專利名稱：通過信標的本地數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹谱鞣椒?br> 技術領域：
本發(fā)明涉及向電子設備用戶，尤其，但不唯一，是向移動通信裝置比如移動電話和適當配置的PDA(個人數(shù)字助理)用戶提供服務。本發(fā)明還涉及用于傳輸這種服務的裝置和接收這種服務的便攜式裝置。
近幾年，由于技術的進步和功能增加，世界范圍內，移動電話用戶急劇增加，移動電話已經(jīng)成為可信賴的個人裝置。其結果是，移動信息社會迅猛發(fā)展，個人化和本地化服務變得越來越重要。諸如“環(huán)境感知(context-aware)”(CA)移動電話在低功率，小范圍基站，如在購物商場等地方中使用，以提供詳細的本地信息。這些信息可以是本地地圖、鄰近商場和飯館的信息等等。用戶的CA終端可以根據(jù)用戶事先保存的自己所喜歡的信息來過慮接收到的信息，并且只有當用戶接收到特定感興趣的信息時，才通知用戶。
美國專利5835861中給出了CA終端的一個例子，該專利公開了在廣告環(huán)境中使用無線電話。無線電話用戶通過啟動他/她的無線電話，向處于待機狀的廣告系統(tǒng)發(fā)送一個即時消息，并且接收由廣告部門返回的含有商家電話號碼的信息來獲取商家的電話號碼。從而，通過公眾電話網(wǎng)，獲得的電話號碼可以用來自動撥叫商家電話。此外，該電話號碼能夠保存以便以后使用。該方案無需記住，或記錄商家電話號碼就可撥叫該電話。廣告商和呼叫用戶之間的消息能夠以紅外線(IR)調制消息的形式傳輸。
可以認識到，CA裝置的一個重要條件是她們必須從信標中快速有效地獲取數(shù)據(jù)，從而無需要求用戶靠近信標來建立和保持便攜裝置和信標之間的聯(lián)系，也無需啟動特定的信息交互(如上文中美國專利5835861提及的情況)。
現(xiàn)有的實現(xiàn)無線電發(fā)射臺的方法是實施兩步連接處理，即，先發(fā)現(xiàn)設備，然后用同樣的裝置發(fā)送信息。藍牙能夠用于建立上述系統(tǒng)的其中一種技術/協(xié)議，它要求在發(fā)送信息之前必須完成搜索階段。當在動態(tài)移動環(huán)境中使用時，這個處理過程所花費的時間，常常比設備處于消息范圍內的實際時間要長，從而導致用戶接收不到信息。
從這點可以看出，由信標向移動用戶發(fā)送信息時，兩個因素較為重要，第一是完成處理所花的時間。由于用戶的移動性以及信標的通常較小的消息范圍，實施處理所花的時間要求非?？量獭Ｈ绻麄€處理過程(例如，從查詢階段到實際服務處理階段)所花的時間太長，用戶就會因為處于信標的消息范圍之外而無法接收到服務信息。
第二個因素是移動裝置的耗電量。由于要求移動設備體小量輕，當向移動設備增加附加功能時，耗電便成為一個考慮因素。許多單獨的信標，在執(zhí)行其查詢中要求移動設備頻頻發(fā)送消息。由于每次消息的發(fā)送比接收消耗的電能要多的多，這樣就很快耗盡移動設備的電能。
因此，本發(fā)明的目標是提供一種通過信標傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能快速建立信標和移動設備之間的連接，而無需消耗移動設備的額外電能。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種通訊系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含能進行無線消息傳輸?shù)牡谝唬诙艠搜b置，以及至少一個能夠接收這種消息的便攜式裝置，其中上述第一信標，根據(jù)第一個通訊協(xié)議廣播一系列查詢信息，上述便攜式裝置可以探測這些查詢信息，并且返回一個裝置本身的身份標識，第一信標把接收到的身份標識發(fā)送給第二信標，當?shù)诙艠私邮盏揭苿釉O備的身份標識時就觸發(fā)了信息交互服務，第二信標和移動設備經(jīng)能夠實現(xiàn)這種信息交互。
當便攜式裝置需要經(jīng)過查詢和尋呼處理時，第一信信標的連續(xù)發(fā)布查詢數(shù)據(jù)包的能力使得整個處理過程變得更快。而且，當?shù)诙艠顺袚鹛幚硭械男畔⒔换ズ?，第一信標就無需暫定操作以發(fā)布尋呼信息，也不用終止操作以允許交互通信。從而，便攜式裝置根本不用等待第一信標進入查詢模式，這節(jié)省了相當可觀地時間。
系統(tǒng)可以包含一個或多個第二信標裝置，每個信標從第一信標接收身份標識，最好具有一條連接第一信標和第二信標裝置、用以發(fā)送接收到的身份標識的安全數(shù)據(jù)通道。
第二信標裝置可以維護或定期更新便攜式裝置的身份標識列表，這也就實現(xiàn)了信息交互服務。為刪除多余入口，系統(tǒng)可以裝設一個計時器，同時，第二信標裝置能夠用來刪除便攜式裝置的身份標識列表中，那些在預定的時期內沒有發(fā)生信息交互的身份標識。此外，第二信標裝置可以刪除便攜式裝置的從第一信標中接收到的重復的身份標識。另外，如果信息交互中包含了要求刪除身份標識的預定信息，也就是說如果用戶明確地要求在終止信息交互時刪除其身份標識，那么第二信標裝置也可以刪除這些便攜式裝置的身份標識。
