在基於信標的無線個人域網中管理信道資源的裝置和方法

2023-05-23 08:12:06

專利名稱：：在基於信標的無線個人域網中管理信道資源的裝置和方法
技術領域：
：本發明涉及一種生成和管理基本信道跳頻序列的方法，其為改進在多跳環境中發生的無線幹擾所帶來的性能熱化，用於使用基於分時的信道跳頻技法的MAC系統。
背景技術：
：基於低電力的WSN(WirelessSensorNetwork)系統中，用於構建要求實時性和高度信賴性的服務的最具代表性的MAC技術，是根據調度(scheduling)方法，將獨立的活動時長(activeduration)分配後，在相關活動時長(activeduration)期間支持通信。節點裝置為與其他節點裝置通信，在一種叫CAP(ContentionAccessPeriod)的區間期間，使用CSMA-CA(CarrierSenseMultipleAccess-CollisionAvoidance)接收被傳達的數據。在基於信標的操作模式中，當節點試圖訪問確定性的(deterministic)信道時，節點裝置可接收分配的一種叫GTS(guaranteedtimeslot)的獨立性時間空檔(timeslot)從而訪問信道。但，在此類MAC系統中，由於在使用鏈路的期間使用單一頻率，所以存在對同一RF頻帶的幹擾信號較弱、具有難以可變地調度通信鏈路帶寬的問題。為改進使用單一頻率的MAC系統中的此類問題，提出了基於分時的信道跳頻方式的信道訪問方式。用於信道跳頻的信道跳頻序列，可根據用戶的情況被定義在MAC的上一層，但其不能支持多樣化的媒體PHY，不能保障使用的序列的偽隨機性。
發明內容技術課題本發明的實施例，提供一種在基於信標的無線個人域網中管理信道資源的裝置和方法。技術方案根據本發明的一個實施例的用於管理信道資源的基於信標的無線個人域網的節點裝置，包括偽隨機二元序列PRBS生成單元、跳頻序列生成單元和信道選擇單元。PRBS生成單元生成PRBSG3SeudoRandomBinarySequence)；跳頻序列生成單元，從第一個因子開始按順序確認所述PRBS的因子值直到跳頻序列中所包的因子數與最大信道數相一致，如果確認到的因子值比所述最大信道數小的話，將所述確認到的因子值包含至所述跳頻序列中，來生成所述跳頻序列；信道選擇單元，利用所述頻跳序列，選擇在按時間區分的時間空檔中將要使用的信道。根據本發明的一個實施例的用於管理信道資源的基於信標的無線個人域網的節點裝置，包括偽隨機二元序列PRBS生成單元、跳頻序列生成單元和信道選擇單元。PRBS生成單元生成PRBSG3SeudoRandomBinarySequence)；跳頻序列生成單元，生成由相當於最大信道數的因子所構成的臨時跳頻序列，並在所述PRBS中提取所述相當於最大信道數的因子生成臨時PRBS，並對所述臨時PRBS中包含的所有因子，從第一個因子開始按順序地確認所述臨時PRBS的因子值，將與確認的序號相對應的所述臨時跳頻序列的因子作為第一因子，並將以在第一因子的位置上確認到的因子值進行循環移位的位置上的因子作為第二因子，將所述第一因子與第二因子交換(swap)，並利用所述臨時PRBS中包含的所有因子值，將被交換的所述臨時跳頻序列生成為跳頻序列；信道選擇單元，利用所述頻跳序列，選擇在按時間區分的時間空檔中將要使用的信道。根據本發明的一個實施例的在基於信標的無線個人域網的節點裝置中管理信道資源的方法，包括以下步驟生成PRBSO3SeudoRandomBinarySequence)；從第一個因子開始按順序確認所述PRBS的因子值，如果確認到的因子值比所述最大信道數小的話，將所述確認到的因子值包含至跳頻序列中來生成序列；重複所述序列生成的步驟直到所述跳頻序列所包含的因子數與所述最大信道數相同；和選擇信道，利用所述頻跳序列，選擇在按時間區分的時間空檔中將要使用的信道。