专利名称：无线通信系统、干扰防止方法
技术领域：
本发明提供适合于在多个设备与协调器(coordinator)之间进行无线通信的无线通信网络中的、具有相互不同的物理层的2个以上的无线通信网络之间防止通信干扰的无线通信系统、干扰防止方法。
背景技术：
无线LAN (Local Area Network :局域网)与有线LAN相比具有如下等优点削减用于缆线的空间，以笔记本型个人计算机(笔记本PC)等为代表的便携终端能够不损坏其便携性地连接到LAN。并且，无线LAN自身也已高速化且廉价，因此，对无线LAN的实用化越发加速。根据这种背景，正在由IEEE (Institute of Electrical and ElectronicsEngineering :电气和电子工程师协会)进行无线LAN的标准化。 尤其在以无线LAN为代表的无线分组通信系统中，多个终端之间的无线资源竞争成为问题。为了避免该无线资源竞争，需要介质访问控制(MAC :Media Access Control)。作为该无线LAN中的MAC协议,提出了如下的CSMA (Carrier Sense Multiple Access :载波侦听多路访问)方式执行在终端发送分组前检测其它终端的载波的所谓载波侦听，在不能捕捉载波的情况下发送自身的分组。此外，还提出了相对于该CSMA方式进ー步附加避免分组冲突的构造的 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance 载波侦听多路访问/冲突避免)方式。该CSMA/CA方式是如下的系统在开始通信，从通信对方的无线节点接收到ACK(Acknowledge :确认)信号的回送的情况下,视作通信成功,在没有接收到ACK信号的情况下，视作产生了与其它无线节点的通信冲突，重新设置补偿时间并重新发送分组数据。尤其是近年来，该CSMA/CA方式依照IEEE802. 15. 4标准的情况变多。IEEE802. 15. 4标准是利用868MHz、915MHz和2. 45GHz附近的频率的无线通信，特别用于Zigbee (注册■商标)等面向家电的近距离通信。Zigbee (注册■商标)使用由IEEE802. 15. 4标准规定的PHY层和MAC层，对其上级的网络层、应用层进行了标准化。该Zigbee(注册商标)灵活运用IEEE802. 15. 4标准的特征，能够实现超低功耗化、小型化、低成本化。由此，IEEE802. 15. 4标准不但用于传感器网络，而且除了本地网络、办公室网络以及与佩戴于人体的各种医疗用设备的通信网络以外，将来作为用于实现泛在网络社会的关键技术也备受关注。在利用IEEE802. 15. 4标准的无线通信中，如图15所示，一般在控制网络7的NC(Network-Coordinator :网络协调器)71与多个ED (End Device :终端设备)72之间进行近距离无线通信。另外，作为该网络7的例子，可选择星型、树型、网格型等丰富多彩的网络形式。此外，在该利用IEEE802. 15. 4标准的无线通信中，采用使用了信标的所谓超帧结构。该超巾贞结构将信标间_分割成全部的ED 72都可访问的CAP (Contention AccessPeriod :竞争访问期间)、只有特定的ED 72可访问的CFP (Contention Free Period :无竞争期间)、以及全部的ED 72都禁止访问的Inactive期间。并且，CFP通过GTS (Guarantytime Slot :保证时隙)机理被七等分,能够分配给想优先进行通信的ED 72。作为以往的该利用IEEE802. 15. 4标准的无线分组通信系统，例如提出了专利文献1、2等。并且，作为将CSMA/CA方式中的分组冲突抑制到最小限度的技术，例如提出了专利文献3、4公开的技术。现有技术文献专利文献专利文献I日本特开2005-102218号公报专利文献2日本特开2008-026310号公报专利文献3日本特开2004-242204号公报专利文献4日本特开2006-197177号公报
发明内容