在系統(tǒng)的擴展中，每個查詢信息可以是多個根據(jù)第一通訊協(xié)議排列的數(shù)據(jù)字段的形式，而第一信標在發(fā)送前，給每個查詢信息增加一個附加字段，便攜式裝置能夠接收查詢信息并從上述附加數(shù)據(jù)字段中讀取數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)字段提供了在背上的(piggy-back)式的查詢信息的發(fā)送，通常位于各個查詢信息的末端，從而這些附加數(shù)據(jù)字段對于支持包含藍牙信息的第一通訊協(xié)議的非廣播終端來說是可以忽略不計。
由于查詢信息的廣播，第一信標裝置通常可以按照預定的頻率廣播一系列的查詢信息，第一信標裝置的時鐘信息包含在上述附加數(shù)據(jù)字段的數(shù)據(jù)中。
根據(jù)本發(fā)明，也提供了一個用在上文所論述的系統(tǒng)中的移動通信裝置，該裝置包含能夠接收短程無線查詢信息的接收器和能夠處理包含在上述信息中的數(shù)據(jù)的處理裝置以及能組合一個包含裝置的身份標識的回應信息，和向查詢信息源發(fā)送上述回應信息的發(fā)送裝置。
此外，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于上文中敘述的通訊系統(tǒng)中的移動通訊裝置中的基礎設施，該基礎設施包括第一信標裝置、第二信標裝置和它們之間的互聯(lián)裝置，上述信標裝置能將無線消息發(fā)送給至少一個便攜式裝置，其中，第一信標可以根據(jù)第一通訊協(xié)議廣播一系列的查詢信息，可以檢測所有包含移動裝置的身份標識信息的回應信息，并把接收到的身份標識信息發(fā)送給上述第二信標。第二信標經(jīng)設置，當接收到便攜式裝置的身份標識后，用于實現(xiàn)與便攜式裝置之間的信息交互。在這種基礎設施中，為安全起見，第一信標和第二信標之間的互聯(lián)通常包含一個安全數(shù)據(jù)通道。
通常，在網(wǎng)狀排列的結構中，該基礎設施還可以包含多個的第一信標或第二信標。這種基礎設施中，信息管理裝置通常提供了能夠啟動和實現(xiàn)傳送信息從一個信標轉移到另一個信標的裝置。
還有，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種方法，該方法能使用戶的便攜式通訊裝置在至少包含能發(fā)送無線消息的第一信標和第二信標的情況下，實現(xiàn)與信標之間的信息交互，其中第一信標根據(jù)第一通訊協(xié)議廣播一系列查詢信息，用戶的便攜式裝置檢測到該信息后，向信標返回一個身份標識信息，第一信標將接收到的身份標識信息轉發(fā)給第二信標，而一旦第二信標接收到身份標識信息后就向移動設備提供信息交互服務。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點在所附的權利要求中敘述，已公開的專利在此一并引用以供參考。
結合示例和參考附圖來敘述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，其中

圖1是實施本發(fā)明的信標和便攜式裝置的一個結構示意圖；圖2是描述在多個信標系統(tǒng)中建立和轉移信息的結構示意圖；圖3是局部區(qū)域比如商店等互聯(lián)系統(tǒng)中信標分布的概況圖；圖4是一系列連接在一起的信標基礎設施中的裝置的示意圖；圖5是一個圖表，圖示了一列圍繞一個給定頻率的查詢訪問密碼；圖6圖示了查詢信息列與廣播查詢之間的交替過程；圖7圖示了在信息發(fā)送段插入一個數(shù)據(jù)包；圖8圖示了按照查詢信息列的順序發(fā)送信標時鐘數(shù)據(jù)的第一個方案；圖9圖示了相對于圖8的另一個用于發(fā)送信標時鐘數(shù)據(jù)的方案；在接下來的說明中，對CA應用技術作特定的討論，該技術采用藍牙(Blueteeth)協(xié)議實現(xiàn)信標和移動設備(或電話、PDA或其他)之間的信息交互?？梢哉J識到，與信標以及其他輔助功能部分，包括作為部分查詢步驟的廣播通道等相關的普通發(fā)明概念，并不局限于藍牙設備，它也可應用到其他通訊方案中，尤其是用在頻率跳躍系統(tǒng)中。輔助功能在名為“通過信標傳輸數(shù)據(jù)”的共同轉讓待決英國專利0020099.8中有詳細的說明。