根據本發明的一個實施例的在基於信標的無線個人域網的節點裝置中管理信道資源的方法，包括以下步驟生成PRBSO3SeudoRandomBinarySequence)；生成由相當於最大信道數的因子所構成的臨時跳頻序列；在所述PRBS中提取所述相當於最大信道數的因子，生成臨時PRBS；從第一個因子開始，按順序地確認所述臨時PRBS的因子值，將與確認的序號相對應的所述臨時跳頻序列的因子作為第一因子，並將以第一因子位置上所確認到的因子值進行循環移位的位置上的因子作為第二因子，將所述第一因子與第二因子交換；利用所述臨時PRBS中包含的所有因子值，執行所述交換步驟；利用所述臨時PRBS中包含的所有因子值，將被交換的所述臨時跳頻序列設定為跳頻序列；和選擇信道，利用所述頻跳序列，選擇在按時間區分的時間空檔中將要使用的信道。技術效果本發明涉及一種在基於信標的無線個人域網的節點裝置中生成具有偽隨機性(Pseudo-randomness)特徵的跳頻序列來管理信道資源的節點裝置和方法，其可減少由於序列的偽隨機性所產生的與異種無線裝置的無線幹涉，對無線信道環境不具備知識也可在平均概率的立場上獲得最大的信道多重化效果。此外，可對具有多個互不相同的可用頻率信道數的物理層生成WPAN內的可變性的共同信道序列。圖1是示出根據本發明的實施例的在基於信標的無線個人域網的節點裝置中，要分時的信道跳頻的示圖；圖2是示出根據本發明的實施例的在基於信標的無線個人域網中生成跳頻序列的節點裝置的構造的示圖；圖3是示出根據本發明的實施例的在基於信標的無線個人域網的節點裝置中，生成跳頻序列的一個例子的流程圖；和圖4是示出根據本發明的實施例的在基於信標的無線個人域網的節點裝置中，生成跳頻序列的另一個例子的流程圖。具體實施例方式以下將結合附圖對根據本發明的實施例進行詳細說明。本發明提高一種裝置和方法，其在基於信標的無線個域網中生成具偽隨機性(Pseudo-randomness)特徵的跳頻序列來管理信道資源。圖1是示出根據本發明的實施例的在基於信標的無線個人域網的節點裝置中，要分時的信道跳頻的示圖。參照圖1，本發明的基於信標的無線個人域網的節點裝置，如圖1所示，具有可在按時間被區分的時間空檔和各空檔中使用的具備多個信道資源的幀構造，生成具有偽隨機性(I^eudo-randomness)特徵的跳頻序列，來選擇將要跳頻的信道。圖1中用黑色表示的部分表示頻的信道。圖1中，CAP(ContentionAccessPeriod)表示基於競爭的信道訪問區間，CFP(ContentionFreePeriod)作為基於非競爭的信道訪問區間，是可通過表示協調器(coordinator)向特定節點分配的時間空檔的GTS(GuaranteedTimeSlot)來訪問信道的區間。圖2是示出根據本發明的實施例的在基於信標的無線個人域網中，生成跳頻序列的節點裝置的構造的示圖。參照圖2，基於信標的無線個人域網的點裝置200包括PRBS(PseudoRandomBinarySequence)生成單元202、跳頻序列生成單元212、信道選擇單元214和發信單元222。在這種情況下，跳頻序列生成單元212和信道選擇單元214可被包括在MAC(MediumAccessControl)層，發信單元222可被包括在物理層。PRBS生成單元202生成具有偽隨機性的PRBS。PRBS生成單元202依據下面的[數學公式1]的12次多項式或9次多項式，將特定的種子值(SeedValue)作為原始值來生成PRBS0在這種情況下，測定種子值可為255。[數學公式1]12次多項式uU+xW+Z+l9次多項式x9+x5+l根據所述的多項式生成序列的方法，可以在線性移位寄存器(LinearShiftRegister)或查詢表(Look-uptable)中使用。根據12次多項式生成的序列，被生成為具有0到4095的元素值的長度為4096的序列，根據9次多項式生成的序列，被生成為具有0到511的元素值的長度為512的序列。