专利名称：无线通信设备、无线通信方法和程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信设备、无线通信方法、和用于使得计算机执行无线通信方法的程序，这允许在无线通信网上的多个无线通信设备在按照自主分布的控制方案控制的数据发送间隔发送数据，以便达到通信系统的高的总的吞吐量。
背景技术：
近年来，实现了无线LAN系统的发送速率的提高和成本的降低，结果，无线LAN系统在各种各样的应用中变得非常流行，并且提出许多新的应用。例如，提出个人域网络(PAN)，用来实现允许位于用户周围的多个电子装置互相通信的购物中心尺寸的无线网。为此，提出使用诸如2.4GHz频段或5GHz频段的、不需要特定的使用许可证的各种频段的各种无线通信系统。
广泛使用的、用于无线通信网的标准是IEEE(电气和电子工程师协会)802.11、HiperLAN/2、IEEE 802.15.3、和蓝牙。IEEE 802.11标准具有用于各种通信模式和频段的扩展的标准，诸如IEEE 802.11a，b，和g。
对于无线局域网，已知有两种通信模式基础结构模式和ad hoc模式。
在基础结构模式，被称为接入点(AP)的无线通信设备被安装在区域中，并且经由网络的通信在接入点的总的控制下被执行。更具体地，当某个通信站(无线通信设备)要发送数据时，通信站请求接入点保留频带，供通信站发送数据而不会与由其它通信站发送的数据冲突。这个方法被称为带宽保留协议。在这种通信协议中，无线通信网中的通信站经由接入点互相同步地通信。在这样的基础结构无线通信系统中发送和接收的通信站之间的异步通信中，因为通信是经由接入点进行的，所以难以有效地使用发送信道。
另一方面，在ad hoc无线通信模式，通信站以异步方式互相直接通信。因为允许任何通信站不用使用特定的接入点而直接互相通信，ad hoc无线通信模式特别适合于家庭网络在家庭应用之间通信。在adhoc模式，即使在某个通信站中发生故障或某个通信站的电源被关断时，路由被自动改变，以便适配于新的情形，因此全部网络仍可工作。通过把分组从一个通信站跳到另一个通信站许多次，有可能以高的发送速率发送数据到相对较远的为止。
用于经由无线网的数据发送的典型的媒体接入控制协议是CSMA(载波侦听多址访问)协议。在CSMA协议下，允许基于载波侦听的多址访问。在无线通信中，无线通信设备难以接收从通信设备本身发送的信号。所以，在无线通信中，代替利用在以太网(注册商标)中利用的CSMA/CD(具有冲突避免的载波侦听多址访问)使用CSMA/CA(具有冲突避免的载波侦听多址访问)以避免冲突。更具体地，在CSMA/CA中，首先检验是否没有数据从其它无线通信设备被发送，以及当检测到没有数据从其它无线通信设备被发送时则发送数据。CSMA协议适用于异步通信，用于传送文件或发送电子邮件。
在IEEE 802.11标准中，CSMA/CA协议通过使用DCF(分布协调功能)被用作为用于无线信道接入的协议。当数据是通过使用DCF被发送时，需要(通过执行媒体侦听)检验在等于预定的帧间隔(称为DIFS(DCF接口间隔))加上对于无线通信设备设置的随机时间(称为退避时间)的时间间隔内无线通信信道的使用状态，以确认没有数据从其它无线通信设备发送。退避时间由在被称为竞争窗口(CW)(Cwmin≤CW≤CWmax)的预定的范围内生成的随机数与被称为时隙的单位时间的乘积给出。
因为DIFS被设置为固定值，如果对于多个无线通信设备设置相等的退避时间，则数据同时从多个无线通信设备被发送和在无线通信信道上发生数据冲突的概率很高。在CSMA/CA协议中，为了避免以上的问题，每次无线通信设备重发数据时，对于每个无线通信设备分配的竞争窗口值被加倍，以便减小退避时间被设置为等于用于另一个无线通信设备的退避时间的概率，由此减小发生数据冲突的概率。如果无线通信设备重发数据成功，则从数据目的地发送表示数据已被成功地接收的ACK信号。响应于接收到ACK信号，竞争窗口被初始化。
另一方面，在使用UWB(超宽频带)通信技术的无线LAN系统中，花费长时间检测前导信号，所以发生冲突的概率很高。结果，发生经常重发数据，这导致系统的总的吞吐量减小。为了避免以上的问题，已经知道根据在网络中当前存在的无线通信设备的数目增加竞争窗口值，由此降低发生冲突的概率(例如，参阅日本未检查专利申请公开No.10-173663)。在这种技术中，因为竞争窗口值随无线通信设备的数目增加，被设置给各个无线通信设备的退避时间分散在增加的竞争窗口，因此实现冲突概率的减小。
发明内容
然而，在其中多个无线通信设备在无线通信信道上发送数据的通信系统中，冲突的避免会导致通信系统的总的吞吐量的减小。
在其中竞争窗口响应于接收到ACK信号被初始化的技术中，当无线通信设备在数据重发成功后再次发送数据时，竞争窗口被设置为初始值CWmin，因此退避时间被设置为小的数值。结果，如果系统的总的业务量是高的，则就有无线通信设备再次遇到冲突的概率。
在其中无线通信设备在两个无线通信设备之间发生许多次冲突后最后成功重发数据的情形下，用于成功重发数据的无线通信设备的退避时间根据被复位到初始值CWmin的竞争窗口被设置，但用于其它无线通信设备的竞争窗口保持为扩展的数值。也就是，一个无线通信设备具有比起被分配给其它的无线通信设备的退避时间小的退避时间，因此网络被成功重发数据的无线通信设备长时间地单独使用的概率很高，即使用网络的机会不均等地给予所有的无线通信设备。
另一方面，在其中根据被检测为在网络中存在的无线通信设备的数目被确定竞争窗口值的技术中(诸如，例如在日本未检查专利申请公布号No.10-173663中公开的)，很难响应于业务量的快速改变而动态地确定竞争窗口值。也就是，因为竞争窗口值是根据在网络中存在的无线通信设备的数目被确定的，在系统中流动的数据量不是恒定的，这会引起数据发送效率降低，特别是在虽然业务量只在非常短的时间间隔内变为高的，但平均业务量是低时。此外，在这种技术中，需要管理所有的无线通信设备的工作状态。所以，被使用来管理工作状态的管理表随无线通信设备的数目而增大，并且用于管理无线通信设备的业务量随无线通信设备的数目而增大。
从以上观点看来，本发明提供无线通信设备，无线通信方法，和用于使得计算机执行无线通信方法的程序，这控制无线通信系统中的数据发送间隔，在该数据发送间隔中多个无线通信设备根据DCF发送数据，这样，可以达到高的总的吞吐量。
按照本发明的实施例，提供了无线通信设备，包括随机数范围保持装置，用于保持随机数范围；随机时间设置装置，用于根据随机数范围设置随机时间；随机时间计数装置，用于仅仅当无线通信信道未被使用时计数从特定时间开始的随机时间；发送装置，用于当由随机时间计数装置进行的随机时间的计数完成时经由无线通信信道发送数据；时间计数装置，用于计数特定时间；和随机数范围控制装置，用于控制随机数范围以使得当由发送装置通过无线通信信道发送的数据与另一个数据冲突时随机数范围被扩展，而当由时间计数装置计数到特定时间时随机数范围被初始化。在这个无线通信设备中，如上所述，随机数范围在成功重发数据后不立即被初始化而是在特定时间间隔才被初始化，以使得数据发送间隔被控制到允许数据被有效地发送的适当的数值，由此达到高的吞吐量。
更具体地，时间计数装置根据在无线通信网上存在的和经由无线通信信道执行通信的无线通信设备的数目把计数时间设置为适当的数值，以使得随机数范围在根据无线通信网上存在的无线通信设备的数目被最佳化的时间间隔初始化，因此数据发送间隔被控制到允许数据被有效地发送的适当的数值，由此达到高的吞吐量。
应当指出，无线通信设备例如可以由在后面描述的具体的实施例中的无线通信设备100实现。随机数范围保持装置例如可以由竞争窗口保持单元110实现。随机时间设置装置例如可以由退避时间设置单元120实现。随机时间计数装置例如可以由退避时间计数器130实现。发送装置例如可以由发送单元140实现。时间计数装置例如可以由竞争窗口复位计数器170实现。随机数范围控制装置例如可以由竞争窗口控制器160实现。