圖1是CA移動電話10的一個結構示意圖，該移動電話的使用與一對互相連接、低功率、小范圍基站或信標12，14相結合。如上文中所提到的，并將在下文中展開詳細說明的能向移動設備下載信息密鑰的信標的方案，該方案可以用在諸如購物商場等地方，以提供具體位置信息，比如本地地圖、鄰近商場和飯館信息等等。信息密鑰是一段小的數(shù)據(jù)代碼，為完整信息源提供了參考，該密鑰以多個預定字段的形式存在，每個字段包含一小段提供給用戶的描述姓文本。另一個字段可以是一個如URL或電話號碼形式的地址指示器。其他補充區(qū)域可以控制如何將數(shù)據(jù)顯示給用戶以及如何使用地址。信標通常循環(huán)發(fā)送一系列這種密鑰，可以認識到，盡管每個密鑰涉及不同的服務，有時等待合適的密鑰是一件費時間的事情。
有關信標結構和基礎設施的問題，包括信標的消息范圍，信標的消息范圍取決于其輸出功率(通常范圍是1mw～100mw)，當?shù)氐母蓴_程度，以及接收器的敏感度。
用戶CA終端10包含一個天線16，和用來接收、發(fā)送消息的收發(fā)站18。輸出信息產生于用戶的電話輸入，用戶的輸入要么是通過麥克風20和數(shù)模轉換器22的音頻輸入，要么是其他的通過鍵區(qū)或其他輸入裝置24輸入的數(shù)據(jù)。這些輸入信息在消息和數(shù)據(jù)處理站中處理后轉化為信息數(shù)據(jù)的形式，并且在提供給收發(fā)站18之前，經(jīng)編碼器28轉化為發(fā)送形式。
由天線16和收發(fā)器18接收到的信息經(jīng)由解碼站30到達消息過濾和處理站32。如果信息中所承載的數(shù)據(jù)要顯示在電話顯示屏34上，那么數(shù)據(jù)將通過顯示器驅動器36，以及緩存器38，驅動器格式化顯示圖象?？梢哉J識到，顯示器34可以是一個相對較簡單、低分辨率的設備，同時可以通過處理站32的子設備將接收到的數(shù)據(jù)轉化成顯示數(shù)據(jù)，而無需專門的顯示驅動站。
信息所承載的數(shù)據(jù)來自信標14中的某一個，電話機可以根據(jù)預先存儲的40個用戶所喜愛信息去過濾接收到的信息，同時只有當接收到的數(shù)據(jù)同預先保存的數(shù)據(jù)經(jīng)過比較得出該信息是用戶特別感興趣的信息時才會提醒用戶(例如，僅僅將信息保留在緩存器38和/或顯示在屏幕34中)。
對于傳統(tǒng)的音頻信息，音頻數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)模轉換器42和放大器44由過濾器和處理站32輸出到耳機或揚聲器46。箭頭50表示從電話網(wǎng)48中接收這些信息經(jīng)過廣域網(wǎng)54(可以是因特網(wǎng))，電話網(wǎng)48還提供了從電話機10到廣域網(wǎng)(WAN)服務器52，以及一個或多個向電話機10提供數(shù)據(jù)源的遠程服務器56之間的連接。
CA終端(電話機10)和CA基站(信標12和14)之間的通訊，采用兩種形式即“推”(push)和“拉”(pull)。在“推”的模式下，查詢信息以60中所示的短“密鑰”的形式由信標12發(fā)送給所有的便攜式終端10。下文中將展開詳細說明的電話機10，通過向第一信標發(fā)送一個自身身份標識來回應查詢密鑰，而在第一信標繼續(xù)發(fā)送查詢密鑰的同時啟動第二信標14進行信息交互。
終端10還可能接收到其他形式的密鑰，這些密鑰，沒有直接的用戶干涉，也沒有根據(jù)處理器32上的比較儀預設的用戶偏好進行自動過濾。通常，處理站能夠提供比較功能，以處理多個同時發(fā)生的信息和重疊信息，比如處理有可能接收到的多個并行密鑰。一些密鑰被拋棄掉，一些則留著作進一步的處理，而其他密鑰可能立即向用戶作出通知。通過示例，購物商場可能會選擇特定的用戶感興趣的商品，并將其發(fā)送給用戶終端，讓用戶設置其過濾器32，以及通知用戶。
有時用戶可能希望能夠獲取比密鑰中所包含的更多的信息。在此，“拉”模式允許用戶與服務器56(對于CA用戶來說，服務器56不必特別設定)建立連接并且積極要求將信息發(fā)送終端10。因而這種模式通常是交互式的。
如上文所述，在本發(fā)明中，信標12被標成“查詢”信標并，連續(xù)地發(fā)送藍牙查詢信息。其他(或每個)信標則標成“交互”(interactor)信標并在請求的基礎上允許同終端10以一個接一個的形式進行通訊。在此，查詢過程由查詢信標12實現(xiàn)，而尋呼過程則由交互信標14實現(xiàn)。通過這種方式的功能分工，可以節(jié)省多個時間。
圖2是一個雙信標系統(tǒng)的結構示意圖，圖示了信息發(fā)送的順序(其順序標在括號中)。該基本系統(tǒng)具有一個查詢信標12和一個交互信標14，從下文的閱讀中可以看出如何將系統(tǒng)擴展為一個多信標和交互器的網(wǎng)絡形式的基礎設施。查詢信標12不斷發(fā)送查詢數(shù)據(jù)包(1)，該數(shù)據(jù)包用來探測信標消息范圍內所有客戶端的身份標識。一旦客戶端15進入信標的消息范圍，它就向查詢信標發(fā)送自身的身份標識以回應查詢(2)。