跳頻序列生成單元212，利用PRBS生成跳頻序列macHoppingSequenceList，跳頻序列生成單元212，根據本發明的實施例，可用兩種方法生成跳頻序列。第一個方法，跳頻序列生成單元212，從第一個因子開始，按順序確認PRBS的因子值，直到跳頻序列中所包含的因子數與最大信道數phyCharmelsSupported相一致，如果確認到的因子值比最大信道數小的話，將確認到的因子值包含至所述跳頻序列中生成跳頻序列；此時，最大信道數表示在物理層中可用的信道數。第二個方法，跳頻序列生成單元212，首先生成由相當於最大信道數的因子所構成的臨時跳頻序列，並在PRBS中提取相當於最大信道數的因子，生成臨時PRBS。此外，跳頻序列生成單元212，對臨時PRBS中包含的所有因子，從第一個因子開始按順序地確認臨時PRBS的因子值，將與確認的序號相對應的臨時跳頻序列的因子作為第一因子，並將以在第一因子位置上確認到的因子值進行循環移位(Cyclicshift)的位置上的因子作為第二因子，將第一因子與第二因子交換，並利用臨時PRBS中包含的所有因子值，將被交換的臨時跳頻序列生成為跳頻序列。在這種情況下，跳頻序列生成單元212可將{0、1、2.......最大信道數-1}生成為臨時跳頻序列。信道選擇單元214，利用在跳頻序生成單元212中生成的跳頻序列，選擇在按時間區分的時間空檔中要使用的信道。則，信道選擇單元214選擇將要跳頻的信道。信道選擇單元214，可依據下面的[數學公式2]到[數學公式4]的方法來選擇將要跳頻的信道。[數學公式2]CH=macHoppingSequenceList(i%phyChannelsSupported)[數學公式3]CH=macHoppingSequenceList((i+channeloffset)%phyChannelsSupported)[數學公式4]CH=macHoppingSequenceList((i+channeloffset+BSN)%phyChannelsSupported)[數學公式2]到[數學公式4]中，CH是要跳頻的信道，macHoppingSequenceList是跳頻序列，i是時間空檔的序號，chmneloffset是用於防止信道衝突的偏移，BSN(beaconsequencenumber)是信標序列號。在這種情況下，BSN可從PAN協調器(PersonalAreaNetworkcoordinator)中被接收。發信單元222，可跳頻至被信道選擇單元214選擇出的信道，同時發送數據幀。以下，將在下面參照附圖，來對在如上所述結構的根據本發明的基於信標的無線個人域網的節點裝置中生成跳頻序列的方法進行說明。圖3是示出根據本發明的實施例的在基於信標的無線個人域網的節點裝置中，生成跳頻序列的一個例子的流程圖。參照圖3，基於信標的無線個人域網的節點裝置在步驟310中生成PRBS。此外，節點裝置，在步驟312中，確認PRBS因子中的第一個因子值。此外，節點裝置在步驟314中確認被確認到的因子值是否小於最大信道數。當步驟314的確認結果是被確認到的因子值大於或等於最大信道數時，節點裝置將進行步驟320。步驟320的說明將在說明步驟318之後再進行說明。當步驟314的確認結果是被確認到的因子值比最大信道數小時，節點裝置在步驟316中將確認到的因子值包含在跳頻序列中。此外，節點裝置在步驟318中確認跳頻序列中所包含的因子數是否小於最大信道數。即，節點裝置確認跳頻序列是否已被完成。當步驟318的確認結果是跳頻序列中所包含的因子數小於最大信道數時，節點裝置在320步驟中確認PRBS中下一個序號的因子值並返回至步驟314。當步驟318的確認結果是跳頻序列中所包含的因子數大於或等於最大信道數時，節點裝置結束本算法。圖4是示出根據本發明的一個實施例的在基於信標的無線個人域網的節點裝置中，生成跳頻序列的另一個例子的流程圖。