按照本发明的实施例，提供了无线通信设备，包括随机数范围保持装置，用于保持随机数范围；随机时间设置装置，用于根据随机数范围设置随机时间；随机时间计数装置，用于仅仅当无线通信信道未被使用时计数从特定时间开始的随机时间；信标信息生成装置，用于根据分布协调功能在预定的时间间隔生成信标信息，将无线通信设备的存在通知给无线通信网中其它的无线通信设备；发送装置，用于在预定的时间间隔发送信标信息和当由随机时间计数装置进行的随机时间的计数完成时经由无线通信信道发送数据；和随机数范围控制装置，用于控制随机数范围以使得当由发送装置通过无线通信信道发送的数据与另一个数据冲突时随机数范围被扩展，而当发送装置发送信标信息时随机数范围被初始化。在这个无线通信设备中，如上所述，随机数范围在成功重发数据后不立即被初始化而是在信标信息被发送的时间才被初始化，以使得数据发送间隔被控制到允许数据被有效地发送的适当的数值，由此达到高的吞吐量。
无线通信设备还可包括用于计数特定时间的时间计数装置，并且随机数范围控制装置可以在信标信息被发送时或在时间计数装置进行的特定时间的计数完成时初始化随机数范围。这使得即使在信标信息在长的时间间隔被发送的情形下仍有可能按照由时间计数装置进行的计数在适当的时间初始化随机数范围。
当特定时间消逝时或当信标信息被发送时，时间计数装置可被初始化。这使得有可能只要自从信标被发送以来预定的时间消逝就初始化随机数范围，这样，数据发送间隔被保持在最佳值范围内。
特定时间可以根据在无线通信网上存在的其它的无线通信设备的数目被设置。也就是，通过根据在无线通信网上存在的无线通信设备的数目控制要初始化随机数范围的时间间隔，有可能使得数据发送间隔最佳化。
与在无线通信网上存在的其它的无线通信设备的数目有关的信息可被包括在信标信息中。在这种情形下，通过检查信标信息，有可能检测在无线通信网上存在的无线通信设备的数目。
无线通信设备例如可以由在后面描述的具体的实施例中的无线通信设备200实现。随机数范围保持装置例如可以由竞争窗口保持单元210实现。随机时间设置装置例如可以由退避时间设置单元220实现。随机时间计数装置例如可以由退避时间计数器230实现。信标信息生成/处理装置例如可以由信标生成/处理单元280实现。发送装置例如可以由发送单元240实现。随机数范围控制装置例如可以由竞争窗口控制器260实现。
信标信息例如可以是在后面描述的具体的实施例中的信标B01、B02、或B03。
时间计数装置例如可以由竞争窗口复位计数器270实现。
按照本发明的实施例，提供了一种适于根据分布协调功能在无线通信网上进行无线通信的无线通信设备，其中提供了发送优先时间段，在该时间段中，无线通信设备具有发送数据的优先权，还提供了公开接入时间段，在该时间段中，无线通信设备在数据发送方面与另一个无线通信设备有竞争，所述无线通信设备包括随机数范围保持装置，用于保持随机数范围；随机时间设置装置，用于根据所述随机数范围设置随机时间；随机时间计数装置，用于仅仅当无线通信信道未被使用时计数从特定时间开始的随机时间；发送装置，用于在由随机时间计数装置进行的随机时间的计数完成时在公平接入时间段中经由无线通信信道发送数据；和随机数范围控制装置，用于控制所述随机数范围以使得当由发送装置通过无线通信信道发送的数据与另一个数据冲突时，所述随机数范围被扩展，而当发送优先时间段被给予本无线通信设备时，所述随机数范围被初始化。在无线通信设备具有发送数据的优先权的时间间隔，随机时间根据具有初始值的随机数范围被设置，以使得数据发送间隔被控制到允许数据被有效地发送的适当的数值，由此达到高的吞吐量。
无线通信设备还可包括用于计数特定时间的时间计数装置，并且随机数范围控制装置可以当发送优先时间间隔被给予本无线通信设备时或当由时间计数装置进行的预定的时间的计数完成时，随机数范围被初始化。这使得有可能在发送优先时间间隔在长的间隔被给出时随机数范围以由时间计数装置计数的更加短的和适当的间隔被初始化，由此把数据发送间隔保持在适当的范围内。
在这种无线通信设备中，当特定时间的计数完成时或当发送优先时间间隔被给予本无线通信设备时，时间计数装置可被初始化。这使得有可能只要自从发送优先时间间隔被给予本无线通信设备以来预定的时间消逝就初始化随机数范围，因此，数据发送间隔被保持在适当的范围内。
在这种无线通信设备中，特定时间可以根据在无线通信网上存在的其它的无线通信设备的数目被设置。这使得有可能在基于无线通信网上存在的无线通信设备的数目的间隔初始化随机数范围，这样，数据发送间隔被保持在适当的范围内，因此系统具有高的总的吞吐量。
随机数范围保持装置例如可以由竞争窗口保持单元310实现。随机时间设置装置例如可以由退避时间设置单元320实现。随机时间计数装置例如可以由退避时间计数器330实现。发送装置例如可以由发送单元340实现。随机数范围控制装置例如可以由竞争窗口控制器360实现。
发送优先时间间隔在后面描述的具体的实施例中可被表示为TPP，以及公平接入时间段可被表示为FAP。
时间计数装置例如可以由竞争窗口复位计数器370实现。
按照本发明的实施例，提供了无线通信方法，包括以下步骤保持随机数范围，根据随机数范围设置随机时间，仅仅当无线通信信道未被使用时计数从特定时间开始的随机时间，当随机时间的计数完成时经由无线通信信道发送数据，当在无线通信信道上发送的数据与另一个数据冲突时扩展随机数范围，以及计数特定时间和无论何时特定时间被计数时初始化随机数范围。在这个无线通信方法中，如上所述，随机数范围在成功重发数据后不立即被初始化而是在特定时间间隔才被初始化，以使得数据发送间隔被控制到允许数据被有效地发送的适当的数值，由此达到高的吞吐量。
按照实施例，提供了程序，用于使得计算机执行包括以下步骤的无线通信方法保持随机数范围，根据随机数范围设置随机时间，仅仅当无线通信信道未被使用时计数从特定时间开始的随机时间，当随机时间的计数完成时经由无线通信信道发送数据，当在无线通信信道上发送的数据与另一个数据冲突时扩展随机数范围，以及计数特定时间和无论何时特定时间被计数时初始化随机数范围。在这个无线通信方法中，如上所述，随机数范围在成功重发数据后不立即被初始化而是在特定时间间隔才被初始化，以使得数据发送间隔被控制到允许数据被有效地发送的适当的数值，由此达到高的吞吐量。
在无线通信方法和用于它的程序中，保持随机数范围的步骤例如可以由在后面描述的具体的实施例中的步骤S922或S924实现。根据随机数范围设置随机时间的步骤例如可以由步骤S911实现。仅仅当无线通信信道未被使用时计数从特定时间开始的随机时间的步骤例如可以由步骤S914实现。当随机时间的计数完成时经由无线通信信道发送数据的步骤例如可以由步骤S915实现。当在无线通信信道上发送的数据与另一个数据冲突时扩展随机数范围的步骤例如可以由步骤S917实现。计数特定时间和无论何时特定时间被计数时初始化随机数范围的步骤例如可以由步骤S924实现。
如上所述，本发明提供优点数据发送间隔被适当地控制以使得数据有效地发送，导致提高系统的总的吞吐量。
应当指出，按照本发明的任何实施例初始化竞争窗口的过程可被看作为包括一系列处理步骤的方法，并且该方法可以以使得计算机执行一系列处理步骤的程序的形式被实施。程序可被存储在贮存媒体中。
图1A和1B是显示按照本发明的实施例的通信系统的例子的图；图2A和2B是显示使用DCF(分布协调功能)的通信过程的图；图3是按照本发明的实施例的无线通信设备的功能性框图；图4是显示由按照本发明的实施例的无线通信设备执行的数据发送过程的流程图；图5是显示由按照本发明的实施例的竞争窗口控制器执行的竞争窗口初始化过程的流程图；图6是显示按照本发明的实施例的、初始化竞争窗口复位计数器的过程的流程图；图7是显示按照本发明的实施例的、在无线通信网上数据的流动的图；图8是按照本发明的实施例的无线通信设备的功能性框图；图9A到9C是显示由按照本发明的实施例的无线通信设备执行的信标发送过程的图；图10是显示按照本发明的实施例的信标的格式的例子的图；图11是显示由按照本发明的实施例的竞争窗口控制器执行的竞争窗口初始化过程的流程图；图12是显示按照本发明的实施例的、初始化竞争窗口复位计数器的过程的流程图；图13是按照本发明的实施例的无线通信设备的功能性框图；