发明要解决的课题但是，例如图16所示，有时共存有2个以上的网络7ブ。网络7由NC 71和多个ED 72构成，网络7'由NC 71'和ED 72'构成，分别经由不同的物理层进行无线通信。但是，在这样共存有2个以上的网络7、7'的情况下，有时会相互产生通信干扰。即，网络7中的NC 71与ED 72之间的通信有时会由于另ー网络7'中的在NC 71,与ED72'之间进行的通信而受到干扰。这是因为，在发挥作为各个网络7、7'中的中央控制单元的作用的NC 71、NC 71,之间没有进行任何交換，分别相互忽视存在而经由独立的物理层进行无线通信。因此，在这种具有相互不同的物理层的2个以上的网络7、7'共存的无线通信系统中，构思出能够防止通信干扰的干扰防止方法的必要性尤其在近年来日益增高。实际上，为了防止这种通信干扰，需要在分别对网络7、7'进行控制的NC 71、NC71,之间，在通信开始前预先进行协商。该协商例如从NC 71将用于通知自身的存在的共存通知帧数据发送到NC 7Γ，NC 7Γ能够取得该共存通知帧数据而得知NC 71存在于同一空间内。并且，NC 71,能够进行用于在与NC 71之间防止通信干扰的控制。但是，NC7Γ不限于在与NC 71之间始终用相同的通信标准进行通信，因此，还存在不能接收或者不能读取从NC 71送来的共存通知帧数据的情况，依然还有不能防止通信干扰的问题。因此，本发明正是鉴于上述问题点而构思出的，其目的在于提供一种无线通信系统以及干扰防止方法，在具有相互不同的物理层的2个以上的无线通信网络共存，且上述各无线通信网络在多个设备与协调器之间进行无线通信的无线通信系统中，能够在上述无线通信网络之间防止通信干扰。用于解决课题的手段为了解决上述问题，在本发明的无线通信系统中具有相互不同的物理层的2个以上的无线通信网络共存，各上述无线通信网络在多个设备与协调器之间进行无线通信，其特征在于，一个无线通信网络中的协调器具有数据生成単元，其生成用于对其它无线通信网络的协调器通知自身的存在的共存通知帧数据；FEC编码器，其对由上述数据生成単元生成的共存通知帧数据进行编码，并且，将上述编码前的原数据作为源码数据插入到对该原数据进行上述编码后的数据，由此成为FEC数据；调制单元，其通过高斯频率调制方式(GFSK)或频率调制方式(FSK)对来自上述FEC编码器的FEC数据进行调制来作为调制波信号；以及发出单元，其将由上述调制单元生成的调制波信号发出到其它无线通信网络中的协调器。本发明的干扰防止方法在多个设备与协调器之间进行无线通信的无线通信网络中的、具有相互不同的物理层的2个以上的无线通信网络之间防止通信干扰，其特征在干，在一个无线通信网络中的协调器中具有如下步骤数据生成步骤，生成用于对其它无线通信网络的协调器通知自身的存在的共存通知帧数据；FEC编码步骤，对在上述数据生成步骤中生成的共存通知帧数据进行编码，并且，将上述编码前的原数据作为源码数据插入到对该原数据进行上述编码后的数据，由此成为FEC数据；调制步骤，通过高斯频率调制方式(GFSK)或频率调制方式(FSK)对在上述FEC编码步骤中生成的FEC数据进行调制来作为调制波信号；以及发出步骤，将在上述调制步骤中生成的调制波信号发出到其它无线通信网 络中的协调器，在其它无线通信网络中的协调器中，接收从上述一个无线通信网络中的协调器发出的调制波信号，通过对接收到的上述调制波信号进行解调来取得上述共存通知帧数据，进行用于在与上述一个无线通信网络之间防止通信干扰的控制。发明效果根据由上述结构构成的本发明，即使在多个协调器之间不是始终以同一通信标准进行通信，也从ー个协调器送出GFSK调制波信号Uresm,因此，只要能够在对方侧的协调器中提取中心频率不同的高斯波形，就能够对共存通知帧数据进行解码。此外，在对方侧的协调器没有安装解码器的情况下，能够通过读取插入的源码数据，对共存通知帧数据进行解码。
图I是示出应用了本发明的无线通信系统的结构例的图。图2是示出共存通知帧数据的结构例的图。图3是示出在应用了本发明的无线通信系统中应用的协调器的模块结构图。图4是示出FEC编码器的模块结构的图。图5是示出从输入数据到生成FEC数据的例子的图。图6是示出前导码的结构例的图。图7是示出GFSK调制部的更详细的模块结构的图。图8是示出在GFSK调制部中生成的GFSK调制波信号u,esni的例子的图。图9是示出在应用了本发明的无线通信系统的通信中使用的超帧结构的图。图10是用于说明应用了本发明的干扰防止方法的图。图11是用于说明应用了本发明的干扰防止方法的另ー图。图12是示出实际的用于干扰防止的过程的流程图。图13是用于说明不采用超帧结构的系统中的干扰防止方法的图。图14是示出实际的用于干扰防止的过程的另一流程图。图15是示出以往的由NC和多个ED构成的无线通信系统的图。图16是用于说明现有技术的问题点的图。
