专利名称：无线网络系统中的同步设备和方法
技术领域：
本发明涉及无线网络系统中的同步设备和方法。更具体地，本发明涉及当各个节点具有不同时钟值时并且当节点间距离彼此不同时、考虑取决于节点之间的距离的传播延迟的同步方法。
背景技术：
无线网络系统主要使用一种利用传送信标的节点的时间信息与该节点执行同步的方法。该同步方法基于其中每一节点位于容许范围(即，节点间距离类似或者存在小传播延迟)内的情况。因此，存在对于以下同步方案的需求，该同步方案考虑传播延迟，该传播延迟取决于在它们之间按照不同距离安排节点的情况下的节点之间的距离、以及在分布拓扑的情况下的节点的时钟值之间的差别。另外，还没有定义在应用正交频分复用(OFDM)的情况下的同步方法，并由此也需要该同步方法。
发明内容
已努力作出本发明，以提供无线网络系统中的同步设备和方法，所述同步设备和方法具有当各个节点具有不同时钟值时并且当节点间距离彼此不同时可应用的优点。本发明的目的是提供当使用OFDM时可应用的同步方法和设备。根据本发明的示范实施例，提供了一种在无线网络系统中同步节点的接收时间的方法。该同步方法包括估计该节点和与该节点的一跳对应的多个邻居节点之间的传播延迟；和请求具有最小传播延迟的邻居节点和具有最大传播延迟的邻居节点中的至少一个邻居节点改变其信号传送时间。所述请求至少一个邻居节点的步骤可包括当该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的差大于一个码元的循环前缀(CP)的长度时，请求所述至少一个邻居节点改变其信号传送时间。所述请求至少一个邻居节点的步骤可包括请求具有该最小传播延迟的邻居节点延迟其信号传送时间。所述请求至少一个邻居节点的步骤可包括请求具有该最大传播延迟的邻居节点提前其信号传送时间。所述请求至少一个邻居节点的步骤可包括请求具有该最小传播延迟的邻居节点延迟其信号传送时间，并请求具有该最大传播延迟的邻居节点提前其信号传送时间。所述请求至少一个邻居节点的步骤可包括检查在该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的范围内是否存在快速傅立叶变换(FFT)开始点；当不存在该FFT开始点时，从所述多个邻居节点中排除具有最小传播延迟的邻居节点和具有最大传播延迟的邻居节点中的至少一个邻居节点，直到在该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的范围内存在该FFT开始点为止；并请求所排除的邻居节点改变其信号传送时间。该同步方法可进一步包括当所述至少一个邻居节点拒绝该传送时间改变请求时，在预定时间中测量干扰量；和当所测量的干扰量超出预定参考值时，强制命令所述至少一个邻居节点改变其信号传送时间。所述估计传播延迟的步骤可包括通过与所述多个邻居节点的测距过程来计算该特定节点和所述多个邻居节点之间的往返 延迟，并根据所述往返延迟来估计所述传播延迟。根据本发明另一示范实施例，提供了一种用于在无线网络系统中同步节点的传送时间的方法。该同步方法包括估计该节点和与该节点的一跳对应的多个邻居节点之间的传播延迟；和请求具有最小传播延迟的邻居节点和具有最大传播延迟的邻居节点中的至少一个邻居节点改变其信号接收时间。所述请求至少一个邻居节点的步骤可包括请求具有该最小传播延迟的邻居节点延迟其信号接收时间，并请求具有该最大传播延迟的邻居节点提前其信号接收时间。所述请求至少一个邻居节点的步骤可包括检查在该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的范围内是否存在传送开始点；当不存在FFT开始点时，从所述多个邻居节点中排除具有最小传播延迟的邻居节点和具有最大传播延迟的邻居节点中的至少一个邻居节点，直到在该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的范围内存在该传送开始点为止；和请求所排除的邻居节点改变其信号接收时间。根据另一示范实施例，提供了一种用于在无线网络系统中同步节点的设备。该同步设备包括延迟估计单元、接收同步单元和传送同步单元。该延迟估计单元估计该节点和与该节点的一跳对应的多个邻居节点之间的传播延迟。该接收同步单元使用所述多个邻居节点的传播延迟，来请求具有最小传播延迟的邻居节点和具有最大传播延迟的邻居节点中的至少一个邻居节点改变其信号传送时间。该传送同步单元使用所述多个邻居节点的传播延迟，来请求具有最小传播延迟的邻居节点和具有最大传播延迟的邻居节点中的至少一个邻居节点改变其信号接收时间。