图14A是显示按优先次序的发送时间段的位置的图，以及图14B是显示其中由按照本发明的实施例的无线通信设备发送数据的帧间隔的图；图15是显示由按照本发明的实施例的竞争窗口控制器执行的竞争窗口初始化过程的流程图；以及图16是显示按照本发明的实施例的、初始化竞争窗口复位计数器的过程的流程图。
具体实施例方式
下面结合附图参考实施例更详细地描述本发明。
第一实施例图1A和1B显示使用按照第一实施例的无线通信设备10的无线通信系统的例子。在图1A所示的例子中，使用基础结构网络。另一方面，在图1B所示的例子中，使用ad hoc网络。
在按照本实施例的无线通信系统中，可以使用允许通过使用无线LAN的短距离通信的各种不同的无线通信技术。具体的例子是UWB(超宽频带)通信技术、OFDM(正交频分复用)通信技术、和CDMA(码分多址)通信技术。
如图1A所示，基础结构网络系统包括用作接入点AP的无线通信设备，和位于其中无线电波可达到移动站的区域内的移动站(无线通信设备STA1，STA2等等)。其中从接入点AP发射的无线电波是可以接收的通信服务区域被称为BSS(基本服务组)，这相应于蜂窝系统中的小区。接入点被连接到诸如以太网(注册商标)的外部主干网络。接入点AP在适当的时间间隔发送被称为信标的控制信号。如果无线通信设备STA1或STA2检测到信标，则无线通信设备STA1或STA2认识到，在附近位置有接入点，并且无线通信设备STA1或STA2经由预定的过程建立与接入点AP的连接。
由接入点AP发送的信标包括被称为目标信标发送时间(TBTT)的参数，它把下一个信标将被发送的时间通知给无线通信设备STA1和STA2。当到达TBTT时，接入点AP执行信标发送过程，发送一个信标。通过接收这个信标，无线通信设备STA1和STA2可以知道下一个信标将被发送的时间。这允许无线通信设备STA1和STA2关断它们的发送/接收单元的电源，并成为睡眠模式，直至紧接的下一个TBTT到来为止，或直至在特定的数目的TBTT跳过后的TBTT到来为止。
另一方面，在诸如图1B所示的那样的ad hoc无线LAN系统中，不需要接入点，移动站(无线通信设备)STA1，STA2和STA3直接互相通信。在ad hoc通信系统中，在无线通信设备STA1，STA2和STA3之间进行协商后，自主地规定IBSS(独立基本服务组)。此后，在预定的时间间隔，在无线通信设备STA1，STA2和STA3之间进行协商后确定TBTT。另外，在IBSS中，无线通信设备STA1，STA2和STA3可以按需要关断用于发送/接收单元的电源，进入睡眠状态。在ad hoc通信系统中，无线通信设备STA1，STA2和STA3以将在第二和第三实施例中描述的方式发送信标。
在本实施例中，假设在基础结构或ad hoc无线网中，按照CSMA/CA(具有冲突避免的载波侦听的多址访问)方案执行媒体接入控制，这样，在网络媒体(空间)上发送的时序被适当地控制。CSMA/CA方案允许它接入DCF(分布协调功能)无线通信信道，而同时使得在帧(数据)之间发生冲突的概率最小化。
图2A和2B显示通过DCF进行的通信过程。在DCF通信中，将开始通信的无线通信设备在特定时间间隔执行载波侦听，检验在附近位置的另一个无线通信设备是否正在发送无线电波，即无线通信信道是否正被另一个无线通信设备使用。如果检验表示无线通信信道没有被使用，则无线通信设备开始通信。如图2A所示，载波侦听是在被称为帧内空间(IFS)的时间间隔期间执行的。帧内空间包括具有不同的长度的三种类型SIFS(短IFS)；PIFS(点协调功能IFS)；和DIFS(DCFIFS)。IFS的长度根据要被发送的数据的优先权来确定。
在DCF方案中，当发送正常数据时，使用其长度是所有的IFS类型中最长的DIFS。另一方面，当ACK(确认)信号被发送来通知发送设备数据被成功地接收时，使用其长度是所有的IFS类型中最小的SIFS。因此，有可能按照帧空间的长度确定数据的优先权。
PIFS是在IEEE 802.11标准中规定的任选的帧空间，被使用来在其中数据在集中控制下被发送的时间间隔内完成点协调功能。在集中控制下的数据发送，发送数据的权利只给予由接入点轮询的无线通信设备，因此基本上不发生数据冲突。因为PIFC的长度短于在DCF中使用的DIFS的长度，有可能把PIFC插入到DIFS。
图2A显示在基础结构模式下按照CSMA/CA方案发送数据的过程。在图2A所示的例子中，退避时间被使用来进一步减小发生数据冲突的概率。更具体地，通过使用退避时间进行数据发送的控制，以使得当多个无线通信设备具有要发送的数据时，各个无线通信设备首先在DIFS中和进一步在对于每个无线通信设备设置的以后的随机时间(即退避时间)内执行载波侦听操作，并且把发送数据的权利给予其退避时间是所有的无线通信设备中最早变为零的无线通信设备，由此避免数据冲突。
退避时间被给出为如下退避时间＝random()×时隙其中时隙是预定的单位时间，以及random()是在预定的范围(竞争窗口)内的随机的整数。
竞争窗口(CW)可以取在从最小值CWmin到最大值CWmax的范围内的整数值，即，Cwmin≤CW≤CWmax因为帧冲突等等，每次数据被重发时，竞争窗口按照以下公式指数地增加CW＝(Cwmin+1)×2n-1其中n是等于或大于0的整数，表示数据被重发的次数。也就是，每次数据被重发时竞争窗口被加倍。
在图2B所示的例子中，把2-时隙作为退避时间分配给无线通信设备STA1，以及把4-时隙分配给无线通信设备STA2和STA3。
在图2B所示的例子中，3个无线通信设备STA1，STA2和STA3在DIFS加上分配给各个无线通信设备的退避时间的时间期间执行载波侦听操作。在图2B所示的这个具体的例子中，因为被分配给无线通信设备STA1的退避时间是最短的，退避时间首先在由箭头(1)表示的时间点处变为0，因此无线通信设备STA1在三个无线通信设备中间首先得到发送数据的权利。在无线通信设备STA1发送数据到接入点AP的时间期间，无线通信信道处在繁忙状态，因此无线通信设备STA2和STA3并不减小分配给它的退避时间。结果，等于被分配给无线通信设备STA2和STA3的2时隙的退避时间被保持，直至下一个发送时序为止。
如果接入点AP接收从无线通信设备STA1发送的数据，则接入点AP在由箭头(2)表示的时间点处发送ACK信号到无线通信设备STA1，以便通知数据已被成功地接收。因为SIFS帧空间被应用来发送ACK信号，所以在ACK信号的发送完成之前不允许无线通信设备STA2和STA3发送数据到接入点AP。
在ACK信号从接入点AP到无线通信设备STA1的发送完成后，无线通信设备STA2和STA3在DIFS期间加上保持的退避时间(等于2时隙)期间执行载波侦听操作。结果，无线通信设备STA2和STA3确定无线通信信道是空闲的，并且无线通信设备STA2和STA3同时在由箭头(3)表示的时间点处发送数据到接入点AP。
结果，发生数据冲突，并且无线通信设备STA2和STA3不能接收来自接入点AP的ACK信号。因此，无线通信设备STA2和STA3执行重发操作。在重发操作时，无线通信设备STA2和STA3再次设置用于数据重发的退避时间。如上所述，每次如上所述地执行数据重发，竞争窗口被加倍。所以，无线通信设备STA2和STA3生成相同的随机数的概率随执行重发的次数增加而减小。在图2B所示的具体的例子中，把4-时隙作为退避时间重新分配给无线通信设备STA2，而把7-时隙作为退避时间重新分配给无线通信设备STA3。在这种情形下，无线通信设备STA2比起无线通信设备STA3更早地得到发送数据的权利，并且，无线通信设备STA2在由箭头(4)表示的时间点处发送数据到接入点AP。另一方面，无线通信设备STA3保持等于3时隙的剩余的退避时间，直至下一个发送时序为止。应当指出，如上所述，每次执行数据重发时被加倍的竞争窗口在适当设置的时间被初始化。