具体实施例方式以下，參照附图详细说明本发明的实施方式。图I示出应用了本发明的无线通信系统I的结构例。该无线通信系统I由2个无线通信网络10a、10b构成。无线通信网络IOa具有多个设备2a、和控制整个网络的协调器3a。此外，无线通信网络IOb具有多个设备2b、和控制整个网络的协调器3b。在上述图I所示的无线通信系统I中，只是例示了由2个无线通信网络10a、10b构成的情況，但是不限于此，也可以由3个以上的无线通信网络10构成。这些无线通信网络10例如是基于IEEE802. 15. 4g标准的PAN (Personal AreaNetwork :个人局域网)。另外，无线通信网络10不限于图I所示的星型，还可以应用树型或网格型等任何的网络形式。 设备2例如由以笔记本型个人计算机(笔记本PC)或移动电话等为代表的各种便携信息終端等构成。设备2至少在WPAN中能够与协调器3之间进行无线分组通信，进而经由协调器3与其它设备2之间进行无线分组通信。协调器3同样可以与上述便携信息終端设为相同结构。该协调器3发挥作为中央控制单元的作用。并且，该协调器3取得从设备2发送来的信标，并且为了使设备2分别连接到WPAN，发挥使这些设备相互同步化的作用。这2个无线通信网络10a、IOb分别经由独自的物理层在协调器3与设备2之间进行无线通信。这意味着，这2个无线通信网络10a、10b经由相互不同的物理层进行协调器3与设备2之间的无线通信。应用了本发明的无线通信系统I为了防止无线通信网络10a、10b之间的通信干扰，在分别对无线通信网络10a、IOb进行控制的协调器3a、3b之间，在通信开始前预先进行协商。该协商例如是从协调器3a将用于通知自身的存在的共存通知帧数据发送到协调器3b，协调器3b能够取得该共存通知帧数据而得知协调器3a存在于同一空间内。图2示出了该共存通知帧数据的结构例。该共存通知帧数据的格式结构例中，对用于通知其存在的帧头51附加有效负载部52，进而在该有效负载部52的终端附加作为帧尾的 FCS (Frame Check Sequence :巾贞校验序列)53。在有效负载部52内，包含协调器3写入2个共存通知区域的间隔的区域61、写入2个信标的间隔的区域64。此外，在该有效负载部52中，还包含写入对共存通知区域61与后续的共存通知帧数据之间的间隔进行补偿的补偿时间的区域62、以及接着该区域62写入用于控制物理层的信息的区域63。这种共存通知帧数据经过协调器3内的图3所示的各结构要素发出。协调器3具有数据生成部31、与该数据生成部31连接的FEC (Forward ErrorCorrection :前向纠错)编码器32、被提供来自FEC编码器32的输出信号的加扰器33、与加扰器33连接的GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying :高斯频移键控)调制部34和发出来自GFSK调制部的输出信号的天线35。数据生成部31生成由上述帧结构构成的共存通知帧数据ル。将由该数据生成部31生成的帧数据Ur发送到FEC编码器32。FEC编码器32对该发送来的共存通知帧数据进行编码，或者仅输出源码数据。图4示出了进行编码时的FEC编码器32的结构例。
FEC编码器32按照输入的共存通知帧数据A中的各个数据比特依次实施编码，具有4个串联结合的延迟元件92a 92d、2个加法器91a、91b和尾部比特插入部93。延迟元件92a 92d最初被设定为零。从加法器91a向第I延迟元件92a提供数据比特。加法器91a按照各个数据比特对来自延迟元件92a、92b、92d的输出比特进行合计并将其输出。加法器91b对来自加法器91a、延迟元件92c、92d的输出比特进行合计。此外，将来自各延迟元件92a 92d的输出送出至尾 部比特插入部93。将来自该尾部比特插入部93的输出Ti送出到加法器91a中的输入端侧，并附加到A的最末尾。表I示出来自该延迟元件92a 92d的输出、和来自尾部比特插入部93的输出T1-T4 的一例。表I
D1 D2 D3 D4T1 T2 T3 T4
0 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 1 0 0 00 1 0 0 0 1 0 0110 0 110 00 0 10 10 101 0 1 0 0 0 1 00 110 11101110 0 110