图I图示了根据本发明示范实施例的无线网络系统；图2示出了根据本发明示范实施例的帧结构；图3示出了 OFDM码元结构；图4图示了根据本发明示范实施例的设置FFT开始点的方法；图5图示了根据本发明示范实施例的无线网络系统的拓扑配置；图6是图示了根据本发明第一示范实施例的无线网络系统中的同步方法的流程图7和8是分别图示了根据本发明第一和第二示范实施例的改变传送时间的过程的流程图；图9图示了根据本发明示范实施例的帧之间的传送间隔；图10和11图示了根据本发明示范实施例的改变传送时间的方法；图12是图示了根据本发明第二示范实施例的无线网络系统中的同步方法的流程图；图13是图示了根据本发明第三示范实施例的无线网络系统中的同步方法的流程图；图14图示了根据本发明示范实施例的通过测距处理来估计信号延迟值的方法；和 图15是根据本发明示范实施例的同步设备的框图。
具体实施例方式在以下详细描述中，简单地作为图示而已示出和描述了本发明的仅某些示范实施例。如本领域技术人员将认识到的，可以按照各种不同方式来修改所描述的实施例，而全部不脱离本发明的精神或范围。因此，这些图和描述应被看作本质上示意性的而不是限制性的。相同的附图标记在说明书中始终指定相同的元件。在整个说明书和权利要求中，除非进行了相反的明显的描述，词语“包括(comprise)”以及诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”的变型将被理解为暗指包括所阐明的元件但是不排除任何其他元件。将参考附图来详细解释根据本发明示范实施例的无线网络系统中的同步设备和方法。图I图示了根据本发明示范实施例的无线网络系统。根据本发明示范实施例的无线网络系统是其中在构成网络(诸如，无线网状(mesh)网络或移动特别网络)的节点之间执行通信的网络系统。图I示出了作为本发明的示范实施例所应用到的无线网络系统的其中多个节点执行多跳通信的特别网络。参考图1，该特别网络可包括多个节点。每一节点可与邻居节点执行通信。邻居节点意味着位于每一节点附近的节点。可以在每一节点和邻居节点之间建立逻辑链路，并且可通过该链路交换数据。每一节点可使用OFDM与邻居节点通信，并还使用其中多个节点共享OFDM中的副载波的正交频分多址(OFDMA)与邻居节点通信。图2示出了根据本发明示范实施例的巾贞结构,而图3示出了 OFDM码元结构。图4图示了根据本发明示范实施例的设置FFT开始点的方法。构成无线网络的节点可使用图2中所示的帧进行通信。参考图2, —个巾贞包括前导码和多个OFDM码兀。前导码位于帧的头部，并可包括具有重复特性的短训练序列和长训练序列。每一 OFDM码元包括拷贝每一 OFDM码元的后一半的循环前缀(CP)、和数据。参考图3，CP起到用于两个连续OFDM码元之间的码元间干扰(ISI)或载波间干扰(ICI)的保护间隔的作用。CP时间段Tcp包括信道时间段Tc和空闲ICI时间段Tf。Tcp代表CP时间段的长度，并且Tc和Tf分别表示信道时间段和空闲ICI时间段的长度。在OFDM中，接收信号的接收节点执行快速傅立叶变换(FFT)以将时域信号变换为频域信号。接收节点可以执行离散傅立叶变换(DFT)以将时域信号变换为频域信号。当执行FFT时，FFT开始点对应于CP时间段Tcp的结束点，如图3中所示。然而，即使由于CP而在空闲ICI时间段Tf中设置FFT开始点，干扰也不影响信号恢复，因为执行根据信道估计的校正。换言之，即使当在空闲ICI时间 段Tf中设置FFT开始点时，也维持作为OFDM的属性的频域中的副载波间正交性。当在CP时间段Tcp的信道时间段Tc中设置FFT开始点时，由于信道的多径特性使得前一码元经受ISI，从而生成ICI。然而，ICI的影响是不显著的。然而，当在CP时间段Tcp之外设置FFT开始点时，由于前一码元或后一码元的ISI而生成ICI，并且ICI的影响可变得严重。换言之，当在CP时间段Tcp之外设置FFT开始点时，不维持频域中的副载波间正交性。例如，如果使用OFDMA中的不同副载波从多个传送节点b3、c4、c2和d3接收信号的接收节点设置FFT开始点，如图4中所示，则对于传送节点b3、c4和c2的信号维持副载波间正交性，并由此这些信号不影响其他副载波，因为FFT开始点被设置在传送节点b3、c4和c2的信号的空闲ICI时间段Tf中。由于在传送节点d3的信号的信道时间段Tc中设置FFT开始点，所以ICI影响其他副载波。然而，由于FFT开始点属于信号的CP时间段Tcp，所以ICI的影响不显著。换言之，FFT开始点需要基于传送节点之一而被设置在所有传送节点的空闲ICI时间段Tf中，以便允许接收节点在没有干扰的情况下接收所有传送节点的信号。另外，为了减轻向接收节点施加的干扰，必须在一个传送节点的CP时间段Tcp中接收所有传送节点的信号。S卩，当接收节点将作为到达接收节点的第一信号的传送节点(例如，b3)的信号的开始点设置为FFT开始点时，仅仅当满足接收来自传送节点b3的信号的时间Tb3、与接收作为到达接收节点的最后信号的来自传送节点d3的信号的时间Td3之间的差、比空闲ICI时间段Tf的长度或CP时间段Tcp的长度短的条件时，接收节点不经受干扰或经受较少干扰。