所探測到的客戶端信息通過一個安全通道(通常通過固定的基礎設施)傳送給交互信標14(3)，交互信標14是一個專門涉及向客戶端發(fā)送信息的信標。通過發(fā)送一個包含客戶端身份的尋呼信息來進行行信息交互服務(4)。
盡管客戶端必須經(jīng)過查詢過程和尋呼過程，但事實上查詢器(inquirer)能夠持續(xù)的處理查詢數(shù)據(jù)包，從而使得總的處理速度變得相當?shù)目?。分離(separate)信標14的使用對于所有的信息交互來說意味著查詢機不必暫停以發(fā)布尋呼信息，也不必停下來允許交互通信。因而客戶端根本不需要等待查詢機進入查詢模式。這就節(jié)省了多個的時間。作為額外優(yōu)點，交互信標在發(fā)布尋呼信息前不必要等到查詢周期結束，從而也能節(jié)省數(shù)秒時間。
圖3是一個多信標網(wǎng)絡的示意圖，其中上文中的方法可以擴展成大的包含數(shù)個交互器A，B，C以及通常加一個查詢器1的大型網(wǎng)絡。
多用途交互作用器可以同查詢器相結合，允許將位置的細節(jié)內容發(fā)送給客戶端。由于采用了雙信標系統(tǒng)，查詢器把客戶端身份標識傳送給網(wǎng)絡中所有的交互器。這意味著，當客戶端處于信標網(wǎng)絡的消息范圍內時，它需要且僅需要進行一次查詢處理。
一旦交互器獲知客戶端的身份標識，就可以實現(xiàn)信息交互服務。這些信息交互服務可以是所有連續(xù)的尋呼、和客戶。當某個客戶端在某個交互器的消息范圍內活動時，客戶端通過與交互器建立連接來回應交互器的尋呼。其他交互器通常就停止對該客戶的無線尋呼，直到該連接結束為止。更為先進的尋呼方案，則僅僅尋呼那些鄰近的地面單元，而用戶在到達較遠單元之前必須經(jīng)過一個或多個鄰近單元。從而大型系統(tǒng)就能以廉價的模式進行尋呼。其他尋呼方案也是可能的。
此外，還有一種可選方法是，允許終端查詢是否處于parked模式。在parked模式下，交互器(作為一個藍牙主機)授予終端一個特定的身份標識。然后進入休眠狀態(tài)，定期的將其激活使其與主機同步，以及接收特定的信標信息以獲取可能的指令，包括尋呼信息。如果用戶決定進行一些信息交互，則終端被激活并使其與主機建立連接。從而就可以實現(xiàn)先前的信息交互操作。
在廣域網(wǎng)的構建中，系統(tǒng)中的所有交互信標，都知道終端的特定的park模式身份標識。這樣，一方面使得終端能夠進入park模式，另一方面則無需經(jīng)過查詢處理即可激活。
如所提到的，可以有多個查詢信標來構成系統(tǒng)的一個部分。比如，購物商場的每個入口處可以放置一個查詢信標。因此，具有這樣一個分布式系統(tǒng)后，不會給查詢信標處理客戶終端過程造成困難。
由于省去了到每個piconet的登記過程，通過擴展查詢和信息交互的功能，可以節(jié)省多個的時間。然而，客戶端仍然需要得到交互信標的信息，甚至是廣播信息。這就要求在建立信息之前，無論這些信息是否重要，客戶端必須發(fā)送，即公開自身的身份標識。通過查詢數(shù)據(jù)包發(fā)送廣播信息的機制在上文所參考的未生效的專利申請中已經(jīng)敘述過，在下文中結合圖4至圖9對其進行概況，而該方案可以同剛剛論述的具有相當多優(yōu)點的分布式固定結構方法相結合。
由于是多信標網(wǎng)絡，更多的查詢信標，用來向不同的地區(qū)提供廣播信息。這些查詢信標能夠補充上文中所說明的分布式結構。那些希望獲取更多由查詢器發(fā)布的特定信息的客戶可以求助于任何一個交互器并與之建立交互連接。作為一個可能的優(yōu)點，終端在進入購物商場(或者具有信標的其他區(qū)域)沒有必要提交查詢處理，但是可以持續(xù)到發(fā)現(xiàn)用戶感興趣的廣播信息為止。
分布式固定局部網(wǎng)絡，還可以獲得其他幾種功能。當然，其中最重要的一種功能稱作移交或者轉移(handoff)。該功能允許能主動連接功能的終端把連接從一個固定單元轉移到另一個單元，在無間隙方式的理想狀況下(如，聲音方式)。通過對終端身份標識的管理和固定方連接功能的分配，使得在大區(qū)域多單元中，以藍牙和類似協(xié)議實現(xiàn)轉移成為可能。