应当指出，数据以分组的形式被发送。如图10所示，每个分组在它的头部具有前导信号。通过检测前导信号，作出关于无线通信信道的使用状态的决定。
参考图3，下面描述按照本实施例的无线通信设备100的功能性配置的例子。无线通信设备100包括竞争窗口保持单元110、退避时间设置单元120、退避时间计数器130、发送单元140、接收单元150、竞争窗口控制器160、竞争窗口复位计数器170、和天线180。
竞争窗口保持单元110保持竞争窗口。退避时间设置单元120生成在由竞争窗口保持单元110保持的竞争窗口内的随机数，并且根据生成的随机数设置退避时间。
退避时间计数器130向下计数退避时间。退避时间计数器130根据作为载波侦听过程的结果检测的无线通信信道的使用状态减小退避时间或停止计数操作。更具体地，当无线通信设备是空闲时，随机数以时隙的单位被减小。另一方面，当无线通信信道是繁忙时，不执行退避时间的减小直至无线通信信道变为空闲为止。
当由退避时间计数器130计数的退避时间变为零时，发送单元140调制被存储在数据缓存器(未示出)中的数据，并且经由天线180在无线通信信道上发送最终得到的数据。
接收单元150执行在无线通信信道上的载波侦听，以确定无线通信信道是繁忙的还是空闲的，并且经由天线180接收从另一个无线通信设备100发送的数据。当接收单元150检测到由发送单元140发送的数据与由另一个无线通信设备发送的数据冲突时，接收单元150通知竞争窗口控制器160发生数据冲突。
竞争窗口复位计数器170计数预定的时间，以确定在预定的时间间隔初始化竞争窗口的时序。如果检测到预定的时间消逝，则竞争窗口复位计数器170通知竞争窗口控制器160预定的时间消逝。竞争窗口复位计数器170可被配置成向上计数器或向下计数器的形式。
竞争窗口控制器160控制由竞争窗口保持单元110保持的竞争窗口值。更具体地，如果竞争窗口控制器160被接收单元150告知发生数据冲突，则竞争窗口控制器160加倍由竞争窗口保持单元110保持的竞争窗口值。这导致由退避时间设置单元120所生成的随机数的范围的扩展，以及从而关于无线通信设备100被分配以等于被分配给另一个无线通信设备的退避时间的退避时间的概率的减小。结果，有可能减小发生数据冲突的概率。
如果竞争窗口控制器160被竞争窗口复位计数器170告知特定时间已消逝，则竞争窗口控制器160初始化由竞争窗口保持单元110保持的竞争窗口值。也就是，竞争窗口在由竞争窗口复位计数器170计数的特定时间间隔被周期地初始化，而不管是否接收到ACK信号。
下面说明按照本实施例无线通信设备100的操作。
首先，参考图4，描述按照本实施例的无线通信设备100的数据发送操作。当出现要被发送的数据时，退避时间设置单元120根据由竞争窗口保持单元110保持的竞争窗口生成随机数，并且根据随机数来设置退避时间(步骤S911)。
接收单元150执行载波侦听操作(步骤S912)。如果在步骤S912载波侦听过程的结果表示无线通信信道是繁忙的(即，如果对于步骤S913的回答是“是”)，则退避时间设置单元120再次设置退避时间(步骤S911)。另一方面，如果无线通信信道是空闲的(即，如果对于步骤S913的回答是“否”)，则退避时间一次被减小一个时隙(步骤S915)，直至由退避时间计数器130计数的退避时间变为零为止(即，直至对于步骤S914的回答是“是”为止)。
如果退避时间变为零(即，如果对于步骤S914的回答是“是”)，则应当被发送的数据由发送单元140以分组的形式发送(步骤S916)。当数据被发送时，接收单元150确定在无线通信信道上发送的数据是否与另一个数据冲突。如果在无线通信信道上检测到在数据之间的冲突(如果对于步骤S917的回答是“是”)，则竞争窗口控制器160加倍由竞争窗口保持单元110保持的竞争窗口值(步骤S918)。此后，根据加倍的竞争窗口，退避时间设置单元120再次设置退避时间(步骤S911)。上述的过程被重复执行，直至数据被成功地发送为止(即，直至对于步骤S917的回答变为“否”为止)。
接着，参考图5，下面描述按照本实施例的初始化竞争窗口的过程。应当指出，竞争窗口的初始化是在竞争窗口控制器160的控制下执行的。
首先，接收单元150根据接收信号确定在数据之间是否有冲突(步骤S921)。如果检测到在数据之间的冲突(即，如果对于步骤S921的回答是“是”)，则竞争窗口控制器160加倍由竞争窗口保持单元110保持的竞争窗口值(步骤S922)。然后，作出关于竞争窗口复位计数器170是否已计数特定时间的判断(步骤S923)。
另一方面，当没有检测到数据冲突时(即，如果对于步骤S921的回答是“否”)，则竞争窗口控制器160确定竞争窗口复位计数器170是否已计数特定时间(步骤S923)。如果竞争窗口复位计数器170已计数特定时间(即，如果对于步骤S923的回答是“是”)，则竞争窗口控制器160确定规定的时间已消逝，并且把由竞争窗口保持单元110保持的竞争窗口值复位到初始值(步骤S924)。如上所述，当发生数据冲突时，则竞争窗口控制器160加倍由竞争窗口保持单元110保持的竞争窗口值，并且无论何时特定时间已消逝时初始化竞争窗口值。
现在参考图6，说明竞争窗口复位计数器170的操作。图6显示按照本发明的、以向上计数器的形式被配置的竞争窗口复位计数器170的操作的流程图。要被计数的特定时间在竞争窗口复位计数器170中被设置。在特定时间达到之前(即，在对于步骤S931的回答变为“是”之前)，竞争窗口复位计数器174向上计数(步骤S932)。如果特定时间达到特定的设置值(即，如果对于步骤S931的回答是“是”)，则竞争窗口复位计数器170被初始化(步骤S933)。此后，竞争窗口复位计数器170重复地执行上述的过程。
由竞争窗口复位计数器170计数的特定时间可以根据在无线通信网上存在的无线通信设备100的数目被设置，这样，数据发送间隔根据在无线通信网上存在的无线通信设备100的数目被设置为适当的数值，以便增加无线通信网的总的吞吐量。表示被连接到无线通信网的无线通信设备100的数目的信息可被包括在从接入点AP发送的信标中，这样，每个无线通信设备100通过分析信标可以知道被连接到无线通信网的无线通信设备100的数目。
现在参考图7，说明在按照本实施例的无线通信网中的数据流动。这里，假设由各个无线通信设备STA1、STA2和STA3当前保持的竞争窗口值等于初始值CWmin，并且还假设对于无线通信设备STA1根据具有初始值CWmin的竞争窗口被设置的退避时间和对于无线通信设备STA2的退避时间等于2时隙。
如果应当被发送的数据出现在无线通信设备STA1和在无线通信设备STA2中，则过程如下地执行。在这个具体的情形下，因为当前设置的退避时间对于两个无线通信设备STA1和STA2是相等的，无线通信设备STA1和STA2在由箭头(1)表示的时间，确定它们得到发送数据的权利，因此它们发送数据到接入点AP。结果，在由箭头(1)表示的时间，发生数据冲突。为了重发数据，无线通信设备STA1和无线通信设备STA2加倍当前被设置为初始值CWmin的竞争窗口，并且复位退避时间。
如果假设对于无线通信设备STA1的退避时间被复位为4时隙，以及对于无线通信设备STA2的退避时间被复位为6时隙，则当退避时间减小了等于4时隙的一个数值时，即在由箭头(2)表示的时间，无线通信设备STA1比起无线通信设备STA2更早地得到发送权利，因此无线通信设备STA1发送数据到接入点AP。
