層協議(PHY)(在多發送速率模式的情形下有用負荷發送速率)。有用負荷部分包括MAC頭部和MSDU(MAC服務數據單元)。通常，數據以具有上述的格式的分組的形式被發送。
當信標被發送時，頭部部分包括表示分組是信標的信息，以及有用負荷部分(PSDU)包括在信標上載送的主要信息(信標信息)。在圖10所示的具體的例子中，信標信息包括TA(發射機地址)區，其中描述唯一地標識發射的無線通信設備的地址；TYPE(類型)區，其中描述信標的類型；TOI(TBTT偏移指示)區，其中描述在發送信標的超幀的時間間隔中的TBTT偏移值；NBOI(相鄰的信標偏移信息)區，其中描述可以接收從相鄰的無線通信設備發送的信標的時間；NBAI(相鄰的信標活動性信息)區，其中描述表示由存在的無線通信設備當前接收的信標的發送時間；SERIAL區，其中描述被分配給在本超幀的時間間隔中發送的多個信標的本信標的獨特的序列號；和TIM(業務量指示映射)區，其中表示從本無線通信設備發送的信標的目的地的信息。
更具體地，在信標信息的NBOI區中，描述了本無線通信設備可以接收從相鄰的無線通信設備發送的信標的、在超幀中的時間位置(接收時間)。例如，當允許在一個超幀中放置16個信標時，信標可被接收的位置在NOBI區中以具有16比特的長度的位圖的形式來表示，如圖10所示。更具體地，本無線通信設備發送的正常的信標的發送時間作為參考被映射在NBOI區中第一比特，以及可由本無線通信設備接收的信標位置(接收時間)被映射在相應於相對於參考位置(從本無線通信設備發送的正常的信標發送時間)的相對位置的比特。也就是，「1」被寫入到其中從本無線通信設備發送正常信標的參考位置和也被寫入到其中可接收輔助信標的相對位置，以及相應於其它相對位置的其它比特被保持為0。
在圖10所示的具體的例子中，在其中有多到16個無線通信設備0到F的通信環境下，在從無線通信設備0發送的信標的PSDU的NBOI區中，描述「1100000001000000」，以告知無線通信設備0可以接收來自無線通信設備1和無線通信設備9的信標。也就是，相應於其中可接收信標的相對位置的比特被標記為「1」，以及相應於其中不接收信標的相對位置的比特被指定為空格。因此，通過檢查NBOI區，有可能檢測在無線通信網上存在的無線通信設備的數目。在圖10所示的具體的例子中，有三個無線通信設備，包括當前存在於無線通信網的無線通信設備自己。
下面說明按照第二實施例的無線通信設備200的操作。
參考圖11，下面描述按照本實施例的、初始化競爭窗口的過程。由按照第二實施例的無線通信設備200執行的數據發送過程類似於由按照第一實施例的無線通信設備100執行的數據發送過程，因此這裡省略對它們的重複的說明。應當指出，與競爭窗口的初始化有關的過程由競爭窗口控制器260進行控制。
首先，接收單元250根據經由通信信道接收的信號確定在數據之間是否有衝突(步驟S941)。如果由接收單元250檢測到數據之間的衝突(即，對於步驟S941的回答是「是」)，則競爭窗口控制器260加倍由競爭窗口210保持單元保持的競爭窗口(步驟S942)。然後，作出關於競爭窗口復位計數器270是否已計數特定時間的判斷(步驟S943)。
另一方面，當沒有檢測到數據衝突時(即，當對於步驟S941的回答是「否」時)，則競爭窗口控制器260確定競爭窗口復位計數器270是否已計數特定時間(步驟S943)。如果競爭窗口復位計數器270已計數特定時間(即，如果對於步驟S943的回答是「是」)，則競爭窗口控制器260把由競爭窗口保持單元210保持的競爭窗口值復位到初始值(步驟S944)。
即使在由競爭窗口復位計數器270計數的時間還沒有到達設置的時間時(對於步驟S943的回答是「否」)，競爭窗口控制器260仍確定是否已發送信標(步驟S945)。如果信標已發送(對於步驟S945的回答是「是」)，則競爭窗口控制器260把競爭窗口復位到初始值(步驟S944)。