00 0 1 1 1 0 110 0 1 0 10 10 10 1 10 0 11 1 0 1 0 0 0 10 0 11 0 11110 11 11110 111 0 0 111111 10 11以数据流的形式向该FEC编码器32提供来自数据生成部31的共存通知帧数据ι^。FEC编码器32在对该数据流进行编码时，用编码率n/k进行编码。此处所说的η是不进行编码的源码数据的比特数，k是实际上进行编码的比特数。在不进行编码的情况下，n/k=l。下面，对将该编码率n/k设为O. 5的情况进行说明。在该FEC编码器32中，通过经由FEC编码器32对输入的作为共存通知帧数据A的输入数据ai进行编码来生成FEC数据Ure。将输入数据Bi送出到加法器91a，并且直接设为部分输出数据A。该部分输出数据Bi将作为原数据的输入数据Bi直接设为源码数据。并且，送出到加法器91a的输入数据ち被FEC编码器32进行编码的结果是，从加法器91b输出部分输出数据h。在如图5所示输入数据ち是由( . . . )这4个比特构成的数据的情况下，部分输出数据Si为(a。、a” a2、a3),部分输出数据IDi为(t^、b2、b3)。最终输出的FEC数据Ure为(a” b0, B1, bp a2、b2、a3、b3)。该FEC数据如下生成对共存通知帧数据(输入数据A)进行编码来设为部分输出数据bi;将编码前的原数据ai设为部分输出数据ち(源码数据A)，并插入到对该原数据ち进行编码后的部分输出数据Iv将该FEC数据Um送出 到加扰器33。加扰器33对该FEC数据Uie的比特进行加扰。该加扰器33在FEC数据Uie的各比特与随机码之间，进行所谓异或(XOR)处理。下面，在将该随机码设为P吋，该加扰器33中的加扰处理用Ums= (Ure)XOR (P)表示。另外，该加扰器33的结构不是必需的，可以省略。GFSK调制部34对从加扰器输出的FEC数据Ums和前导码进行GFSK调制。也可以基于频率调制方式(FSK)进行调制而替代进行该GFSK调制。图6示出了该前导码的例子。前导码由同步比特和SFD(Start Frame Delimiter 起始帧分界符)构成。在该SFD中记述戈莱码。同样在图6中示出a戈莱码、b戈莱码的例子。如图7所示，首先将附加有前导码的FEC数据送出到过采样部96。过采样部96对该FEC数据u,es进行过采样，并将其提供给高斯滤波器97、或直接提供给FSK98。高斯滤波器97将该输入的FEC数据u,es频带限制成高斯波形状，FSK调制部98对其实施FSK调制，生成GFSK调制波信号u,esm。将从FSK调制部98输出的GFSK调制波信号u,esm送出到天线35。图8示出了在该GFSK调制部98中生成的GFSK调制波信号u,esm的例子。夹着频率f生成2个高斯形状的波形。ー个波形的中心频率为f+Af，另ー个波形的中心频率为f- Af0在数据比特为“I”的情况下，分配f+Af的高斯形状，在数据比特为“O”的情况下，分配f 一 Af的高斯形状，并且也可以与之相反。天线35发出该GFSK调制波信号 !_π。在协调器3a的附近存在协调器3b的情况下，能够在协调器3b侧接收从协调器3a的天线35发出的GFSK调制波信号 !_π。经由天线等接收到这种GFSK调制波信号Uresm的另ー协调器3b通过对该GFSK调制波信号Uresm进行解调并解码来取得共存通知帧数据。并且，进行用于在与一个无线通信网络IOa之间防止通信干扰的控制。另外，在接收到该GFSK调制波信号Uiesm的另ー协调器3b侧没有安装解码器的情况下，可以通过读取插入的源码数据Bi，取得共存通知帧数据。由此，即使在协调器3之间不是始终以同一通信标准进行通信，由于本发明从ー个协调器3a送出GFSK调制波信号uMsm，因此，只要能够在对方侧的协调器3b中提取中心频率不同的高斯波形，就能够对共存通知帧数据进行解码。此外，在对方侧的协调器3b没有安装解码器的情况下，能够通过读取插入的源码数据ai;对共存通知帧数据进行解码。因此，在应用了本发明的无线通信系统I中，在对方侧的协调器3b中能够以较高的概率对来自一个协调器3a的GFSK调制波信号Uiesm进行解码，从而能够防止相互的通信干扰。作为用于防止相互的通信干扰的处理，可以在与对方侧的协调器3之间进行同步并且开始与设备2进行通信，或者进行通信的中止。并且，还可以用空的信道与其它设备2开始通信。例如图9所示，应用了本发明的无线通信系统I采用使用了信标21的所谓超帧结构。超帧在信标21后具有CAP (Contention Access Period :竞争访问期间)22和CFP(Contention Free Period :无竞争期间)23。2个信标21之间的时间与超巾贞的周期无关地被分成预定数量的时隙。另外，在该超帧结构中，将构成CFP 23的时隙数设为可变，将构成CAP 22的时隙数设为固定。CAP 22是全部设备2都可访问的期间，CFP 23是只有特定的设备2可访问的期间。