在这种情形下，数据被成功地发送到接入点AP。如果接入点AP接收数据，则在SIFS中执行载波侦听后，在由箭头(3)表示的时间，接入点AP发送ACK信号到无线通信设备STA1。
在无线通信设备STA1成功发送数据后，如果应当被发送的数据出现在无线通信设备STA1、STA2和STA3中，则对于各个无线通信设备STA1、STA2和STA3的退避时间被如下地设置。对于无线通信设备STA1，根据加倍的竞争窗口(＝2×CWmin)把退避时间设置为例如5-时隙。另一方面，对于无线通信设备STA2的退避时间保持为2-时隙。对于无线通信设备STA3，根据具有初始值(CWmin)的竞争窗口把退避时间设置为例如3-时隙。
在这种情形下，无线通信设备STA2首先得到发送的权利，并且发送数据，然后无线通信设备STA3得到发送的权利。最后，无线通信设备STA1得到发送的权利。
在按照第一实施例的无线通信设备100(STA)，如上所述，不像其中竞争窗口值响应于接收到数据重发成功后的ACK信号被初始化的传统的技术，竞争窗口在由竞争窗口复位计数器170计数的特定时间间隔周期地初始化而不管由竞争窗口保持单元110保持的竞争窗口是否由于每次数据被重发时执行的加倍的结果具有大的数值。也就是，数据发送间隔根据业务量被适当地控制以使得数据被有效地发送，这导致系统的总的吞吐量的提高。
更具体地，当系统具有低的总的业务量时，数据冲突的概率是低的，因此用于每个无线通信设备100的退避时间根据具有接近于初始值的竞争窗口被设置。另一方面，当系统具有高的总的业务量时，经常发生数据冲突，并且每次执行数据重发时竞争窗口被加倍，用于每个无线通信设备100的退避时间根据最终得到的竞争窗口被设置。这使得对于多个无线通信设备100设置相同的退避时间的概率减小，因此使得数据冲突的概率减小。
在竞争窗口复位计数器170计数到特定时间之前，即使在数据重发成功后，仍旧保持扩展的竞争窗口。这使得在高的业务量条件下再次发生数据冲突的概率减小。
也就是，在竞争窗口复位计数器170计数到特定时间之前，用于无线通信设备100的竞争窗口即使在数据重发成功后接收到ACK时仍旧不进行初始化。因此，不像其中退避时间只对于数据重发已成功的无线通信设备根据初始的竞争窗口值被设置的传统的技术，无线通信信道在长时间内只被数据重发已成功的无线通信设备占用的概率是低的。这保证给予所有的无线通信设备以相等的使用网络的机会。
当无线通信网以使用UWB的无线LAN的形式被配置时，发送的数据信号具有在诸如约1GHz的非常宽的带宽内散布的频率分量，每个频率分量具有类似于噪声的非常小的幅度，因此花费很长的时间检测前导信号。所以，在某些情形下，在退避时间消逝后检测前导信号。在这种情形下，发生数据冲突的概率很高。在按照本实施例无线通信设备100中，如上所述，数据发送间隔被适当地控制，以使得避免数据冲突，并且数据以有效的方式被发送，这导致系统的总的吞吐量提高。这保证给予所有的无线通信设备以相等的使用网络的机会。
第二实施例现在描述本发明的第二实施例。在这个第二实施例中，假设使用包括诸如图1B所示的那样的无线通信设备200(STA)的ad hoc无线通信网。
首先，参考图8，描述按照第二实施例的无线通信设备(STA)200的功能性配置的例子。按照第二实施例的无线通信设备200包括竞争窗口保持单元210、退避时间设置单元220、退避时间计数器230、发送单元240、接收单元250、竞争窗口控制器260、信标生成/处理单元280、和天线290。竞争窗口保持单元210、退避时间设置单元220、退避时间计数器230、发送单元240、接收单元250和天线290在功能上与上述的按照第一实施例的竞争窗口保持单元110、退避时间设置单元120、退避时间计数器130、发送单元140、接收单元150、和天线180基本上相同的。因此以下的讨论将集中在信标生成/处理单元280和竞争窗口控制器260。
信标生成/处理单元280生成具有预定的格式的信标信号，它在附近的位置的无线通信设备200之间周期地交换。信标生成/处理单元280还具有分析从另一个无线通信设备200接收的信标信号的功能，以便检测在附近位置无线通信设备200的存在，并得到表示接收来自附近的无线通信设备200的信标的时序的信息。由信标生成/处理单元280生成的信标信号从发送单元240周期地发送。
正如在上述的第一实施例那样，竞争窗口控制器260控制由竞争窗口保持单元210保持的竞争窗口值。在第二实施例中，竞争窗口控制器260每次发送信标信号时初始化由竞争窗口保持单元210保持的竞争窗口。另外，在第二实施例中，无线通信设备200可包括类似于按照上述的第一实施例的竞争窗口复位控制器170的竞争窗口复位计数器270，这样，当竞争窗口复位计数器270计数到特定时间时，竞争窗口被初始化。也就是，当信标发送间隔太长时，竞争窗口在信标发送间隔的中间，由竞争窗口复位计数器270进行初始化。结果，竞争窗口被控制到适当的数值。
在以上的过程中，在无线通信网上存在的无线通信设备200的数目可以通过分析从其它无线通信设备200发送的信标而被检测，并且由竞争窗口复位计数器270计数的计数值可以根据在无线通信网上存在的无线通信设备200的数目被设置。应当指出，在无线通信网上存在的无线通信设备200的数目可以从在信标的NBOI区中描述的信息被确定，正如将在后面描述的。
接着，参考图9，说明由无线通信设备200执行的信标发送过程。在无线通信网上的每个无线通信设备200在预定的时间间隔发送信标，以便把无线通信设备200的存在通知其它无线通信设备。在以下的讨论中，假设信标发送间隔被设置为80毫秒，这是作为例子而不是限制。此后，信标发送间隔将被称为超帧。
在无线通信网上的无线通信设备200检验被包括在由其它无线通信设备发送的信标中的、与其它无线通信设备有关的信息，并且确定从无线通信设备200发送信标的时序。更具体地，无线通信设备200在那些可接收的信标的最长的时间间隔的正好中心或接近正好中心处开始发送信标，这样，在超帧中信标不与从其它存在的无线通信设备发送的信标发生冲突。
例如，当只有一个无线通信设备200，例如无线通信设备STA1，被连接到无线通信网时，无线通信设备STA1可以在任何时间开始发送信标B01，如图9A所示。
如果无线通信设备STA2参加到无线网中，则无线通信设备STA2从由无线通信设备STA1发送的信标B01检测到无线通信设备STA1的存在，并且无线通信设备STA2在由无线通信设备STA1发送的信标B01的时间间隔的中心处发送信标B02，如图9B所示。
如果再一个无线通信设备STA3参加到无线网中，并且接收到从无线通信设备STA1和STA2发送的信标B01和B02，则无线通信设备STA3在从信标B01的发送到信标B02的发送的时间间隔的中心处发送信标B03，如图9C所示。
如上所述，在无线通信网是的每个无线通信设备200控制发送信标的时序，这样，发送的信标不与在超帧中存在的其它信标发生冲突。如果每个无线通信设备200在由每个无线通信设备200检测的信标发送间隔的最长的信标发送间隔的正好或接近正好中心处发送信标，则信标发送时序被散布在超帧中，因此达到发送效率的提高。
下面参考图10描述信标的格式。首先，解释分组格式。在本实施例中，数据以分组的形式被发送。每个分组包括前导信号、头部部分、和有用负荷部分(PSDU(PHY服务数据单元))。
前导信号用来表示分组的存在，它以独特的字被描述。每个无线通信设备200可以通过检测从其它无线通信设备发送的信标的前导信号而确定无线通信信道是繁忙的还是空闲的。在头部部分，描述分组的属性、长度、发送功率、和物理层协议(PHY)(在多发送速率模式的情形下有用负荷发送速率)。有用负荷部分包括MAC头部和MSDU(MAC服务数据单元)。通常，数据以具有上述的格式的分组的形式被发送。
