專利名稱：：單向多頻道通信系統(tǒng)和方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種計算機外設裝置的無線信號通信技術，尤其涉及一種包括多個無線輸入裝置的計算機的單向多頻道通信系統(tǒng)和方法。
背景技術：
：計算機在現今社會中所扮演角色的重要性已無須贅言。隨著計算機技術的日新月異，輸入裝置也為了配合各種特定需求而更加多樣化，除了最基本的鍵盤和鼠標以外，更有數字板(digitaltablet)、操縱桿(joystick)、游戲鍵盤(gamepad)、遙控器和3D指向裝置(3Dpointingdevice)等等。這些林林總總的輸入裝置在以往都是通過線材連接到計算機主機，每一輸入裝置都占用一個輸入/輸出端口。但是輸入/輸出端口是計算機的有限資源，無法無限制地供眾多的輸入裝置使用。另外，線材的零亂和糾結也會造成不便，而且使用者的操作會受到線材的牽制而有所不便。雖然目前計算機的無線輸入裝置已十分普遍，但其仍有不太理想的地方。目前市面上所見的整合型無線輸入裝置雖然可供多個輸入裝置發(fā)射器(如無線鼠標和無線鍵盤)共享接收器，如美國專利第5,854,621號所公開，其發(fā)射器與接收器之間為單向通信(即固定由發(fā)射器向接收器發(fā)射信號)，再輔以簡單的識別碼，即可達成多發(fā)射器對單接收器的通信和識別。但其發(fā)射器數量仍有極大限制，如前述’621號美國專利第2欄第51至52行所述，僅能提供兩種發(fā)射器(輸入裝置)共享一個接收器，在應用上仍然不夠。另外，’621號美國專利在使用兩個輸入裝置時，兩個輸入裝置必須使用同一頻道，且不允許切換頻道(第9欄第26至29行)。就算不考慮兩個輸入裝置因共享一個頻道所必然存在的干擾問題，但在該頻道受外界噪聲干擾而無法使用時，使用者也無法切換頻道。在需要使用較多輸入裝置的場合需要較復雜的技術才能解決問題，如美國專利第5,881,366號，該申請公開了以雙向通信或復雜的識別碼編碼技術來解決多輸入裝置共享接收器的問題。但這種解決方案不僅會增加制造成本，而且因單個計算機系統(tǒng)內的多個無線輸入裝置都使用同一無線頻道進行通信，這樣，當系統(tǒng)內的無線輸入裝置數量越多，其以同一頻道所發(fā)出的射頻電波間相互干擾的程度也就越嚴重。但這個問題卻未被包括前述兩個專利申請在內的現有技術所解決。此外，在許多的計算機應用場合中(例如辦公室、網絡咖啡廳及圖書館)是將多個計算機系統(tǒng)相鄰設置，計算機系統(tǒng)之間相隔約僅一米左右。但是，一般使用射頻進行通信的無線輸入裝置的通信范圍為至少1.5米，因此屬于某一計算機系統(tǒng)的無線接收器極有可能接收到屬于其它鄰近的計算機的無線發(fā)射器所發(fā)出的電波信號。因此對于計算機系統(tǒng)所使用的無線輸入裝置而言，系統(tǒng)內及系統(tǒng)外的裝置識別與干擾防止都是必須考慮的。但目前所見的計算機所用的無線輸入裝置還沒有一種可全面且經濟地解決上述問題。
發(fā)明內容本發(fā)明提供一種無線通信的方法及其裝置，使得計算機可設置多個無線輸入裝置，且對應地共享單個接收器。輸入裝置通過不同頻道傳送輸入信號到接收器，接收器可識別和接收各個輸入裝置所產生的輸入信號，并可在使用者切換頻道后通過學習模式而更新頻道數據。計算機可為任何由微處理器所控制的信息處理系統(tǒng)，但特別指個人計算機、工作站、個人數字助理及游戲控制臺(gameconsole)等。輸入裝置也可為任何形式，例如鼠標、鍵盤、搖桿、數字板、觸控板(touchpad)和游戲鍵盤等。計算機不僅可設置多種不同類型的輸入裝置，如前述的輸入裝置的其中之一，也可設置多個同一類型的輸入裝置，如兩個鼠標和/或三個鍵盤。