可以將全部或部分信標連接成網(wǎng)狀結構，它至少可以協(xié)調部分廣播信息。圖4是這種信標連接在一塊系統(tǒng)100的一個圖表，系統(tǒng)中的互聯(lián)信標構成本發(fā)明，以及提供基礎設施的，比如百貨公司、購物商場、主題樂園，等等的一個實施方案。系統(tǒng)100包含多個的分布在一系列不同地區(qū)的信標102，104，106，108。102至108中的每個信標以時間片段(time-slot)形式發(fā)送一個或多個短程查詢消息，這些時間片段形式將在下文中更詳細地說明。信標102至108，由一個信標基礎設施服務器(BIS)110控制，BIS110連接有一個或多個終端112，114，116，118。終端112至118能使服務商以及信標102至108的用戶，在信標102至108傳送的經(jīng)簡化的查詢消息的基礎上，以附加數(shù)據(jù)piggy的形式創(chuàng)作或編輯所分配的時間片段。服務商可以從基礎設施提供商處租用一個信標或一個信標的服務段。為此目的，服務器110提供簡單的超文本鏈接標示語言(HTML)模板給用戶填充，用戶經(jīng)過終端112至118的其中一個來實現(xiàn)。一旦填完模板后，比如服務說明和其他通過信標廣播的承載數(shù)據(jù)的信息，就經(jīng)過加密鏈接，比如加密HTTP(S-HTTP)或者加密套接字協(xié)議層(SSL)將模板返回給服務器110。SSL為客戶和服務器之間建立了一個加密連接，通過這個連接，可以安全的發(fā)送任何數(shù)量的數(shù)據(jù)。S-HTTP用于安全發(fā)送個人信息。服務器110建立合適的額外數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包用于在模板所提交的信息的基礎上，添加一個與102至108中信標有關的查詢消息。有經(jīng)驗的讀者可以理解，系統(tǒng)100還可以包含一個應用服務器120以協(xié)助實現(xiàn)不同的功能。
回到圖1，一種非常具有競爭力的用于上文種說明過的CA系統(tǒng)的無線連接的可選技術是藍牙技術，最終期望成為一個擁有多個移動電話10的元件。在分析用于CA廣播或“推”模式應用的藍牙技術協(xié)議中，可以發(fā)現(xiàn)一個問題。在理想情況下，終端10檢測固定信標12并從中提取基本信息，無需讓終端10發(fā)送信息。然而，當今使用的藍牙技術并不支持這種廣播操作。
在某種程度上，不兼容性伴源于藍牙信標系統(tǒng)的自然頻率跳躍，這意味著，為使終端能夠接收到廣播信息(或者，確切地說，任何信息)，終端必須在時間和頻率上與信標同步。便攜式裝置10的時鐘必須與信標時鐘相一致，而且從信標的身份標識中推斷出系統(tǒng)采用了多少種不同的跳躍頻率。
為作這種推導，按照慣例，要求便攜式裝置作為一個從動裝置(slave)加入到由作為主機的信標所管理的微型網(wǎng)絡(piconet)中。這些查詢和尋呼過程的分析表明加入piconet所花費的時間以及之后從主機接收信息的時間有可能達幾十秒，這個時間對于CA操作來說顯得太長了，因為在完成連接之前用戶可能已經(jīng)離開信標的消息范圍。
從信標接收廣播信息的難點，部分是源于藍牙技術和類似系統(tǒng)的自然頻率跳躍。藍牙查詢過程已經(jīng)被明確建議用來解決主機和從動裝置(slave)相合并的問題申請人已經(jīng)認識到在由主機發(fā)行的查詢信息帶來廣播通道是可能的。僅僅CA終端需要讀取廣播通道信息以及僅僅CA基站或信標發(fā)送這些信息。因此，在空氣接口下，該機制與傳統(tǒng)(非CA)的藍牙系統(tǒng)完全兼容。
為說明如何實現(xiàn)，首先考慮查詢過程是如何進行的，參考圖5和圖6。當某個藍牙單元想發(fā)現(xiàn)其他藍牙設備時，輸入一個所謂的亞狀態(tài)查詢。這種模式下，系統(tǒng)發(fā)布一個包含通用查詢訪問密碼(GIAC)或一些隨機的專用查詢訪問密碼(DIAC)。在幾個不同的等級上重復發(fā)送這種信息；首先，它從總共由32種組成的查詢跳躍頻率中的16種頻率發(fā)送。信息以兩種頻率發(fā)送兩次，偶數(shù)時隙隨后，奇數(shù)時隙通常用于回復對應兩個查詢響應跳躍頻率。因而16種頻率及各自的對部分能夠覆蓋16個時隙。圖5的表格圖示了圍繞f{k}的16種頻率發(fā)送順序，f{k}代表查詢跳躍順序。
下一步是循環(huán)該發(fā)送順序至少Ninquiry次。Ninquiry至少等于256才能重復整個順序，這些順序構成了一個信息發(fā)送列，在此稱作查詢傳輸列A。接下來，查詢傳輸列A與包含16種頻率中所剩余的其余傳送順序的查詢傳輸列B相交換。同樣，B列由256個循環(huán)傳送順序組成?？偟膩碚f，傳輸列A和B之間的查詢傳送周期，如圖6所示，詳細表明了兩個傳送列之間必須至少進行三次轉換以確保收集到所有容錯環(huán)境中的回應信息。這意味著每個查詢通信至少花費10.24秒時間。
加快查詢傳輸列之間的轉換，以及去除2.56秒的等待時間，即每個花費10毫秒、覆蓋16個時隙的256個循環(huán)，是減少查詢通信時間的一個有效方法。通常通過設置系統(tǒng)，使系統(tǒng)在每隔大約50毫秒后如果沒有檢測到查詢信息，從而確定在查詢傳輸列的剩余部分中不可能再檢測到這種信息，并立即轉換查詢列，就可以實現(xiàn)上述方法。