參照圖4，基於信標的無線個人域網的節點裝置在步驟410中生成PRBS。此外，節點裝置在步驟412中生成由相當於最大信道數的因子所構成的臨時跳頻序列。此外，節點裝置，在步驟414中，在PRBS中提取所述相當於最大信道數的因子來生成臨時PRBS。此外，節點裝置在步驟416中，在臨時PRBS的因子中確認第一個因子值。此外，節點裝置在步驟418中，將在臨時PRBS中確認到的序號相對應的臨時跳頻序列的因子作為第一因子。此外，節點裝置在步驟420中，將以在第一因子位置上確認到的因子值進行循環移位的位置上的因子作為第二因子。此外，節點裝置，在步驟422中，將臨時跳頻的第一因子與第二因子交換。此外，節點裝置在步驟4M中，確認是否利用臨時PRBS的所有因子執行了步驟422的交換。當步驟4M的確認結果是沒有利用臨時PRBS中的所有因子執行交換時，節點裝置在步驟426中，在臨時PRBS中確認下一個序號的因子值，並返回到步驟418。當步驟4M的確認結果是利用臨時PRBS中的所有因子執行了交換的話，節點裝置在步驟428中，利用臨時PRBS中所包含的所有因子值，將被交換的臨時跳頻序列變更及設定為跳頻序列。根據本發明的實施例的方法，包括包含由計算機執行各種操作的程序指令的計算機可讀媒體。該媒體計算機可讀還可包括，獨立的或結合的程序指令、數據文件、數據結構、表等。媒體和程序指令可專門為本發明的目的設計和生成，或為計算機軟體技術人員熟知而應用。如上所示，本發明雖然已參照有限的實施例和附圖進行了說明，但是本發明並不局限於所述實施例，在本發明所屬領域中具備通常知識的人均可以從此記載中進行各種修改和變形。因此，本發明的範圍不受說明的實施例的局限或定義，而是由後附的權利要求範圍以及權利要求範圍等同內容定義。8權利要求1.一種用於管理信道資源的基於信標的無線個人域網的節點裝置，包括PRBS生成單元，其生成偽隨機二元序列PRBS；跳頻序列生成單元，其從第一個因子開始按順序確認所述PRBS的因子值直到跳頻序列中所包含的因子數與最大信道數相一致，如果確認到的因子值比所述最大信道數小的話，將所述確認到的因子值包含至所述跳頻序列中，來生成所述跳頻序列；和信道選擇單元，其利用所述頻跳序列，選擇在按時間區分的時間空檔中將要使用的信道。2.如權利要求1中所述的用於管理信道資源的基於信標的無線個人域網的節點裝置，其中，所述信道選擇單元，將所述時隙的序號以所述最大信道數進行MOD運算求出餘數值，並將所述跳頻序列中與所述餘數值相對應的序號的因子選擇為信道。3.如權利要求1中所述的節點裝置，其中，所述信道選擇單元，向所述時間空檔的序號中加上信道跳頻偏移值，將加算的結果以所述最大信道數進行MOD運算求出餘數值，並將所述跳頻序列中與所述餘數值相對應的序號的因子選擇為信道。4.如權利要求1中所述的節點裝置，其中，所述信道選擇單元，向所述時間空檔的序號加上信道跳頻偏移量值和信標序列號BSN，將加算的結果以所述最大信道數進行MOD運算求出餘數值，並將所述跳頻序列中與所述餘數值相對應的序號的因子選擇為信道。5.如權利要求4中所述的節點裝置，其中，所述信標序列號，從個人域網協調器PANcoordinator中被接收。6.一種用於管理信道資源的基於信標的無線個人域網的節點裝置，包括PRBS生成單元，其生成偽隨機二元序列PRBS；跳頻序列生成單元，其生成由相當於最大信道數的因子所構成的臨時跳頻序列，並在所述PRBS中提取所述相當於最大信道數的因子生成臨時PRBS，並對所述臨時PRBS中包含的所有因子，從第一個因子開始按順序地確認所述臨時PRBS的因子值，將與確認的序號相對應的所述臨時跳頻序列的因子作為第一因子，並將以在第一因子的位置上確認到的因子值進行循環移位的位置上的因子作為第二因子，將所述第一因子與第二因子交換，並利用所述臨時PRBS中包含的所有因子值，將被交換的所述臨時跳頻序列生成為跳頻序列；信道選擇單元，其利用所述頻跳序列，選擇在按時間區分的時間空檔中將要使用的信道。