接下来，将参考图5到15对在使用OFDM或OFDMA的无线网络系统中同步节点的方法给出详细描述。图5图示了根据本发明示范实施例的无线网络系统的拓扑配置，而图6是图示了根据本发明第一示范实施例的无线网络系统中的同步方法的流程图。在基于以上描述同步构成该无线网络系统的节点的条件下，描述当节点c3进入网络以构成图5中所示网络拓扑时、用于同步节点的方法。该方法对应于由构成无线网络系统的节点周期性执行的用于同步的方法。参考图5，已进入网络的节点c3与邻居节点c2、b3、c4和d3之间的距离彼此不同，并由此节点c3可具有节点c3与相应邻居节点c2、b3、c4和d3之间的不同传播延迟τ。2、τ b3、τ d3和τ。4。邻居节点c2、b3、c4和d3执行一跳通信。参考图6，节点c3获取从加电状态的相应节点传送的网络信息。此外，节点c3执行与邻居节点c2、b3、c4和d3的测距过程，以发现测距信号传送时间段(S602)，并通过该测距过程而估计取决于节点c3与邻居节点c2、b3、c4和d3之间的距离的传播延迟τ。2、τ b3、Td3 和 Tc4 (S604)。如果存在管理节点c3的赞助者节点，则节点c3可将其时钟值与赞助者节点的时钟值或最小传播延迟同步，以设置用于接收时间的时钟值。由于如果邻居节点的传播延迟大、则从邻居节点接收信号所需的时间增加，所以传播延迟τ。2、τ b3、τ d3和τ。4可被看作分别对应 于从邻居节点c2、b3、c4和d3接收信号的时刻。节点c3使用针对邻居节点c2、b3、c4和d3的传播延迟τ。2、τ b3、τ d3和τ。4来检查是否满足等式I的条件(S606)。[等式I]I Tmax-TffliJ ^Tcp这里，τ_代表一跳节点(例如，邻居节点C2、b3、c4和d3)的传播延迟中的最大值(例如，Td3)，而Tmin代表一跳节点(例如，邻居节点C2、b3、c4和d3)的最小值(例如，Tb3)。当满足等式I时，S卩，当最大传播延迟τ max和最小传播延迟τ min之间的差属于Tcp时，节点c3可接收邻居节点c2、b3、c4和d4的所有信号，而很大程度不受到干扰的影响。如果满足等式I，则可建立等式2。[等式2]τ min ^ FFTc3 ^ τ max这里，FFTc3表示FFT开始点。节点c3将FFT开始点FFTe3设置为与最大传播延迟τ max和最小传播延迟τ min之间的FFT开始参考点最接近的值(S607)。节点c3的FFT开始参考点可以是预定的，并且节点c3的FFT开始参考点的初始值可以由系统初始参数确定。当不满足等式I时，即，当邻居节点c2、b3、c4和d3的传播延迟τ。2、τ b3、τ d3和τε4中的最大传播延迟τ_和最小传播延迟Tmin之间的差大于Tcp时，节点c3请求具有最大传播延迟τ max的节点d3或具有最小传播延迟τ min的节点b3改变其信号传送时间(S608)。为了请求邻居节点c2、b3、c4和d3之一调整其信号传送时间，节点c3需要知道用于邻居节点c2、b3、c4和d3的一跳节点的邻居节点c2、b3、c4和d3的传播延迟。即，节点c3需要知道邻居节点c2与除了节点c3之外的邻居节点cl、b2和d2之间的传播延迟、邻居节点b3与除了节点c3之外的邻居节点b2、a3和b4之间的传播延迟、邻居节点c4与除了节点c3之外的邻居节点b4、c5和d4之间的传播延迟、以及邻居节点d3与除了节点c3之外的邻居节点d2、d4和e3之间的传播延迟。节点c3可以通过接收用于邻居节点c2、b3、c4和d3的一跳节点的传播延迟，而得知邻居节点c2、b3、c4和d3的一跳节点的传播延迟。一旦获取了用于邻居节点c2、b3、c4和d3的一跳节点的传播延迟，节点c3就可以请求具有邻居节点c2、b3、c4和d3的传播延迟τ。2、τ b3、τ d3和τ。4中的最大传播延迟τ max的邻居节点d3或具有最小传播延迟τ min的邻居节点b3改变其信号传送时间。被节点c3请求改变信号传送时间的邻居节点d3或b3可接受该请求并改变信号传送时间，或者可拒绝该请求。
当邻居节点d3或b3拒绝该传送时间改变请求时(610),节点c3接收前一码元或后一码元的干扰。当邻居节点d3或b3拒绝该传送时间改变请求时(S610),节点c3在预定时间中测量干扰量(S612)。当所测量的干扰量大于预定参考值时(S614)，节点c3强制请求邻居节点d3或b3将与该信号传送时间对应的其时钟值改变为任意值(S616)。这时，无线网络系统的节点可符合用于降低最大传播延迟的方法和用于增加最小传播延迟的方法之一、或用于降低最大传播延迟并同时增加最小传播延迟的方法。被节点c3强制请求改变与信号传送时间对应的其时钟值的邻居节点d3或b3将时钟值改变为任意值。当改变与邻居节点d3或b3的传送时间对应的时钟值、并由此对于邻居节点d3或b3的一跳节点生成干扰时，邻居节点d3或b3从一跳节点中选择具有要改变的时钟值的节点，并请求所选择的节点改变该时钟值。 