競爭窗口控制器260重複執行上述的過程，也就是，如果發生數據衝突，競爭窗口控制器260加倍由競爭窗口保持單元210保持的競爭窗口值，並且每次由競爭窗口復位計數器計數預定的時間時初始化競爭窗口值，而如果信標被發送，則競爭窗口控制器260初始化競爭窗口。
現在，參考圖12，說明競爭窗口復位計數器270的操作。圖12顯示以向上計數定時器的形式配置的競爭窗口復位計數器270。當由競爭窗口復位計數器270向上計數到預定的時間時(對於步驟S951的回答是「是」)，競爭窗口復位計數器270被初始化(步驟S952)。
當由競爭窗口復位計數器270計數的數值還沒有達到預定的數值時(對於步驟S951的回答是「否」)，如果信標被發送單元240發送(對於步驟S953的回答是「是」)，則競爭窗口復位計數器270被初始化。也就是，當由競爭窗口復位計數器270向上計數到預定的時間時(對於步驟S951的回答是「是」)，或當信標被發送時(對於步驟S953的回答是「是」)，競爭窗口復位計數器270被初始化(步驟S952)。
在按照第二實施例的無線通信設備200中，如上所述，不像其中競爭窗口值響應於接收到數據重發成功後的ACK信號被初始化的傳統的技術，當由競爭窗口復位計數器270計數的特定時間到達預定的數值時或當信標被發送時，競爭窗口被初始化到初始值。也就是，數據發送間隔根據業務量被適當地控制以使得數據被有效地發送，這導致系統的總的吞吐量的提高。
第三實施例現在描述本發明的第三實施例。在按照第三實施例的無線通信設備300中，如圖13所示，當在諸如以上參照第二實施例描述的那樣的超幀中提供發送優先時間段(TPP)，以使得無線通信設備300在TPP期間具有發送數據的優先權時(見圖14)，競爭窗口緊接在TPP之前被初始化。另外在這個第三實施例中，假設無線通信設備300是在ad hoc模式經由無線通信網互相通信的多個無線通信設備之一，在ad hoc模式中，每個無線通信設備發送具有按照DCF方案的預定的格式的信標。
參考圖13，描述按照第三實施例的無線通信設備(STA)300的功能性配置的例子。按照第三實施例的無線通信設備300包括競爭窗口保持單元310、退避時間設置單元320、退避時間計數器330、發送單元340、接收單元350、競爭窗口控制器360、信標生成/處理單元380、發送優先權確定單元390、和天線400。競爭窗口保持單元310、退避時間設置單元320、退避時間計數器330、發送單元340、接收單元350、信標生成/處理單元380、和天線400在功能上分別與上述的按照第二實施例的競爭窗口保持單元210、退避時間設置單元220、退避時間計數器230、發送單元240、接收單元250、信標生成/處理單元280、和天線290基本上相同的。因此以下的討論將集中在發送優先權確定單元390和競爭窗口控制器360。
根據由信標生成/處理單元380生成的信標，發送優先權確定單元390確定在超幀中TPP的時間位置，在該時間位置發送數據的優先權被給予無線通信設備300，並且發送優先權確定單元390把檢測的TPP位置告知競爭窗口控制器360。如果發送數據的優先權被給予無線通信設備300，則競爭窗口控制器360初始化由競爭窗口保持單元310保持的競爭窗口。
另外，在這個第三實施例中，無線通信設備300可包括類似於按照上述的第一實施例的競爭窗口復位控制器170的競爭窗口復位計數器270，由此除了當發送數據的優先權被給予時，由競爭窗口控制器360執行的競爭窗口的初始化以外，當競爭窗口復位計數器370計數到特定時間時，也執行競爭窗口的初始化。也就是，當發送數據的優先權被給予無線通信設備300的時間間隔太長時，競爭窗口在時間間隔的中間，由競爭窗口復位計數器270進行初始化，由此由競爭窗口保持單元310保持的競爭窗口值被適當地控制。在以上的過程中，在無線通信網上存在的無線通信設備300的數目可以從其它無線通信設備200發送的信標的NBOI區中被檢測，並且由競爭窗口復位計數器370計數的計數值可以根據在無線通信網上存在的無線通信設備300的數目被設置。
現在，參考圖14，說明按照本實施例的媒體接入控制。