希望被信標檢測到的便攜式裝置進入查詢掃描亞狀態(tài)，在此，便攜式裝置等候感興趣的GIAC或DIAC的信息。它也進行循環(huán)操作。以單跳頻率(single hop frequency)等候查詢掃描，掃描時間必須足夠長以覆蓋16個查詢順序。每個連續(xù)掃描起始之間的間隔必須不大于1.28秒。從組成查詢跳躍順序的32種頻率中選出頻率。
一旦接收到一個包含合適的IAC的查詢，便攜式裝置就進入一種所謂的查詢回應亞狀態(tài)，并向信標發(fā)送多個的查詢回應信息。從而，信標就尋呼便攜式裝置，要求其加入piconet。
如上文所述以及圖6所示，基站發(fā)布的查詢信息具有一個額外的附加字段，該字段能夠承載一個用戶定義的有效負荷(CA數(shù)據(jù))。在CA方案中，該有效載荷在查詢過程中將廣播信息或密鑰傳輸給CA終端。在查詢信息的末端添加額外字段，非CA接收器無需作任何更改就可以忽略掉該字段。此外，通過使用一個CA-特殊DIAC，接收器就可以接收到此額外信息字段。
額外數(shù)據(jù)字段的出現(xiàn)意味著減少了藍牙數(shù)據(jù)包、傳統(tǒng)技術中所允許的末尾保護信息空間(guard space)。然而，這個為頻率綜合器提供時間裕度以切換到新的跳躍頻率的空間，在其他情況下通常沒有什么用處，由于當前頻率綜合器能夠以一定的速度進行切換，而無需延伸到額外保護信息空間。標準查詢數(shù)據(jù)包是一個長度為68比特的ID標識符數(shù)據(jù)包。由于以“半時隙”(half-slot)發(fā)送，所分配的保護信息空間的時間是(625/2-68)＝244.5微秒(625微秒時隙，1兆比特每秒的傳輸率)。現(xiàn)今的綜合器能在更短的時間里切換，對于該字段，專家們通常會考慮采用100微秒或者更少的時間。因而，盡管其他的比特長度也是可行的，申請者還是建議給該新的字段分配100比特較為合適。
CA手持機不需經(jīng)過加入PICONET這個長時間的處理過程，就能快速接收通信數(shù)據(jù)。此外，由于手持機無需傳送任何信息，這就為其節(jié)省了能量，而這種能量的節(jié)省對于處在可能分布有多個基站的密集環(huán)境中的用戶終端來說是非常重要的。然而，當手持機處于信息交互模式并且希望連接piconet，以便獲取更多的信息時，它可能需要采用默認的與正常情況相同的查詢過程。采用和支持額外字段并不會帶來功能上的損失。
在典型實施方案中，由于信息末端用于標志ID字段，這樣就損失了100比特中的四個比特；這是使用相關器讀取數(shù)據(jù)的所引起的。在剩下的96比特中，申請者首先考慮分配64比特用于數(shù)據(jù)信息，而32比特用于2/3FEC(前向錯誤校正，forward error correction)校驗，盡管任何數(shù)據(jù)段的頭部已經(jīng)包含校驗，其他的前端(overheads)可以大大減少比特數(shù)，某些情況下可達近10比特或者少一些。從而，每個查詢字符組包含8個字節(jié)的通信數(shù)據(jù)。在最普通的方案中，通過第二組查詢傳輸列A和B，便攜式裝置能發(fā)現(xiàn)基站，并判斷出是CA信標，從而等待通信數(shù)據(jù)。由于這種特定的等候，便攜式裝置至少能夠讀取256字符組數(shù)據(jù)兩次(A和B)，提供給用戶兩個2K字節(jié)，或總共4K字節(jié)。
在這個階段，由于信標沒有發(fā)送相關信息，便攜式裝置并不知道信標時鐘的狀態(tài)。為協(xié)助便攜式裝置，至少在某些查詢傳輸列A和B中發(fā)送時鐘信息，如圖8所示，同時結合一些其他的輔助信息，這些輔助信息標志了下一個查詢傳輸列A和B之間轉換的發(fā)生時間。在CA通信數(shù)據(jù)段中發(fā)送該時鐘信息，這就意味著它能夠使兩個數(shù)據(jù)通道得到區(qū)分。使用分離DIAC是其中一個可行的方法。
在便攜式裝置知道信標時間的情況下，便攜式裝置也就知道其頻率如何跳躍，這種跳躍使其能夠跟蹤所有查詢傳輸列的發(fā)送。由于每幀能傳送16個查詢信息，所以其結果是CA通道具有16倍的傳輸容量，即能傳送64K字節(jié)的信息。
由于終端每隔1.28秒或更短時間，被激活一次，一般通過在第一個查詢傳輸列A或B段的中間標上標記來獲得自身所需的時鐘信息。時鐘信息和數(shù)據(jù)在中間標記處互相轉換，如圖9所示，具有許多優(yōu)點。首先，可以在查詢開始之后的少于5秒的時間內接收到部分數(shù)據(jù)。第二，即使密鑰在發(fā)送周期中顯得相對較晚，終端仍然能夠通過向基站(如果對于終端來說是一個合適的操作)自動發(fā)布一個查詢回應信息來回應該重要的密鑰。值得注意的是，并沒有假設增加系統(tǒng)的容量。