在具有改变的时钟值的邻居节点的一跳节点的时钟值按照该方式变化的情况下，如果在邻居节点的一跳节点中生成干扰，则邻居节点的一跳节点执行由节点c3执行的上述步骤S608到S618。如上所述，节点c3可通过改变邻居节点c2、b3、c4和d3的传送时间来设置接收点。将节点c3处所生成的干扰移动到节点c3周围的区域，并由此可以在经过预定时间之后根据以上重复处理调整节点间干扰，以去除干扰。然后，节点c3使用邻居节点c2、b3、c4和d3的传播延迟τ。2、τ b3、τ d3和τ。4来将FFT开始点设置为最小传播延迟Tmin (S620)。邻居节点c2、b3、c4和d3的传播延迟τ。2、τ b3、τ d3和τ。4可被看作分别对应于邻居节点c2、b3、c4和d3接收到从节点c3传送的信号的时刻。节点c3使用来自一跳邻居节点c2.b3.c4和d3的传播延迟τ。2、τ b3、τ d3和τ c4来设置FFT开始点，使得邻居节点c2、b3、c4和d3可以在CP时间段Tcp中分别从节点c3接收信号。图7和8是分别图示了根据本发明第一和第二示范实施例的改变传送时间的操作的流程图。参考图7，节点c3可请求具有最小传播延迟τ min的邻居节点b3延迟其信号传送时间(S702)。当邻居节点b3延迟传送时间并在延迟的传送时间处传送信号时，最大传播延迟和最小传播延迟τπ η之间的差可以短于Tcp。被节点c3请求延迟其信号传送时间的邻居节点b3基于其一跳邻居节点b2、a3和b4的状态来确定传送时间的改变(S704)。当邻居节点b3在延迟的传送时间处传送信号时,如果从节点b2、a3和b4的至少一个中生成ISI和ICI，则邻居节点b3可拒绝该传送时间改变请求。即，当邻居节点b3在延迟的传送时间处传送信号时，如果邻居节点b3与节点b2、a3和b4之间的传播延迟之间的差不满足等式1，则邻居节点b3不改变该信号传送时间。相反，如果没有从节点b2、a3和b4中生成ISI和ICI或者ISI和ICI的影响不显著，则邻居节点b3可确定要延迟其信号传送时间(S706)并改变传送时间(S710)。
当邻居节点b3拒绝该传送时间改变请求时(S706和S708)，节点c3在预定时间中测量干扰量(S712)。当在预定时间中测量的干扰量大于预定参考值时(S714)，节点c3强制命令邻居节点b3将该信号传送时间延迟任意值(S716)。例如，节点c3可请求邻居节点b3将与该信号传送时间对应的其时钟值减少I。在邻居节点b3减少时钟值之后(S718)，邻居节点b3从与其一跳节点对应的节点b2、a3和b4中选择具有要改变的时钟值的节点(S720)。例如，当具有已改变的时钟值的邻居节点b3与节点b2之间的传播延迟对应于节点b2与节点b2的一跳节点bl、a2、b3和c2之间的传播延迟之中的最大传播延迟时，节点b3确定要改变节点b2的时钟值,并请求节点b2改变时钟值。在该情况下，节点b3可请求节点b2将时钟值改变节点b3的所改变的时钟值。类似地，当具有已改变的时钟值的邻居节点b3与节点b4之间的传播延迟对应于节点b4与节点b4的一跳节点b3、a4、b5和c4之间的传播延迟之中的最大传播延迟时,节 点b3确定要改变节点b4的时钟值,并请求节点b4改变时钟值。在该情况下，节点b3可请求节点b3将时钟值改变节点b3的所改变的时钟值。可能按照相同方式确定节点a3的时钟值的改变。参考图8，与图7不同，节点c3可请求具有最大传播延迟τ _的邻居节点d3提前其信号传送时间(S802)。如果邻居节点d3提前其传送时间并在所提前的传送时间处传送信号，则最大传播延迟和最小传播延迟Tmin之间的差可以短于Tcp。被节点c3请求提前其信号传送时间的邻居节点d3基于其一跳节点d2、e3和d4的状态来确定是否改变信号传送时间(S804)。当邻居节点d3提前信号传送时间并在提前的传送时间处传送信号时，如果从一跳节点d2、e3和d4的至少一个中生成ISI和ICI，则邻居节点d3可拒绝该传送时间改变请求。即，当邻居节点d3在提前的传送时间处传送信号时，如果邻居节点d3与节点d2、e3和d4之间的传播延迟之间的差不满足等式1，则邻居节点d3不改变其信号传送时间。另一方面，当没有从节点d2、e3和d4中生成ISI和ICI或者ISI和ICI的影响不显著时，节点d3可确定其提前其信号传送时间(S806)并改变其信号传送时间(S810)。当邻居节点d3拒绝该传送时间改变请求时(S806和S808)，节点c3在预定时间中测量干扰。如果在预定时间中测量的干扰大于预定参考值，则节点c3强制命令邻居节点d3将其信号传送时间提前任意值(S816)。例如，节点c3可请求邻居节点d3将与其信号传送时间对应的其时钟值增加I。邻居节点d3增加时钟值(S818)，并然后从节点d3的一跳节点d2、e3和d4中选择具有要改变的时钟值的节点(S820)。例如，当具有改变的时钟值的邻居节点d3与节点d2之间的传播延迟对应于节点d2与节点d2的一跳节点dl、c2、d3和e2之间的传播延迟中的最小传播延迟时，节点d3确定要改变节点d2的时钟值，并请求节点d2改变时钟值。在该情况下，节点d3可请求节点d2将时钟值改变节点d3的所改变的时钟值。按照相同的方式，当具有改变的时钟值的邻居节点d3与节点e3之间的传播延迟对应于节点e3与节点e3的一跳节点e2、d3和e4之间的传播延迟中的最小传播延迟时，节点d3确定要改变节点e3的时钟值,并请求节点e3改变时钟值。在该情况下，节点d3可请求节点e3将时钟值改变节点d3的所改变的时钟值。也可能确定要改变节点d4的时钟值。