首先，參考圖14A，說明TPP(發送優先時間間隔)。TPP是其中得到優先的發送權利的無線通信設備300被允許以短於其中允許其它無線通信設備發送數據的幀間隔的幀間隔發送數據的時間間隔。在圖14A所示的例子中，只有在超幀的特定時間間隔中，TPP在信標B01、B02或B03被無線通信設備STA1、STA2或STA3發送後被給予無線通信設備STA1、STA2、或STA3。
如圖14A所示，每個TPP緊接在信標B01、B02或B03被發送後立即開始，並且當預定的時間消逝時結束。基本上，TPP被相等地給予每個無線通信設備STA1、STA2和STA3，以使得每個無線通信設備STA1、STA2和STA3被允許在每個超幀中發送信標。在從被給予無線通信設備的TPP結束到另一個無線通信設備發送信標的時間的時間段，相等的發送機會被給予所有的無線通信設備STA1、STA2和STA3。因此，這個時間段被稱為公平接入時間段(FAP)。在每個FAP中，媒體接入控制通過使用CSMA/CA技術等等以公平的方式被執行。
雖然在圖14A所示的例子中，每個TPP緊接在信標發送後立即開始，但每個TPP的開始時間可被給出為不同的。例如，TTP可以被放置在相對於信標發送時間的特定的相對位置。例如，TPP可被放置在TBTT後480微秒的位置。總之，在按照本實施例的無線通信設備300中，發送優先權確定單元390確定被分配給無線通信設備300的在超幀中的TPP的位置，並且競爭窗口控制器360在被分配給無線通信設備300的TPP出現之前初始化由競爭窗口保持單元310保持的競爭窗口。
在圖14A所示的具體的例子中，信標B01由無線通信設備STA1在超幀的開始處被發送，緊接在信標B01後面的特定時間段作為TPP被分配給無線通信設備STA1。在以後的直至無線通信設備STA2發送信標B02之前的時間段是FAP。同樣地，緊接在信標B02被發送後，TPP被分配給無線通信設備STA2，以及FAP再次出現在從這個TPP的結束處到發送信標B03的時間之間的時間段。緊接在信標B03被發送後，TPP被分配給無線通信設備STA3。
在本實施例中，在每個TPP和每個FAP中，媒體接入控制如下地執行。首先，如圖14B所示，定義了短的幀間間隔(SIFS(短IFS))和長的幀間間隔(LIFS(長IFS))。通常，把退避時間加到每個SIFS，也加到每個LIFS。另外，定義了比起LIFS更長的FIFS(遠IFS)。幀間間隔的具體數值例如被給出為對於SIFS的8微秒，對於LIFS的16微秒，和對於FIFS的24微秒。應當指出，退避時間是由每個無線通信設備300的退避時間設置單元320根據由競爭窗口保持單元310保持的無線通信設備被設置的。
在每個FAP中，每個無線通信設備STA1、STA2和STA3在等於LIFS加上被分配給每個無線通信設備STA1、STA2和STA3的退避時間的時間間隔發送數據。因此，根據退避時間以與以上相對於圖2，4和7描述的類似的方式執行媒體接入控制。如果數據被接收站成功地接收，則由接收站在相應於SIFS的間隔返回表示數據的成功接收的ACK信號到發送站。
另一方面，在每個TPP，如圖14A所示，把優先發送權給予緊接在TPP之前發送信標的無線通信設備300。在每個TPP，其它的無線通信設備具有在等於FIFS加上被分配給每個無線通信設備的退避時間的幀間隔發送數據的機會。根據優先發送權被給予的無線通信設備300的狀態，其它無線通信設備被允許在等於SIFS加上被分配給每個無線通信設備的退避時間的幀間隔發送數據。
例如，當優先發送權在TPP被給予發送信標B01的無線通信設備STA1時，其它無線通信設備被允許在如下面討論的特定的幀間隔發送數據。得到優先發送權的無線通信設備STA1被允許在等於SIFS的幀間隔發送數據。無線通信設備STA1可以指定另一個無線通信設備，該無線通信設備是在與給予無線通信設備STA1的相同的TPP中被給予發送權利的。例如，當無線通信設備STA2被無線通信設備STA1指定時，無線通信設備STA2也被允許在原先被分配給無線通信設備STA1的TPP中在等於SIFS的幀間隔發送數據。