上文中，便攜式裝置可以在32個查詢通道中的某一個，接收到所有的額外數(shù)據(jù)字段，因而僅僅使占用了1/32的可用帶寬?？梢哉J識到，假如能夠克服便攜式終端(信標的從動裝置(slave))接收到第一個查詢數(shù)據(jù)包時間上的不確定性，那么就可以接受跳躍順序的預定特性，并可以利用所有的帶寬。對于一個要與主機(master)查詢跳躍順序相同步，并根據(jù)跳躍順序接收第一個數(shù)據(jù)包的從動裝置(slave)來說，需要知道主機(master)的時鐘偏移量和接收到的第一個數(shù)據(jù)包在跳躍順序中的位置。在接下來的例子中，假設主機(master)同藍牙一樣具有最小查詢步驟，這些步驟包括256此16通道查詢跳躍順序的循環(huán)，進行三列切換(圖6所示)。對16個通道的每次掃描花費10毫秒的時間。
另一種使從動裝置(slave)同步跳躍的方法是，在每個通信字段中包含時鐘數(shù)據(jù)。額外數(shù)據(jù)字段(BCD；圖1)承載了4字節(jié)的信息，其信息如下·主機(Master)的時鐘偏移量(2字節(jié))；·整個查詢傳輸列的重復數(shù)目(1字節(jié))-假設一整列包含256個10毫秒傳輸列的循環(huán)，參數(shù)范圍是0-256(查詢切換到下一傳輸列之前)。該數(shù)據(jù)向從動裝置(slave)預示了主機(master)的下一次切換整個傳輸列的時間。
·當前查詢周期完成整列傳輸列切換的數(shù)目(1字節(jié))-該數(shù)據(jù)向從動裝置(slave)表明在當前完整傳輸列的末尾，主機(master)可能作什么操作，以及主機(master)是否將切換到另一個完整傳輸列，或者查詢過程是否將要結束。
只要在10毫秒的傳輸列中沒有進行通道重復，就不需要額外字段來表明當前通道在跳躍順序中的位置，因為從動裝置(slave)能夠從當前順序信息中推導出當前通道的位置。
從上文中可以看出，通過對每個附加字段數(shù)據(jù)包添加4個字節(jié)，從動裝置(slave)能夠獲得所有加載在查詢信息末端的附加字段數(shù)據(jù)包，同時還可以用4個字節(jié)(從100比特中選取的用于數(shù)據(jù)的64比特)承載廣播數(shù)據(jù)。
對一個完整信標消息的研究，會發(fā)現(xiàn)需要將它分解成一些4字節(jié)的數(shù)據(jù)包，其中每個字節(jié)的發(fā)送伴隨一個查詢數(shù)據(jù)包。假設一個固定長度的信標消息的容量比如為16字節(jié)，那么整個消息可以被包含在一個查詢傳輸列中(一個傳輸列具有256個16通道跳躍順序的循環(huán)，即256×16×4＝16KB)。
通過將第一個信標消息的數(shù)據(jù)包固定到第一個查詢列數(shù)據(jù)包，來作一些擴展，從指示器的用于標記當前16通道跳躍順序的重復數(shù)的字段信息，從動裝置(slave)可以推導出接收到的完整信標消息在信標數(shù)據(jù)包中的位置。
從當前所公開的方法，對于本領域的技術人員來說，其他的一些修改版也是容易理解的。這些修改可能涉及其他的功能，這些功能已經(jīng)在設計、生產和固定使用以及移動通訊系統(tǒng)中存在，組合在一起的系統(tǒng)和元件，以及那些作為替代或附加功能的方法已經(jīng)在本文中說明過。作為一個例子，不像前文中的每個通信數(shù)據(jù)包具有4個時鐘字節(jié)和4個數(shù)據(jù)字節(jié)的方案，也可可以使用其他的方案譬如每16個數(shù)據(jù)包(每個數(shù)據(jù)包具有4個時鐘字節(jié)和4個數(shù)據(jù)字節(jié))中由15個是2個時鐘字節(jié)和6個數(shù)據(jù)字節(jié)，該方案在不減低同步性能的條件下提高了數(shù)據(jù)的承載容量。
權利要求
1.包含能夠發(fā)送無線消息的第一信標和第二信標裝置和至少一個能夠接收無線消息的便攜式裝置的通訊系統(tǒng)，其中，上述第一信標能夠根據(jù)第一通訊協(xié)議廣播一系列查詢消息，其中，上述至少一個便攜式裝置能夠用于檢測該查詢消息并向第一信標返回一個便攜式裝置的身份標識，其中，上述第一信標將接收到的身份標識傳送給上述第二信標，當?shù)诙艠私邮盏奖銛y式裝置的身份標識時就引發(fā)了消息交互作用，而第二信標和便攜式裝置能夠用于實現(xiàn)該消息交互服務。
2.權利要求1所要求的系統(tǒng)，包含多個第二信標裝置，每個被安排成從第一信標接收身份標識。
3.權利要求1所要求的系統(tǒng)，還包含一個連接上述第一信標裝置和第二信標裝置、用于傳送已接收的身份標識的安全數(shù)據(jù)通道。
4.權利要求1所要求的系統(tǒng)，其中第二信標裝置維護并定期更新便攜式裝置的身份標識列表，而消息交互服務依靠這些身份標識來實現(xiàn)。
5.權利要求4所要求的系統(tǒng)，還包含一個計時器，第二信標裝置能夠刪除上述便攜式裝置的身份標識列表中，那些在預期時間沒有進行消息交互的身份標識。
6.權利要求4所要求的系統(tǒng)，第二信標裝置能夠刪除上述便攜式裝置的身份標識列表中，那些從第一信標中重復接收到的重復的身份標識。