其间，当在无线网络中同时或按照预定间隔生成新节点时、或者当改变信号传送时间或与信号传送时间对应的时钟值时，可同时请求任意节点改变它们的时钟值。被同时请求改变它们的时钟值的节点将它们的时钟值改变为具有最小改变值的时钟值，并不请求邻居节点改变它们的时钟值。图9图示了根据本发明示范实施例的帧之间的转变间隙，而图10和11图示了根据本发明示范实施例的改变传送时间的方法。参考图9，转变间隙TG存在于帧Fn-I和帧Fn之间以及帧Fn和下一帧F(n+1)之间。转变间隙TG可包括用于传送时间改变的第一保护间隔GG1、用于传送和接收的切换的切换间隔SG、以及用于传送时间改变的第二和第三保护间隔GG2和GG3。特别是，需要第一保护间隙间隔GGl以延迟传送时间，并需要第二和第三保护间隔GG2和GG3以提前传
送时间。根据本发明的示范实施例，需要设置信号传送时间的延迟，使得其不超出第一保护间隔GGl的长度，并且需要设置信号传送时间的提前，使得其不超出第二和第三保护间隔GG2和GG3的长度。参考图10，被节点c3请求将其信号传送时间延迟Tpl的邻居节点b3将对应帧Fn的传送从根据另一相邻节点(例如，c4)的对应帧的传送延迟Tpl。在该情况下，邻居节点b3可以在帧Fn和下一帧F(n+1)之间的第一保护间隔GGl中完成帧Fn的传送。参考图11，被节点c3请求提前其信号传送时间的邻居节点d3将对应帧Fn的传送从根据另一相邻节点(例如，c4)的对应帧的传送提前Tp2。在该情况下，邻居节点d3可以在帧F(n-l)和帧Fn之间的第二保护间隔GG2中开始帧Fn的传送。图12是图示了根据本发明第二示范实施例的无线网络系统中的同步方法的流程图。参考图12，节点c3估计节点c3与邻居节点c2、b3、c4和d3之间的传播延迟τ c2、xb3> Td3和τε4 (S1210)，并然后检查是否满足等式2的条件(S1220)。当满足等式2的条件时，节点c3确定是否存在排除的节点(S1240)。当不存在排除的节点时，节点c3可将FFT开始点FFTe3设置为与最大传播延迟τ max和最小传播延迟τ min之间的FFT开始参考点最接近的值。如上所述，节点c3的FFT开始参考点可以是预定的，并且节点c3的FFT开始参考点的初始值可以由系统初始参数确定。当不存在不满足等式2的条件的FFT开始点FFTe3时，节点c3排除具有最大传播延迟τ max的邻居节点d3 (S1230)，并检查是否存在满足等式2的条件的FFT开始点FFTc3(S1220)。作为选择，节点c3可以排除具有最小传播延迟Tmin的邻居节点，并检查是否存在满足等式2的条件的FFT开始点FFTe3。要不然，节点c3可以排除具有最大传播延迟τ max的邻居节点d3和具有最小传播延迟τ min的邻居节点两者，并确认是否存在满足等式2的条件的FFT开始点FFTc3。当排除具有最大传播延迟τ max的邻居节点d3时(S1240)，邻居节点c2的传播延迟成为最大值。节点c3在排除具有最大传播延迟的邻居节点的同时，重复检查是否存在满足等式2的条件的FFT开始点的操作，直到满足等式2的条件为止。
当满足等式2的条件时，节点c3请求所排除的邻居节点提前或延迟其传送时间参考点，并请求还没有排除的节点之中的具有最小传播延迟τ min的邻居节点b3延迟其传送时间参考点(S1250)。例如，当仅排除邻居节点d3并且满足等式I和2的条件时，节点c3请求邻居节点d3提前或延迟其传送时间参考点，并请求具有最小传播延迟τ min的邻居节点b3延迟其传送时间参考点。当在步骤S1230中排除具有最小传播延迟τ min的邻居节点b3时，传播延迟τ c4成为最小值，并且一旦排除了具有最小传播延迟τ min的邻居节点b3，节点c3就检查是否存在满足等式2的条件的FFT开始点FFTe3。按照这种方式，节点c3在排除具有最小传播延迟的邻居节点的同时，重复检查是否存在满足等式2的条件的FFT开始点FFTe3的操作，直到满足等式2的条件为止。当满足等式I和2的条件时，节点c3可请求所排除的邻居节点提前或延迟其传送 时间参考点(S1250)，并请求还没有排除的节点之中的具有最小传播延迟的邻居节点d3提前其传送时间参考点。