在這種情形下，在例如無線通信設備STA3具有要發送到無線通信設備STA1的數據的情形下，如果確定具有發送權利的無線通信設備STA1和無線通信設備STA2都沒有數據要發送，則無線通信設備STA3被允許在等於SIFS加上被分配給無線通信設備STA3的退避時間的時間間隔發送數據。當具有發送權利的無線通信設備STA1和無線通信設備STA2都沒有數據要發送時，無線通信設備STA3試圖在等於FIFS加上被分配給無線通信設備STA3的退避時間的時間間隔接入無線通信信道。
在本實施例中，如上所述，當具有在TPP中發送數據的權利的無線通信設備300具有數據要發送時，無線通信設備300實踐發送權利。然而，當具有在TPP中發送數據的權利的無線通信設備300沒有數據要發送時，無線通信設備300放棄發送的權利，以及另一個無線通信設備可以得到發送的權利。
由每個無線通信設備300發送信標的時間以與第二實施例類似的方式被控制，以避免與由另一個無線通信設備300在超幀中發送的信標衝突。也就是，每個無線通信設備開始在這些可接收的信標的最長的時間間隔的正好或接近正好中心處發送信標。在超幀中，可以發送多個信標或類似的信號。在這種情形下，當信標或類似的信號從無線通信設備300被發送時，緊接在發送後的、具有預定的長度的時間段可以作為TPP被分配給發送信標的無線通信設備300。這允許它提供在超幀中的、供無線通信設備300使用的多個TTP。
下面說明按照第三實施例的無線通信設備300的操作。
參考圖15，下面描述由無線通信設備300執行的初始化競爭窗口的過程。應當指出，如在上述的第一和第二實施例那樣，與競爭窗口的初始化有關的過程由競爭窗口控制器360控制。
首先，接收單元350根據接收的信號確定在數據之間是否有衝突(步驟S961)。如果檢測到在數據之間的衝突(即，如果對於步驟S961的回答是「是」)，則競爭窗口控制器360加倍由競爭窗口保持單元310保持的競爭窗口值(步驟S962)。然後，作出關於競爭窗口復位計數器370是否已計數特定時間的判斷(步驟S963)。
在沒有檢測到數據衝突時的情形下(即，當對於步驟S961的回答是「否」)，競爭窗口控制器360確定競爭窗口復位計數器370是否已計數特定時間(步驟S963)。如果競爭窗口復位計數器370已計數特定時間(即，如果對於步驟S963的回答是「是」)，則競爭窗口控制器360把由競爭窗口保持單元310保持的競爭窗口值復位到初始值(步驟S964)。
即使在由競爭窗口復位計數器370計數的時間還沒有達到預定的數值時(即，當對於步驟S963的回答是「否」時)，競爭窗口控制器360確定是否有優先發送權(步驟S965)。如果無線通信設備300得到優先發送權(即，如果對於步驟S965的回答是「是」)，則競爭窗口控制器360把由競爭窗口保持單元310保持的競爭窗口值復位到初始值(步驟S964)。
競爭窗口控制器360重複地執行上述的過程，即如果發生數據衝突，則競爭窗口控制器360加倍由競爭窗口保持單元310保持的競爭窗口值，並且每當由競爭窗口復位計數器計數到預定的時間時或當優先發送權被給予本無線通信設備300時初始化競爭窗口值。
現在參考圖16，說明競爭窗口復位計數器370的操作。圖16顯示以向上計數定時器的形式被配置的競爭窗口復位計數器370的操作的流程圖。
首先，確定由競爭窗口復位計數器370向上計數的數值是否達到預定的數值(步驟971)。如果向上計數的數值達到預定的數值(對於步驟S971的回答是「是」)，則競爭窗口復位計數器370被初始化(步驟S972)。
當由競爭窗口復位計數器370向上計數的數值未達到預定的數值(對於步驟S971的回答是「否」)，則發送優先權確定單元390確定本無線通信設備300是否得到優先發送權(步驟S973)。如果本無線通信設備300得到優先發送權(對於步驟S973的回答是「是」)，則競爭窗口復位計數器370被初始化(步驟S972)。如果本無線通信設備300沒有優先發送權(對於步驟S973的回答是「否」)，則重複進行向上計數(步驟S974)，直至由競爭窗口復位計數器370向上計數的數值達到預定的數值為止(即，直至對於步驟S971的回答變為「是」為止)或直至本無線通信設備300得到優先發送權為止(即，直至對於步驟S973的回答變為「是」為止)。