当信标被发送时，头部部分包括表示分组是信标的信息，以及有用负荷部分(PSDU)包括在信标上载送的主要信息(信标信息)。在图10所示的具体的例子中，信标信息包括TA(发射机地址)区，其中描述唯一地标识发射的无线通信设备的地址；TYPE(类型)区，其中描述信标的类型；TOI(TBTT偏移指示)区，其中描述在发送信标的超帧的时间间隔中的TBTT偏移值；NBOI(相邻的信标偏移信息)区，其中描述可以接收从相邻的无线通信设备发送的信标的时间；NBAI(相邻的信标活动性信息)区，其中描述表示由存在的无线通信设备当前接收的信标的发送时间；SERIAL区，其中描述被分配给在本超帧的时间间隔中发送的多个信标的本信标的独特的序列号；和TIM(业务量指示映射)区，其中表示从本无线通信设备发送的信标的目的地的信息。
更具体地，在信标信息的NBOI区中，描述了本无线通信设备可以接收从相邻的无线通信设备发送的信标的、在超帧中的时间位置(接收时间)。例如，当允许在一个超帧中放置16个信标时，信标可被接收的位置在NOBI区中以具有16比特的长度的位图的形式来表示，如图10所示。更具体地，本无线通信设备发送的正常的信标的发送时间作为参考被映射在NBOI区中第一比特，以及可由本无线通信设备接收的信标位置(接收时间)被映射在相应于相对于参考位置(从本无线通信设备发送的正常的信标发送时间)的相对位置的比特。也就是，“1”被写入到其中从本无线通信设备发送正常信标的参考位置和也被写入到其中可接收辅助信标的相对位置，以及相应于其它相对位置的其它比特被保持为0。
在图10所示的具体的例子中，在其中有多到16个无线通信设备0到F的通信环境下，在从无线通信设备0发送的信标的PSDU的NBOI区中，描述“1100000001000000”，以告知无线通信设备0可以接收来自无线通信设备1和无线通信设备9的信标。也就是，相应于其中可接收信标的相对位置的比特被标记为“1”，以及相应于其中不接收信标的相对位置的比特被指定为空格。因此，通过检查NBOI区，有可能检测在无线通信网上存在的无线通信设备的数目。在图10所示的具体的例子中，有三个无线通信设备，包括当前存在于无线通信网的无线通信设备自己。
下面说明按照第二实施例的无线通信设备200的操作。
参考图11，下面描述按照本实施例的、初始化竞争窗口的过程。由按照第二实施例的无线通信设备200执行的数据发送过程类似于由按照第一实施例的无线通信设备100执行的数据发送过程，因此这里省略对它们的重复的说明。应当指出，与竞争窗口的初始化有关的过程由竞争窗口控制器260进行控制。
首先，接收单元250根据经由通信信道接收的信号确定在数据之间是否有冲突(步骤S941)。如果由接收单元250检测到数据之间的冲突(即，对于步骤S941的回答是“是”)，则竞争窗口控制器260加倍由竞争窗口210保持单元保持的竞争窗口(步骤S942)。然后，作出关于竞争窗口复位计数器270是否已计数特定时间的判断(步骤S943)。
另一方面，当没有检测到数据冲突时(即，当对于步骤S941的回答是“否”时)，则竞争窗口控制器260确定竞争窗口复位计数器270是否已计数特定时间(步骤S943)。如果竞争窗口复位计数器270已计数特定时间(即，如果对于步骤S943的回答是“是”)，则竞争窗口控制器260把由竞争窗口保持单元210保持的竞争窗口值复位到初始值(步骤S944)。
即使在由竞争窗口复位计数器270计数的时间还没有到达设置的时间时(对于步骤S943的回答是“否”)，竞争窗口控制器260仍确定是否已发送信标(步骤S945)。如果信标已发送(对于步骤S945的回答是“是”)，则竞争窗口控制器260把竞争窗口复位到初始值(步骤S944)。
竞争窗口控制器260重复执行上述的过程，也就是，如果发生数据冲突，竞争窗口控制器260加倍由竞争窗口保持单元210保持的竞争窗口值，并且每次由竞争窗口复位计数器计数预定的时间时初始化竞争窗口值，而如果信标被发送，则竞争窗口控制器260初始化竞争窗口。
现在，参考图12，说明竞争窗口复位计数器270的操作。图12显示以向上计数定时器的形式配置的竞争窗口复位计数器270。当由竞争窗口复位计数器270向上计数到预定的时间时(对于步骤S951的回答是“是”)，竞争窗口复位计数器270被初始化(步骤S952)。
当由竞争窗口复位计数器270计数的数值还没有达到预定的数值时(对于步骤S951的回答是“否”)，如果信标被发送单元240发送(对于步骤S953的回答是“是”)，则竞争窗口复位计数器270被初始化。也就是，当由竞争窗口复位计数器270向上计数到预定的时间时(对于步骤S951的回答是“是”)，或当信标被发送时(对于步骤S953的回答是“是”)，竞争窗口复位计数器270被初始化(步骤S952)。
在按照第二实施例的无线通信设备200中，如上所述，不像其中竞争窗口值响应于接收到数据重发成功后的ACK信号被初始化的传统的技术，当由竞争窗口复位计数器270计数的特定时间到达预定的数值时或当信标被发送时，竞争窗口被初始化到初始值。也就是，数据发送间隔根据业务量被适当地控制以使得数据被有效地发送，这导致系统的总的吞吐量的提高。
第三实施例现在描述本发明的第三实施例。在按照第三实施例的无线通信设备300中，如图13所示，当在诸如以上参照第二实施例描述的那样的超帧中提供发送优先时间段(TPP)，以使得无线通信设备300在TPP期间具有发送数据的优先权时(见图14)，竞争窗口紧接在TPP之前被初始化。另外在这个第三实施例中，假设无线通信设备300是在ad hoc模式经由无线通信网互相通信的多个无线通信设备之一，在ad hoc模式中，每个无线通信设备发送具有按照DCF方案的预定的格式的信标。
参考图13，描述按照第三实施例的无线通信设备(STA)300的功能性配置的例子。按照第三实施例的无线通信设备300包括竞争窗口保持单元310、退避时间设置单元320、退避时间计数器330、发送单元340、接收单元350、竞争窗口控制器360、信标生成/处理单元380、发送优先权确定单元390、和天线400。竞争窗口保持单元310、退避时间设置单元320、退避时间计数器330、发送单元340、接收单元350、信标生成/处理单元380、和天线400在功能上分别与上述的按照第二实施例的竞争窗口保持单元210、退避时间设置单元220、退避时间计数器230、发送单元240、接收单元250、信标生成/处理单元280、和天线290基本上相同的。因此以下的讨论将集中在发送优先权确定单元390和竞争窗口控制器360。
根据由信标生成/处理单元380生成的信标，发送优先权确定单元390确定在超帧中TPP的时间位置，在该时间位置发送数据的优先权被给予无线通信设备300，并且发送优先权确定单元390把检测的TPP位置告知竞争窗口控制器360。如果发送数据的优先权被给予无线通信设备300，则竞争窗口控制器360初始化由竞争窗口保持单元310保持的竞争窗口。
另外，在这个第三实施例中，无线通信设备300可包括类似于按照上述的第一实施例的竞争窗口复位控制器170的竞争窗口复位计数器270，由此除了当发送数据的优先权被给予时，由竞争窗口控制器360执行的竞争窗口的初始化以外，当竞争窗口复位计数器370计数到特定时间时，也执行竞争窗口的初始化。也就是，当发送数据的优先权被给予无线通信设备300的时间间隔太长时，竞争窗口在时间间隔的中间，由竞争窗口复位计数器270进行初始化，由此由竞争窗口保持单元310保持的竞争窗口值被适当地控制。在以上的过程中，在无线通信网上存在的无线通信设备300的数目可以从其它无线通信设备200发送的信标的NBOI区中被检测，并且由竞争窗口复位计数器370计数的计数值可以根据在无线通信网上存在的无线通信设备300的数目被设置。
现在，参考图14，说明按照本实施例的媒体接入控制。
首先，参考图14A，说明TPP(发送优先时间间隔)。TPP是其中得到优先的发送权利的无线通信设备300被允许以短于其中允许其它无线通信设备发送数据的帧间隔的帧间隔发送数据的时间间隔。在图14A所示的例子中，只有在超帧的特定时间间隔中，TPP在信标B01、B02或B03被无线通信设备STA1、STA2或STA3发送后被给予无线通信设备STA1、STA2、或STA3。