当在步骤S1230中排除具有最大传播延迟τ _的邻居节点d3和具有最小传播延迟Tmin的邻居节点b3两者时，邻居节点c4的传播延迟成为最小值并且邻居节点C2的传播延迟成为最大值。在该状态下，节点c3在检查是否满足等式2的条件的同时，重复排除具有最大传播延迟的邻居节点和具有最小传播延迟的邻居节点的操作。当满足等式2的条件时，节点c3可请求所排除的邻居节点提前或延迟其传送时间参考点(S1250)。按照该方式，在根据本发明第二示范实施例的同步方法中，节点c3可请求两个或多个邻居节点(即，邻居节点d3和邻居节点b3)改变它们的传送时间，这与图6中示出的第一示范实施例不同。另外，被请求改变它们的传送时间的邻居节点d3和b3可如第一示范实施例中那样拒绝传送时间改变请求，并且在该情况下，节点c3可测量干扰，并强制命令邻居节点改变它们的传送时间。图13是图示了根据本发明第三示范实施例的无线网络系统中的同步方法的流程图。参考图13，当节点c2、b3、c4和d3需要在没有干扰或干扰很不显著的情况下从节点c3接收信号时，必须满足等式I的条件。节点c3估计来自邻居节点c2、b3、c4和d3的传播延迟τ。2、τ b3、τ d3和τ c4(S1310)，并然后检查是否满足等式3的条件(S1320)。当满足等式I的条件时，可建立等式3。[等式3]Tmin 彡 K Tmax这里，Tc3代表节点c3的传送开始点。当满足等式3的条件时，节点c3确定是否存在所排除的节点(S1240)。当不存在所排除的节点时，节点c3可将传送开始点Te3设置为与最小传播延迟τ min和最大传播延迟τ_之间的传送开始参考点最接近的值。这时，节点c3的传送开始参考点可以是预定的，并且节点c3的传送开始参考点的初始值可以由系统初始参数确定。当不存在满足等式3的条件的传送开始点Te3时，节点d3排除具有最大传播延迟Tmax的邻居节点d3 (S1330)，并检查是否存在满足等式3的条件的传送开始点Te3 ( 1320)。作为选择，节点c3可以排除具有最小传播延迟τ min的邻居节点b3，并检查是否存在满足等式3的条件的传送开始点Τ 。另外，节点c3可以排除具有最大传播延迟τ_的邻居节点d3和具有最小传播延迟τ min的邻居节点b3，并检查是否存在满足等式3的条件的传送开始点Tc3O当排除具有最大传播延迟τ max的邻居节点d3时，节点c3与邻居节点c2之间的传播延迟成为最大值。在该状态下，节点c3检查在最小传播延迟和最大传播延迟之间是否存在传送开始点1；3。节点c3在排除具有最大传播延迟的邻居节点的同时，重复检查是否满足等式3的条件的操作，直到满足等式3的条件为止。 当满足等式3的条件时，节点c3请求所排除的节点提前或延迟其接收时间(SP，FFT开始参考点)，并请求还没有排除的节点之中的具有最小传播延迟的邻居节点延迟其FFT开始参考点(S1350)。另外，节点c3可将该传送开始点Te3设置为最小传播延迟。例如，当在仅排除邻居节点d3之后满足等式3的条件时，节点c3可请求邻居节点d3提前或延迟其接收时间参考点(即，其FFT开始参考点)，并同时请求具有最小传播延迟的邻居节点b3延迟其FFT开始参考点。当在步骤S1330中排除了具有最小传播值Tmin的邻居节点b3时(S1340)，邻居节点c4的传播延迟成为最小值，并且节点C3排除具有最小传播延迟的邻居节点b3，并检查是否存在满足等式3的条件的传送开始点Τ 。按照这种方式，节点c3在排除具有最小传播延迟的邻居节点的同时，重复检查是否满足等式3的条件的操作，直到满足等式3的条件为止。当满足等式I和3的条件时,节点c3可请求所排除的节点提前或延迟其FFT开始参考点，并请求没有排除的节点之中的具有最大传播延迟τ max的邻居节点d3提前其FFT开始参考点。当在步骤S1230中排除了具有最大传播延迟τ _的邻居节点d3和具有最小传播延迟τ min的邻居节点b3两者时(S1340)，邻居节点c4的传播延迟τ。4成为最小值并且邻居节点c2的传播延迟成为最大值。节点c3在检查是否满足等式3的条件的同时，重复排除具有最小传播延迟的邻居节点和具有最大传播延迟的邻居节点的操作。当满足等式3的条件时，节点c3可请求所排除的节点提前或延迟其FFT开始参考点(S1350)。上述同步方法是使用一跳的信息的同步的示例。例如，在节点c3知道邻居节点b2的一跳邻居节点的信息(例如，传播延迟)、并且节点b3因为该邻居节点b2而拒绝改变请求的情况下，如果邻居节点c2改变其传送时间并由此邻居节点b3的改变不影响邻居节点b2，则节点c3可同时请求邻居节点b3和c2改变它们的传送时间。因此，可取决于与节点c3知道的邻居节点的信息对应的跳数，来优化基本过程。该同步方法可以不仅由进入网络的节点c3执行，而且由具有特定周期的节点执行，用于网络的同步。图14图示了根据本发明示范实施例通过测距过程估计信号延迟的方法。在图14中，Ns表示管理节点c3的赞助者节点，而Ni表示节点c3的一跳节点，例如，邻居节点c2、b3、c4和d3。最终，将参考时间设置为节点c3最初进入网络的时间(trt = 0)，并且网络中的所有节点同步帧开始点和该参考时间(trt = O)。然后，所有节点根据上述同步方法早于或晚于参考时间&￡传送帧。参考图14，节点Ns在改变的时间t,s处而不是参考时间t。处传送消息。该消息包括改变的时间trs和参考时间间的差Λ trs = trs-trfo