在這個第三實施例中，如上所述，不像其中競爭窗口值響應於接收到在數據重發成功後的ACK信號被初始化的傳統的技術，競爭窗口在由競爭窗口復位計數器170計數的數值達到預定的數值或在本無線通信設備得到優先發送權時被初始化。因此，無線通信設備被周期地初始化，這樣，數據發送間隔根據系統的總的業務量被適當地控制以便達到系統的總的吞吐量的提高。
而且，因為競爭窗口在優先發送權被給予本無線通信設備300時被初始化，即使在數據在等於SIFS與退避時間的和值的間隔被發送時，仍舊有可能以高度有效的方式發送數據。
而且，因為無線通信設備在其中優先發送權被給予無線通信設備的TPP出現之前被初始化，在TPP後面的FAP中的退避時間根據具有初始值CWmin的競爭窗口被設置。然而，要被發送的數據已在TPP中被發送，即使退避時間被設置為小的數值，發生數據衝突的概率仍舊是低的，因此，系統可以具有高的總的吞吐量。
本領域技術人員應當看到，可以在屬於所附權利要求或等價物的範圍內，根據設計需要和其它因素作出各種不同的修改、組合、子組合和替換例。
權利要求
1.一種無線通信設備，包括隨機數範圍保持裝置，用於保持隨機數範圍；隨機時間設置裝置，用於根據所述隨機數範圍設置隨機時間；隨機時間計數裝置，用於僅僅當無線通信信道未被使用時計數從特定時間開始的隨機時間；發送裝置，用於在由所述隨機時間計數裝置進行的隨機時間的計數完成時經由無線通信信道發送數據；時間計數裝置，用於計數特定時間；和隨機數範圍控制裝置，用於控制隨機數範圍以使得當由所述發送裝置通過無線通信信道發送的數據與另一個數據衝突時，所述隨機數範圍被擴展，而當由所述時間計數裝置計數到所述特定時間時，所述隨機數範圍被初始化。
2.按照權利要求1的無線通信設備，其中所述特定時間是根據在無線通信網上存在並經由無線通信信道進行通信的無線通信設備的數目被設置的。
3.一種無線通信設備，包括隨機數範圍保持裝置，用於保持隨機數範圍；隨機時間設置裝置，用於根據所述隨機數範圍設置隨機時間；隨機時間計數裝置，用於僅僅當無線通信信道未被使用時計數從特定時間開始的隨機時間；信標信息生成裝置，用於根據分布協調功能在預定的時間間隔生成信標信息，將該無線通信設備的存在通知給無線通信網中其它的無線通信設備；發送裝置，用於在所述預定的時間間隔發送信標信息和當由所述隨機時間計數裝置進行的隨機時間的計數完成時經由無線通信信道發送數據；和隨機數範圍控制裝置，用於控制隨機數範圍以使得當由所述發送裝置通過無線通信信道發送的數據與另一個數據衝突時，所述隨機數範圍被擴展，而當所述發送裝置發送信標信息時，所述隨機數範圍被初始化。
4.按照權利要求3的無線通信設備，還包括用於計數特定時間的時間計數裝置，其中當信標信息被發送時或當所述時間計數裝置已經計數到所述特定時間時，所述隨機數範圍控制裝置初始化所述隨機數範圍。
5.按照權利要求4的無線通信設備，其中當已經計數到所述特定時間時或當信標信息被發送時，所述時間計數裝置被初始化。
6.按照權利要求4的無線通信設備，其中所述特定時間是根據在無線通信網上存在的其它的無線通信設備的數目被設置的。
7.按照權利要求6的無線通信設備，其中所述信標信息包括表示在無線通信網上存在的其它的無線通信設備的數目的信息。
8.一種適於根據分布協調功能在無線通信網上進行無線通信的無線通信設備，其中提供了發送優先時間段，在該時間段中，無線通信設備具有發送數據的優先權，還提供了公平接入時間段，在該時間段中，無線通信設備在數據發送方面與另一個無線通信設備有競爭，所述無線通信設備包括隨機數範圍保持裝置，用於保持隨機數範圍；隨機時間設置裝置，用於根據所述隨機數範圍設置隨機時間；隨機時間計數裝置，用於僅僅當無線通信信道未被使用時計數從特定時間開始的隨機時間；發送裝置，用於在由隨機時間計數裝置進行的隨機時間的計數完成時在公平接入時間段中經由無線通信信道發送數據；和隨機數範圍控制裝置，用於控制所述隨機數範圍以使得當由發送裝置通過無線通信信道發送的數據與另一個數據衝突時，所述隨機數範圍被擴展，而當發送優先時間段被給予本無線通信設備時，所述隨機數範圍被初始化。