并且，在应用了本发明的无线通信系统中，协调器3依次发出用于通知自身的存·在的共存通知信号(CB)27。该CB 27可以构成为所谓信标，也可以构成为由多帧构成的通常的信号。例如作为物理层，CB 27可以基于以下等的物理层的各规格用数字信号对正弦波进行调制的作为频率转换式调制方式的FSK (Frequency Shift Keying :频移键控)、作为正交频分复用方式的 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing :正交频分复用)和作为直接扩频方式的DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum直接序列扩频)。表2示出该CB 27的物理层中的各參数的一例。表2
权利要求
1.一种无线通信系统，在该无线通信系统中具有相互不同的物理层的2个以上的无线通信网络共存，各上述无线通信网络在多个设备与协调器之间进行无线通信，其特征在干， 一个无线通信网络中的协调器具有 数据生成単元，其生成用于对其它无线通信网络的协调器通知自身的存在的共存通知帧数据； FEC编码器，其对由上述数据生成単元生成的共存通知帧数据进行编码，并且，将上述编码前的原数据作为源码数据插入到对该原数据进行上述编码后的数据，由此成为FEC数据； 调制单元，其通过高斯频率调制方式(GFSK)或频率调制方式(FSK)对来自上述FEC编码器的FEC数据进行调制来作为调制波信号；以及 发出单元，其将由上述调制单元生成的调制波信号发出到其它无线通信网络中的协调器。
2.根据权利要求I所述的无线通信系统，其特征在干， 一个无线通信网络中的协调器还具有对从上述FEC编码器输出的FEC数据的比特进行加扰的加扰器， 上述调制单元通过GFSK或FSK对从上述加扰器输出的FEC数据进行调制。
3.根据权利要求I或2所述的无线通信系统，其特征在干， 其它无线通信网络中的协调器具有接收单元，该接收単元接收从上述一个无线通信网络中的协调器的上述发出单元发出的GFSK调制波信号， 其它无线通信网络中的协调器通过对接收到的上述调制波信号进行解调来取得上述共存通知帧数据，进行用于在与上述一个无线通信网络之间防止通信干扰的控制。
4.根据权利要求3所述的无线通信系统，其特征在干， 其它无线通信网络中的协调器在没有安装解码器的情况下，通过读取上述源码数据来取得上述共存通知帧数据。
5.一种协调器，该协调器是在权利要求I 4中的任意一项所述的无线通信系统中使用的、上述一个无线通信网络中的协调器。
6.一种干扰防止方法，在多个设备与协调器之间进行无线通信的无线通信网络中的、具有相互不同的物理层的2个以上的无线通信网络之间防止通信干扰，其特征在干， 在一个无线通信网络中的协调器中具有如下步骤 数据生成步骤，生成用于对其它无线通信网络的协调器通知自身的存在的共存通知帧数据； FEC编码步骤，对在上述数据生成步骤中生成的共存通知帧数据进行编码，并且，将上述编码前的原数据作为源码数据插入到对该原数据进行上述编码后的数据，由此成为FEC数据； 调制步骤，通过高斯频率调制方式(GFSK)或频率调制方式(FSK)对在上述FEC编码步骤中生成的FEC数据进行调制来作为调制波信号；以及 发出步骤，将在上述调制步骤中生成的调制波信号发出到其它无线通信网络中的协调器， 在其它无线通信网络中的协调器中，接收从上述一个无线通信网络中的协调器发出的调制波信号， 通过对接收到的上述调制波信号进行解调来取得 上述共存通知帧数据，进行用于在与上述一个无线通信网络之间防止通信干扰的控制。
全文摘要
防止具有相互不同的物理层的2个以上的无线通信网络之间的通信干扰。在具有相互不同的物理层的2个以上的无线通信网络共存，各无线通信网络在多个设备与协调器之间进行无线通信的情况下，一个无线通信网络(10a)中的协调器(3a)生成用于对其它无线通信网络(10b)的协调器(3b)通知自身的存在的共存通知帧数据，对生成的共存通知帧数据进行编码，并且，将上述编码前的原数据作为源码数据插入到对该原数据进行上述编码后的数据，由此成为FEC数据，利用高斯频率调制方式(GFSK)对该FEC数据进行调制来作为GFSK调制波信号，将该GFSK调制波信号发出到其它无线通信网络(10b)中的协调器(3b)。
文档编号H04W84/10GK102668615SQ20108005916
公开日2012年9月12日 申请日期2010年12月15日 优先权日2009年12月25日
发明者儿岛史秀, 原田博司, 岑景贤, 船田龙平 申请人:独立行政法人情报通信研究机构