节点Ni还根据分布同步方法在改变的时间U处而不是参考时间处传送消息。该消息包括改变的时间和参考时间、之间的差AU = tri-trf0这里,值Atri = tri-trf需要满足等式4的条件。[等式4]-Mri ^Tcp这里，Td^ = -^r并且Dtl是与系统参数对应的一跳节点之间的最大距离。节点c3估计从节点Ns传送的消息的接收开始时间tas。节点c3可通过从节点Ns传送的消息的前导码来估计接收开始时间tas。按照相同的方式，节点c3通过该消息的前导码来估计从节点Ni传送的消息的接收开始时间tai。节点c3根据接收开始点tas估计和设置传送开始点tne，并在传送开始点tne处向节点Ns和Ni传送测距码。节点Ns通过在传送开始点tne处传送的测距码来估计测距码接收开始点tns，并将该接收开始点tns传送到节点c3。节点Ni还通过在传送开始点tne处传送的测距码来估计测距码接收开始点tni，并将该接收开始点tni传送到节点c3。节点c3使用从节点Ns和Ni接收的接收开始点tns和tni,来估计节点c3与节点Ns和Ni的每一个之间的时间往返延迟(RTD)。节点c3与节点Ns之间的RTD可对应于等式5，而节点c3与节点Ni之间的RTD可对应于等式6。[等式5]RTDc3 ns=tns[等式6]RTDc3 ni=tni+ Δ tais- ( Δ tri- Δ trs)这里，Atais表示接收开始点tai和接收开始点tas之间的差。节点c3可使用节点c3与节点Ni之间的延迟RTDe3 ni来获得节点c3与节点Ni之间的延迟τ。节点C3与节点Ni之间的延迟τ ni由等式7代表。[等式7]
权利要求
1.一种用于在无线网络系统节点中同步节点的接收时间的方法，该方法包括 估计该节点和与该节点的一跳对应的多个邻居节点之间的传播延迟；和 请求具有最小传播延迟的邻居节点和具有最大传播延迟的邻居节点中的至少一个邻居节点改变其信号传送时间。
2.根据权利要求I的方法，其中所述请求至少一个邻居节点的步骤包括当该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的差大于一个码元的循环前缀(CP)的长度时，请求所述至少一个邻居节点改变其信号传送时间。
3.根据权利要求I的方法，其中所述请求至少一个邻居节点的步骤包括请求具有该最小传播延迟的邻居节点延迟其信号传送时间。
4.根据权利要求I的方法，其中所述请求至少一个邻居节点的步骤包括请求具有该最大传播延迟的邻居节点提前其信号传送时间。
5.根据权利要求I的方法，其中所述请求至少一个邻居节点的步骤包括请求具有该最小传播延迟的邻居节点延迟其信号传送时间，并请求具有该最大传播延迟的邻居节点提前其信号传送时间。
6.根据权利要求I的方法，其中所述请求至少一个邻居节点的步骤包括 检查在该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的范围内是否存在快速傅立叶变换(FFT)开始点； 当不存在该FFT开始点时，从所述多个邻居节点中排除具有最小传播延迟的邻居节点和具有最大传播延迟的邻居节点中的至少一个，直到在该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的范围内存在该FFT开始点为止；和 请求所排除的邻居节点改变其信号传送时间。
7.根据权利要求6的方法,其中所述请求至少一个邻居节点的步骤进一步包括当在该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的范围内存在该FFT开始点时，将该FFT开始点设置为与该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的FFT开始参考点最接近的值。
8.根据权利要求6的方法,其中所述请求至少一个邻居节点的步骤进一步包括当在该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的范围内不存在该FFT开始点时，将该FFT开始点设置为该最小传播延迟。
9.根据权利要求I的方法，进一步包括 当所述至少一个邻居节点拒绝该传送时间改变请求时，在预定时间中测量干扰量；和 当所测量的干扰量超出预定参考值时，强制命令所述至少一个邻居节点改变其信号传送时间。