9.按照權利要求7的無線通信設備，還包括用於計數特定時間的時間計數裝置，其中當發送優先間隔被給予本無線通信設備時或當所述時間計數裝置計數到特定時間時，所述隨機數範圍控制裝置初始化所述隨機數範圍。
10.按照權利要求9的無線通信設備，其中當所述特定時間已經被計數時或當發送優先間隔被給予本無線通信設備時，所述時間計數裝置被初始化。
11.按照權利要求9的無線通信設備，其中所述特定時間是根據在無線通信網上存在的其它的無線通信設備的數目被設置的。
12.一種無線通信方法，包括以下步驟保持隨機數範圍；根據所述隨機數範圍設置隨機時間；僅僅當無線通信信道未被使用時計數從特定時間開始的隨機時間；當隨機時間的計數完成時經由無線通信信道發送數據；當在無線通信信道上發送的數據與另一個數據衝突時擴展隨機數範圍；以及計數特定時間並且只要已經計數到所述特定時間就初始化所述隨機數範圍。
13.一種程序，使得計算機執行包括以下步驟的過程保持隨機數範圍；根據所述隨機數範圍設置隨機時間；僅僅當無線通信信道未被使用時計數從特定時間開始的隨機時間；當隨機時間的計數完成時經由無線通信信道發送數據；當在無線通信信道上發送的數據與另一個數據衝突時擴展隨機數範圍；以及計數特定時間並且只要已經計數到所述特定時間被計數就初始化所述隨機數範圍。
14.一種無線通信設備，包括隨機數範圍保持單元，被配置來保持隨機數範圍；隨機時間設置單元，被配置來根據所述隨機數範圍設置隨機時間；隨機時間計數單元，被配置來僅僅當無線通信信道未被使用時計數從特定時間開始的隨機時間；發送單元，被配置來在由所述隨機時間計數單元進行的隨機時間的計數完成時經由無線通信信道發送數據；時間計數單元，被配置來計數特定時間；和隨機數範圍控制單元，被配置來控制所述隨機數範圍以使得當由發送單元通過無線通信信道發送的數據與另一個數據衝突時，隨機數範圍被擴展，而當由時間計數單元計數到特定時間時，隨機數範圍被初始化。
15.一種無線通信設備，包括隨機數範圍保持單元，被配置來保持隨機數範圍；隨機時間設置單元，被配置來根據所述隨機數範圍設置隨機時間；隨機時間計數單元，被配置來僅僅當無線通信信道未被使用時計數從特定時間開始的隨機時間；信標信息生成單元，被配置來根據分布協調功能在預定的時間間隔生成信標信息，將該無線通信設備的存在通知給無線通信網中其它的無線通信設備；發送單元，被配置來在所述預定的時間間隔發送信標信息和當所述隨機時間計數單元進行的隨機時間的計數完成時經由無線通信信道發送數據；和隨機數範圍控制單元，被配置來控制隨機數範圍以使得當由所述發送單元通過無線通信信道發送的數據與另一個數據衝突時，所述隨機數範圍被擴展，而當所述發送單元發送信標信息時，隨機數範圍被初始化。
全文摘要
本發明涉及無線通信設備、無線通信方法和程序。無線通信設備包括隨機數範圍保持單元，被配置來保持隨機數範圍；隨機時間設置單元，被配置來根據隨機數範圍設置隨機時間；隨機時間計數單元，被配置來僅僅當無線通信信道未被使用時計數從特定時間開始的隨機時間；發送單元，被配置來當由隨機時間計數單元進行的隨機時間的計數完成時經由無線通信信道發送數據；時間計數單元，被配置來計數特定時間；和隨機數範圍控制單元，被配置來控制隨機數範圍以使得當發送單元通過無線通信信道發送的數據與另一個數據衝突時，隨機數範圍被擴展，而當由時間計數單元計數到特定時間時，隨機數範圍被初始化。
文檔編號H04W74/08GK1819538SQ20061000457
公開日2006年8月16日 申請日期2006年2月9日 優先權日2005年2月9日
發明者山縣智成 申請人:索尼株式會社