如图14A所示，每个TPP紧接在信标B01、B02或B03被发送后立即开始，并且当预定的时间消逝时结束。基本上，TPP被相等地给予每个无线通信设备STA1、STA2和STA3，以使得每个无线通信设备STA1、STA2和STA3被允许在每个超帧中发送信标。在从被给予无线通信设备的TPP结束到另一个无线通信设备发送信标的时间的时间段，相等的发送机会被给予所有的无线通信设备STA1、STA2和STA3。因此，这个时间段被称为公平接入时间段(FAP)。在每个FAP中，媒体接入控制通过使用CSMA/CA技术等等以公平的方式被执行。
虽然在图14A所示的例子中，每个TPP紧接在信标发送后立即开始，但每个TPP的开始时间可被给出为不同的。例如，TTP可以被放置在相对于信标发送时间的特定的相对位置。例如，TPP可被放置在TBTT后480微秒的位置。总之，在按照本实施例的无线通信设备300中，发送优先权确定单元390确定被分配给无线通信设备300的在超帧中的TPP的位置，并且竞争窗口控制器360在被分配给无线通信设备300的TPP出现之前初始化由竞争窗口保持单元310保持的竞争窗口。
在图14A所示的具体的例子中，信标B01由无线通信设备STA1在超帧的开始处被发送，紧接在信标B01后面的特定时间段作为TPP被分配给无线通信设备STA1。在以后的直至无线通信设备STA2发送信标B02之前的时间段是FAP。同样地，紧接在信标B02被发送后，TPP被分配给无线通信设备STA2，以及FAP再次出现在从这个TPP的结束处到发送信标B03的时间之间的时间段。紧接在信标B03被发送后，TPP被分配给无线通信设备STA3。
在本实施例中，在每个TPP和每个FAP中，媒体接入控制如下地执行。首先，如图14B所示，定义了短的帧间间隔(SIFS(短IFS))和长的帧间间隔(LIFS(长IFS))。通常，把退避时间加到每个SIFS，也加到每个LIFS。另外，定义了比起LIFS更长的FIFS(远IFS)。帧间间隔的具体数值例如被给出为对于SIFS的8微秒，对于LIFS的16微秒，和对于FIFS的24微秒。应当指出，退避时间是由每个无线通信设备300的退避时间设置单元320根据由竞争窗口保持单元310保持的无线通信设备被设置的。
在每个FAP中，每个无线通信设备STA1、STA2和STA3在等于LIFS加上被分配给每个无线通信设备STA1、STA2和STA3的退避时间的时间间隔发送数据。因此，根据退避时间以与以上相对于图2，4和7描述的类似的方式执行媒体接入控制。如果数据被接收站成功地接收，则由接收站在相应于SIFS的间隔返回表示数据的成功接收的ACK信号到发送站。
另一方面，在每个TPP，如图14A所示，把优先发送权给予紧接在TPP之前发送信标的无线通信设备300。在每个TPP，其它的无线通信设备具有在等于FIFS加上被分配给每个无线通信设备的退避时间的帧间隔发送数据的机会。根据优先发送权被给予的无线通信设备300的状态，其它无线通信设备被允许在等于SIFS加上被分配给每个无线通信设备的退避时间的帧间隔发送数据。
例如，当优先发送权在TPP被给予发送信标B01的无线通信设备STA1时，其它无线通信设备被允许在如下面讨论的特定的帧间隔发送数据。得到优先发送权的无线通信设备STA1被允许在等于SIFS的帧间隔发送数据。无线通信设备STA1可以指定另一个无线通信设备，该无线通信设备是在与给予无线通信设备STA1的相同的TPP中被给予发送权利的。例如，当无线通信设备STA2被无线通信设备STA1指定时，无线通信设备STA2也被允许在原先被分配给无线通信设备STA1的TPP中在等于SIFS的帧间隔发送数据。
在这种情形下，在例如无线通信设备STA3具有要发送到无线通信设备STA1的数据的情形下，如果确定具有发送权利的无线通信设备STA1和无线通信设备STA2都没有数据要发送，则无线通信设备STA3被允许在等于SIFS加上被分配给无线通信设备STA3的退避时间的时间间隔发送数据。当具有发送权利的无线通信设备STA1和无线通信设备STA2都没有数据要发送时，无线通信设备STA3试图在等于FIFS加上被分配给无线通信设备STA3的退避时间的时间间隔接入无线通信信道。
在本实施例中，如上所述，当具有在TPP中发送数据的权利的无线通信设备300具有数据要发送时，无线通信设备300实践发送权利。然而，当具有在TPP中发送数据的权利的无线通信设备300没有数据要发送时，无线通信设备300放弃发送的权利，以及另一个无线通信设备可以得到发送的权利。
由每个无线通信设备300发送信标的时间以与第二实施例类似的方式被控制，以避免与由另一个无线通信设备300在超帧中发送的信标冲突。也就是，每个无线通信设备开始在这些可接收的信标的最长的时间间隔的正好或接近正好中心处发送信标。在超帧中，可以发送多个信标或类似的信号。在这种情形下，当信标或类似的信号从无线通信设备300被发送时，紧接在发送后的、具有预定的长度的时间段可以作为TPP被分配给发送信标的无线通信设备300。这允许它提供在超帧中的、供无线通信设备300使用的多个TTP。
下面说明按照第三实施例的无线通信设备300的操作。
参考图15，下面描述由无线通信设备300执行的初始化竞争窗口的过程。应当指出，如在上述的第一和第二实施例那样，与竞争窗口的初始化有关的过程由竞争窗口控制器360控制。
首先，接收单元350根据接收的信号确定在数据之间是否有冲突(步骤S961)。如果检测到在数据之间的冲突(即，如果对于步骤S961的回答是“是”)，则竞争窗口控制器360加倍由竞争窗口保持单元310保持的竞争窗口值(步骤S962)。然后，作出关于竞争窗口复位计数器370是否已计数特定时间的判断(步骤S963)。
在没有检测到数据冲突时的情形下(即，当对于步骤S961的回答是“否”)，竞争窗口控制器360确定竞争窗口复位计数器370是否已计数特定时间(步骤S963)。如果竞争窗口复位计数器370已计数特定时间(即，如果对于步骤S963的回答是“是”)，则竞争窗口控制器360把由竞争窗口保持单元310保持的竞争窗口值复位到初始值(步骤S964)。
即使在由竞争窗口复位计数器370计数的时间还没有达到预定的数值时(即，当对于步骤S963的回答是“否”时)，竞争窗口控制器360确定是否有优先发送权(步骤S965)。如果无线通信设备300得到优先发送权(即，如果对于步骤S965的回答是“是”)，则竞争窗口控制器360把由竞争窗口保持单元310保持的竞争窗口值复位到初始值(步骤S964)。
竞争窗口控制器360重复地执行上述的过程，即如果发生数据冲突，则竞争窗口控制器360加倍由竞争窗口保持单元310保持的竞争窗口值，并且每当由竞争窗口复位计数器计数到预定的时间时或当优先发送权被给予本无线通信设备300时初始化竞争窗口值。
现在参考图16，说明竞争窗口复位计数器370的操作。图16显示以向上计数定时器的形式被配置的竞争窗口复位计数器370的操作的流程图。
首先，确定由竞争窗口复位计数器370向上计数的数值是否达到预定的数值(步骤971)。如果向上计数的数值达到预定的数值(对于步骤S971的回答是“是”)，则竞争窗口复位计数器370被初始化(步骤S972)。
当由竞争窗口复位计数器370向上计数的数值未达到预定的数值(对于步骤S971的回答是“否”)，则发送优先权确定单元390确定本无线通信设备300是否得到优先发送权(步骤S973)。如果本无线通信设备300得到优先发送权(对于步骤S973的回答是“是”)，则竞争窗口复位计数器370被初始化(步骤S972)。如果本无线通信设备300没有优先发送权(对于步骤S973的回答是“否”)，则重复进行向上计数(步骤S974)，直至由竞争窗口复位计数器370向上计数的数值达到预定的数值为止(即，直至对于步骤S971的回答变为“是”为止)或直至本无线通信设备300得到优先发送权为止(即，直至对于步骤S973的回答变为“是”为止)。