10.根据权利要求I的方法，其中所述估计传播延迟的步骤包括通过与所述多个邻居节点的测距过程来计算该特定节点和所述多个邻居节点之间的往返延迟，并根据所述往返延迟来估计所述传播延迟。
11.一种用于在无线网络系统中同步节点的传送时间的方法，该方法包括 估计该节点和与该节点的一跳对应的多个邻居节点之间的传播延迟；和 请求具有最小传播延迟的邻居节点和具有最大传播延迟的邻居节点中的至少一个邻居节点改变其信号接收时间。
12.根据权利要求11的方法，其中所述请求至少一个邻居节点的步骤包括请求具有该最小传播延迟的邻居节点延迟其信号接收时间，并请求具有该最大传播延迟的邻居节点提前其信号接收时间。
13.根据权利要求11的方法，其中所述请求至少一个邻居节点的步骤包括 检查在该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的范围内是否存在传送开始点； 当不存在该FFT开始点时，从所述多个邻居节点中排除具有最小传播延迟的邻居节点和具有最大传播延迟的邻居节点中的至少一个，直到在该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的范围内存在该传送开始点为止；和 请求所排除的邻居节点改变其信号接收时间。
14.根据权利要求13的方法,其中所述请求至少一个邻居节点的步骤进一步包括当在该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的范围内存在该传送开始点时，将该传送开始点设置为与该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的传送开始参考点最接近的值。
15.根据权利要求13的方法,其中所述请求至少一个邻居节点的步骤进一步包括当在该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的范围内不存在该传送开始点时，将该传送开始点设置为该最小传播延迟。
16.一种用于在无线网络系统中同步节点的设备，该设备包括 延迟估计单元，被配置为估计该节点和与该节点的一跳对应的多个邻居节点之间的传播延迟； 接收同步单元，被配置为使用所述多个邻居节点的传播延迟来请求具有最小传播延迟的邻居节点和具有最大传播延迟的邻居节点中的至少一个邻居节点改变其信号传送时间；和 传送同步单元，被配置为使用所述多个邻居节点的传播延迟来请求具有最小传播延迟的邻居节点和具有最大传播延迟的邻居节点中的至少一个邻居节点改变其信号接收时间。
17.根据权利要求16的设备，其中当在该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的范围内不存在FFT开始点时，该接收同步单元排除具有最小传播延迟的邻居节点和具有最大传播延迟的邻居节点中的至少一个邻居节点，直到在该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的范围内存在该FFT开始点为止，并请求所排除的邻居节点改变其信号传送时间。
18.根据权利要求17的设备，其中当所述至少一个邻居节点拒绝该传送时间改变请求时，该接收同步单元在预定时间中测量干扰量，并且当所测量的干扰量超出预定参考值时，强制命令所述至少一个邻居节点改变其信号传送时间。
19.根据权利要求17的设备，其中当在该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的范围内存在该FFT开始点时，该接收同步单元将该FFT开始点设置为与该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的预定FFT开始参考点最接近的值，并且当在该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的范围内不存在该FFT开始点时，将该FFT开始点设置为该最小传播延迟。
20.根据权利要求16的设备，其中当在该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的范围内不存在传送开始点时，该传送同步单元排除具有最小传播延迟的邻居节点和具有最大传播延迟的邻居节点中的至少一个邻居节点，直到在该最大传播延迟和该最小传播延迟之间的范围内存在该传送开始点为止，并请求所排除的邻居节点改变其信号接收时间。
全文摘要
一种无线网络系统中的节点同步设备设置快速傅立叶变换(FFT)开始点，并请求一跳邻居节点改变其传送时间。该同步设备设置信号接收时间并请求一跳邻居节点改变接收时间。按照该方式，节点同步信号传送和信号接收。
文档编号H04L27/26GK102780668SQ20121014558
公开日2012年11月14日 申请日期2012年5月11日 优先权日2011年5月11日
发明者任光宰, 权东升, 金志炯, 金正铉 申请人:韩国电子通信研究院