7.權利要求4所要求的系統(tǒng)，第二信標裝置能夠刪除上述便攜式裝置的身份標識列表中，那些便攜式裝置要求在消息交互結束后刪除其身份標識的身份標識。
8.權利要求1所要求的系統(tǒng)，其中每個查詢消息是以多個數(shù)據(jù)字段的形式存在，這些字段按照上述第一通訊協(xié)議排列，其中第一信標裝置還可以在消息發(fā)送之前，對每個查詢消息添加一個附加數(shù)據(jù)字段，其中便攜式裝置能夠接收信標發(fā)送的查詢消息并從上述附加數(shù)據(jù)字段中讀取數(shù)據(jù)。
9.權利要求8所要求的系統(tǒng)，其中第一信標裝置在上述預定的數(shù)據(jù)字段中包含有一個標記，該標記能表明附加數(shù)據(jù)字段的存在。
10.權利要求1所要求的系統(tǒng)，其中第一通訊協(xié)議包括藍牙消息，第一信標裝置可以按預定的時鐘連續(xù)頻率廣播一系列查詢消息，而第一信標裝置的時鐘消息被包含在由附加數(shù)據(jù)字段承載的數(shù)據(jù)當中。
11.在權利要求1到10中的任何一個系統(tǒng)中使用的移動通訊裝置，該裝置包含一個能夠接收短程無線查詢消息的接收器，處理裝置能夠處理包含在上述消息中的數(shù)據(jù)并能組合一個包含身份標識的回應消息，發(fā)送裝置能將上述組合的回應消息發(fā)送給發(fā)送查詢消息的發(fā)射源。
12.在權利要求1的通訊系統(tǒng)中使用的通訊基礎設施，該設施包含第一信標裝置和第二信標裝置以及兩者之間的互聯(lián)裝置，上述信標裝置能夠將無線消息發(fā)送便攜式裝置，其中第一信標能根據(jù)第一通訊協(xié)議廣播一系列的查詢消息，能夠檢測到任何包含便攜式裝置的身份標識的回應消息，以及能夠將接收到的身份標識發(fā)送給第二信標。當?shù)诙艠私邮盏奖銛y式裝置的身份標識時就引發(fā)消息交互，第二信標可以實現(xiàn)與便攜式裝置的消息交互服務。
13.權利要求12中要求的通訊基礎設施，其中上述第一信標裝置和第二信標裝置之間的互聯(lián)裝置包含一個安全數(shù)據(jù)通道。
14.權利要求12或13中要求的通訊基礎設施，還包含多個的第二信標。
15.權利要求14中要求的通訊基礎設施，還包含消息管理裝置，該裝置能夠初始化和實現(xiàn)正在發(fā)送的消息從一個信標轉移到另一個信標。
16.權利要求12至15中要求的通訊基礎設施，還包含多個第一信標裝置
17.一種使能便攜式通訊裝置用戶在至少包含第一信標和第二信標裝置、能夠發(fā)送無線消息的環(huán)境中，實現(xiàn)與信標裝置之間的消息交互服務的方法，其中，第一信標根據(jù)第一通訊協(xié)議廣播一系列查詢消息，便攜式裝置檢測該查詢消息并回應一個自身的身份標識，第一信標裝置將接收到的身份標識發(fā)送給第二信標，第二信標一旦接收到便攜式裝置的身份標識時就向便攜式裝置提供消息交互服務。
18.權利要求17要求的方法，其中，第二信標裝置維護并定期更新便攜式裝置的用于實現(xiàn)消息交互服務的身份標識。
19.權利要求18要求的方法，其中，第二信標裝置可以刪除上述便攜式裝置的身份標識列表中，那些在預期時間內沒有進行消息交互的身份標識。
20.權利要求18要求的方法，其中，第二信標裝置可以刪除上述便攜式裝置的身份標識列表中，那些從第一信標中接收到的重復的身份標識。
21.權利要求18要求的方法，其中，第二信標裝置可以刪除上述便攜式裝置的身份標識列表中，那些便攜式裝置要求在消息交互結束后刪除其身份標識的身份標識。
22.權利要求17要求的方法，其中，每個查詢消息是以多個數(shù)據(jù)字段的形式存在，這些字段按照上述第一通訊協(xié)議排列，第一信標裝置還可以在消息發(fā)送之前，對每個查詢消息添加一個附加數(shù)據(jù)字段，便攜式裝置能夠接收信標發(fā)送的查詢消息并從上述附加數(shù)據(jù)字段中讀取數(shù)據(jù)。
全文摘要
一個通訊系統(tǒng),包含能夠發(fā)送無線電信息的第一信標裝置(12)和第二信標裝置(14)和至少一個能夠接收所發(fā)送的無線信息的便攜式裝置(10),其中,第一信標能夠根據(jù)第一通訊協(xié)議,比如藍牙,播送一連串查詢信息(INQ),上述便攜式裝置(10)能夠檢測該查詢信息并向第一信標返回一個自身的身份標識,第一信標(12)將接收到的身份標識傳送給第二信標,當?shù)诙艠私邮盏奖銛y式裝置的身份標識時就引發(fā)了信息交互作用,而第二信標和便攜式裝置能夠實現(xiàn)該信息交互服務。
文檔編號H04B1/713GK1389053SQ01802537
公開日2003年1月1日 申請日期2001年6月18日 優(yōu)先權日2000年6月26日
發(fā)明者R·L·布拉克, R·J·達維斯, P·M·福爾頓 申請人:皇家菲利浦電子有限公司