在这个第三实施例中，如上所述，不像其中竞争窗口值响应于接收到在数据重发成功后的ACK信号被初始化的传统的技术，竞争窗口在由竞争窗口复位计数器170计数的数值达到预定的数值或在本无线通信设备得到优先发送权时被初始化。因此，无线通信设备被周期地初始化，这样，数据发送间隔根据系统的总的业务量被适当地控制以便达到系统的总的吞吐量的提高。
而且，因为竞争窗口在优先发送权被给予本无线通信设备300时被初始化，即使在数据在等于SIFS与退避时间的和值的间隔被发送时，仍旧有可能以高度有效的方式发送数据。
而且，因为无线通信设备在其中优先发送权被给予无线通信设备的TPP出现之前被初始化，在TPP后面的FAP中的退避时间根据具有初始值CWmin的竞争窗口被设置。然而，要被发送的数据已在TPP中被发送，即使退避时间被设置为小的数值，发生数据冲突的概率仍旧是低的，因此，系统可以具有高的总的吞吐量。
本领域技术人员应当看到，可以在属于所附权利要求或等价物的范围内，根据设计需要和其它因素作出各种不同的修改、组合、子组合和替换例。
权利要求
1.一种无线通信设备，包括随机数范围保持装置，用于保持随机数范围；随机时间设置装置，用于根据所述随机数范围设置随机时间；随机时间计数装置，用于仅仅当无线通信信道未被使用时计数从特定时间开始的随机时间；发送装置，用于在由所述随机时间计数装置进行的随机时间的计数完成时经由无线通信信道发送数据；时间计数装置，用于计数特定时间；和随机数范围控制装置，用于控制随机数范围以使得当由所述发送装置通过无线通信信道发送的数据与另一个数据冲突时，所述随机数范围被扩展，而当由所述时间计数装置计数到所述特定时间时，所述随机数范围被初始化。
2.按照权利要求1的无线通信设备，其中所述特定时间是根据在无线通信网上存在并经由无线通信信道进行通信的无线通信设备的数目被设置的。
3.一种无线通信设备，包括随机数范围保持装置，用于保持随机数范围；随机时间设置装置，用于根据所述随机数范围设置随机时间；随机时间计数装置，用于仅仅当无线通信信道未被使用时计数从特定时间开始的随机时间；信标信息生成装置，用于根据分布协调功能在预定的时间间隔生成信标信息，将该无线通信设备的存在通知给无线通信网中其它的无线通信设备；发送装置，用于在所述预定的时间间隔发送信标信息和当由所述随机时间计数装置进行的随机时间的计数完成时经由无线通信信道发送数据；和随机数范围控制装置，用于控制随机数范围以使得当由所述发送装置通过无线通信信道发送的数据与另一个数据冲突时，所述随机数范围被扩展，而当所述发送装置发送信标信息时，所述随机数范围被初始化。
4.按照权利要求3的无线通信设备，还包括用于计数特定时间的时间计数装置，其中当信标信息被发送时或当所述时间计数装置已经计数到所述特定时间时，所述随机数范围控制装置初始化所述随机数范围。
5.按照权利要求4的无线通信设备，其中当已经计数到所述特定时间时或当信标信息被发送时，所述时间计数装置被初始化。
6.按照权利要求4的无线通信设备，其中所述特定时间是根据在无线通信网上存在的其它的无线通信设备的数目被设置的。
7.按照权利要求6的无线通信设备，其中所述信标信息包括表示在无线通信网上存在的其它的无线通信设备的数目的信息。
8.一种适于根据分布协调功能在无线通信网上进行无线通信的无线通信设备，其中提供了发送优先时间段，在该时间段中，无线通信设备具有发送数据的优先权，还提供了公平接入时间段，在该时间段中，无线通信设备在数据发送方面与另一个无线通信设备有竞争，所述无线通信设备包括随机数范围保持装置，用于保持随机数范围；随机时间设置装置，用于根据所述随机数范围设置随机时间；随机时间计数装置，用于仅仅当无线通信信道未被使用时计数从特定时间开始的随机时间；发送装置，用于在由随机时间计数装置进行的随机时间的计数完成时在公平接入时间段中经由无线通信信道发送数据；和随机数范围控制装置，用于控制所述随机数范围以使得当由发送装置通过无线通信信道发送的数据与另一个数据冲突时，所述随机数范围被扩展，而当发送优先时间段被给予本无线通信设备时，所述随机数范围被初始化。
9.按照权利要求7的无线通信设备，还包括用于计数特定时间的时间计数装置，其中当发送优先间隔被给予本无线通信设备时或当所述时间计数装置计数到特定时间时，所述随机数范围控制装置初始化所述随机数范围。
10.按照权利要求9的无线通信设备，其中当所述特定时间已经被计数时或当发送优先间隔被给予本无线通信设备时，所述时间计数装置被初始化。
11.按照权利要求9的无线通信设备，其中所述特定时间是根据在无线通信网上存在的其它的无线通信设备的数目被设置的。
12.一种无线通信方法，包括以下步骤保持随机数范围；根据所述随机数范围设置随机时间；仅仅当无线通信信道未被使用时计数从特定时间开始的随机时间；当随机时间的计数完成时经由无线通信信道发送数据；当在无线通信信道上发送的数据与另一个数据冲突时扩展随机数范围；以及计数特定时间并且只要已经计数到所述特定时间就初始化所述随机数范围。
13.一种程序，使得计算机执行包括以下步骤的过程保持随机数范围；根据所述随机数范围设置随机时间；仅仅当无线通信信道未被使用时计数从特定时间开始的随机时间；当随机时间的计数完成时经由无线通信信道发送数据；当在无线通信信道上发送的数据与另一个数据冲突时扩展随机数范围；以及计数特定时间并且只要已经计数到所述特定时间被计数就初始化所述随机数范围。
14.一种无线通信设备，包括随机数范围保持单元，被配置来保持随机数范围；随机时间设置单元，被配置来根据所述随机数范围设置随机时间；随机时间计数单元，被配置来仅仅当无线通信信道未被使用时计数从特定时间开始的随机时间；发送单元，被配置来在由所述随机时间计数单元进行的随机时间的计数完成时经由无线通信信道发送数据；时间计数单元，被配置来计数特定时间；和随机数范围控制单元，被配置来控制所述随机数范围以使得当由发送单元通过无线通信信道发送的数据与另一个数据冲突时，随机数范围被扩展，而当由时间计数单元计数到特定时间时，随机数范围被初始化。
15.一种无线通信设备，包括随机数范围保持单元，被配置来保持随机数范围；随机时间设置单元，被配置来根据所述随机数范围设置随机时间；随机时间计数单元，被配置来仅仅当无线通信信道未被使用时计数从特定时间开始的随机时间；信标信息生成单元，被配置来根据分布协调功能在预定的时间间隔生成信标信息，将该无线通信设备的存在通知给无线通信网中其它的无线通信设备；发送单元，被配置来在所述预定的时间间隔发送信标信息和当所述随机时间计数单元进行的随机时间的计数完成时经由无线通信信道发送数据；和随机数范围控制单元，被配置来控制随机数范围以使得当由所述发送单元通过无线通信信道发送的数据与另一个数据冲突时，所述随机数范围被扩展，而当所述发送单元发送信标信息时，随机数范围被初始化。
全文摘要
本发明涉及无线通信设备、无线通信方法和程序。无线通信设备包括随机数范围保持单元，被配置来保持随机数范围；随机时间设置单元，被配置来根据随机数范围设置随机时间；随机时间计数单元，被配置来仅仅当无线通信信道未被使用时计数从特定时间开始的随机时间；发送单元，被配置来当由随机时间计数单元进行的随机时间的计数完成时经由无线通信信道发送数据；时间计数单元，被配置来计数特定时间；和随机数范围控制单元，被配置来控制随机数范围以使得当发送单元通过无线通信信道发送的数据与另一个数据冲突时，随机数范围被扩展，而当由时间计数单元计数到特定时间时，随机数范围被初始化。
文档编号H04W74/08GK1819538SQ20061000457
公开日2006年8月16日 申请日期2006年2月9日 优先权日2005年2月9日
发明者山县智成 申请人:索尼株式会社