7.如權利要求6中所述的節點裝置，其中所述跳頻序列生成單元，將{0、1、2.......所述最大信道數-1}生成為所述臨時跳頻序列。8.如權利要求6中所述的節點裝置，其中，所述信道選擇單元，將所述時間空檔的序號以所述最大信道數進行MOD運算求出餘數值，並將所述跳頻序列中與所述餘數值相對應的序號的因子選擇為信道。9.如權利要求6中所述的節點裝置，其中，所述信道選擇單元，向所述時間空檔的序號加上信道跳頻偏移值，將加算的結果以所述最大信道數進行MOD運算求出餘數值，並將所述跳頻序列中與所述餘數值相對應的序號的因子選擇為信道。10.如權利要求6中所述的節點裝置，其中，所述信道選擇單元，向所述時間空檔的序號加上信道跳頻偏移值和信標序列號BSN，將加算的結果以所述最大信道數進行MOD運算求出餘數值，並將所述跳頻序列中與所述餘數值相對應的序號的因子選擇為信道。11.如權利要求10中所述的節點裝置，其中，所述信標序列號，從個人域網協調器PANcoordinator中被接收。12.一種在基於信標的無線個人域網的節點裝置中管理信道資源的方法，包括以下步驟生成I3RBS；生成序列，即，從第一個因子開始按順序確認所述PRBS的因子值，如果確認到的因子值比最大信道數小的話，將所述確認到的因子值包含至跳頻序列中來生成序列；重複所述生成序列的步驟，直到所述跳頻序列中所包含的因子數與所述最大信道數相同；和選擇信道，即，利用所述頻跳序列，選擇在按時間區分的時間空檔中將要使用的信道。13.如權利要求12中所述的管理信道資源的方法，其中，所述選擇信道的步驟，向所述時間空檔的序號中加上信道跳頻偏移值和信標序列號BSN，將加算的結果以所述最大信道數進行MOD運算求出餘數值，並將所述跳頻序列中與所述餘數值相對應的序號的因子選擇為信道。14.如權利要求12中所述的管理信道資源的方法，其中，所述信標序列號，從個人域網協調器PANcoordinator中被接收。15.一種在基於信標的無線個人域網的節點裝置中管理信道資源的方法，包括以下步驟生成I3RBS；生成由相當於最大信道數的因子所構成的臨時跳頻序列；在所述PRBS中提取相當於所述最大信道數的因子，生成臨時PRBS；從第一個因子開始，按順序地確認所述臨時PRBS的因子值，將與確認的序號相對應的所述臨時跳頻序列的因子作為第一因子，並將以在第一因子的位置上所確認到的因子值進行循環移位的位置上的因子作為第二因子，將所述第一因子與第二因子交換；利用所述臨時PRBS中包含的所有因子值，執行所述交換步驟；利用所述臨時PRBS中包含的所有因子值，將被交換的所述臨時跳頻序列設定為跳頻序列；選擇信道，即，利用所述頻跳序列，選擇在按時間區分的時間空檔中將要使用的信道。16.如權利要求15中所述的管理信道資源的方法，其中，生成所述臨時跳頻序列的步驟，將{0、1、2.......所述最大信道數-1}生成為所述臨時跳頻序列。17.如權利要求15中所述的管理信道資源的方法，其中，所述選擇信道的步驟，向所述時間空檔的序號中加上信道跳頻偏移值和信標序列號BSN，將加算的結果以所述最大信道數進行MOD運算求出餘數值，並將所述跳頻序列中與所述餘數值相對應的序號的因子選擇為信道。18.如權利要求17中所述的管理信道資源的方法，其中，所述信標序列號，從個人域網協調器PANcoordinator中被接收。全文摘要本發明涉及一種用於管理信道資源的基於信標的無線個人域網的節點裝置及方法，本發明的節點裝置，生成PRBS，並利用PRBS來考慮可用的信道數生成跳頻序列，從而生成具有具偽隨機性特徵的跳頻序列，並使用跳頻序列來選擇將要跳頻的信道。文檔編號H04B1/7136GK102332936SQ20111019562公開日2012年1月25日申請日期2011年7月13日優先權日2010年7月13日發明者姜鎬龍,樸泰俊,李仁煥,申昌燮,表喆植,鄭雲喆,金世翰申請人:韓國電子通信研究院