本發(fā)明為一種低功率的無線射頻通信方法，其采用單向通信模式，在各個無線輸入裝置處設置發(fā)射器，并在計算機主機側設置接收器。各個無線輸入裝置預設使用不同的無線通信頻道，每一輸入裝置所發(fā)射的輸入信號都分別冠有特定預設的識別碼。接收器設有內存，以記錄各個輸入裝置所使用的頻道和識別碼，接收器可據此順序地接收各個頻道的輸入信號，而在使用者切換某一輸入裝置的輸入信號頻道時，可由使用者啟動接收器進入學習模式，并啟動輸入裝置通過共享頻道傳輸其識別碼和切換后的頻道數據到接收器，接收器即可根據更新后的頻道數據接收輸入信號。此外，通過識別碼對所接收的無線信號加以識別，確定信號是否來自系統(tǒng)內的輸入裝置，即可對該輸入信號進行后續(xù)處理。本發(fā)明的主要目的，是提供一種無線輸入裝置與計算機主機之間的通信方法及其裝置，能夠設置多個無線輸入裝置，對應地共享一個接收器。本發(fā)明的另一目的，是提供一種同時使用多個不同頻道的無線通信方法及其裝置。本發(fā)明的又一目的，是提供一種使用射頻信號的單向通信方法及其裝置。圖1表示計算機主機與多個無線輸入裝置間的連接狀態(tài)；圖2為本發(fā)明的頻道定義表；圖3表現本發(fā)明的各輸入裝置的頻道切換順序模式；圖4表示本發(fā)明的輸入信號與識別碼的組合關系；圖5為本發(fā)明的通信方法的流程圖；圖6表示本發(fā)明的輸入裝置的電路方框圖；圖7表示本發(fā)明的接收器的電路方框圖。附圖中，各標號所代表的部件列表如下1-計算機主機2-接收器21-接收天線22-第二射頻放大器23-第二頻率合成器24-第二微處理器25-輸入/輸出接口26-第二內存27-學習模式開關31-33-輸入裝置341-感應器342-按鍵開關343-第一微處理器344-頻道切換開關345-配對開關346-第一內存347-第一頻率合成器348-第一射頻放大器349-發(fā)射天線4-輸入信號5-識別碼具體實施方式為了使本領域技術人員進一步了解本發(fā)明的特征及技術內容，請參閱以下有關本發(fā)明的詳細說明與附圖，附圖僅提供參考與說明用，并非用來限制本發(fā)明。首先參閱圖1，可以看出，多個無線輸入裝置31-33通過無線通信連接于計算機主機1，每一輸入裝置31-33分別設有無線射頻(RF)發(fā)射器，計算機主機1則連接有對應于輸入裝置31-33的發(fā)射器的接收器2。輸入裝置31-33可為各種類型與數量的組合，如圖1所示的實施例是在計算機主機1安裝鼠標31、鍵盤32和遙控器33，共三個輸入裝置。本發(fā)明的輸入裝置31-33的發(fā)射器以射頻信號單向地向接收器2發(fā)射輸入信號，該輸入信號以頻移鍵控(FSK)的方式調制。如果以2.4GHz的頻段作為載波頻率，則可以5MHz的頻寬為頻道間隔，以定義出數十個甚至上百個通信頻道。如圖2所示即為優(yōu)選的頻道分配表，該表中共定義出32個頻道，當然也可根據需要進行增減。每一輸入裝置31-33初始使用預設頻道，如鼠標31使用第一頻道，鍵盤32使用第二頻道，遙控器33使用第三頻道。當然上述的使用頻道也可隨意改變。接收器2中設有內存(后面將詳細描述)，其中儲存有每一輸入裝置31-33初始使用的預設頻道數據，使接收器2可根據該數據設定其接收頻道。當某一輸入裝置31-33被使用者操作時，其在預設的時間區(qū)間內通過發(fā)射器對應地產生輸入信號，并連續(xù)傳送一組多個周期性信號。接收器2以周期性的跳頻順序地接收這些信號。以前述的頻道順序為例，接收器2中的內存已存有預設頻道數據，即可以第一頻道、第二頻道和第三頻道的順序進行順序接收，周而復始。前述輸入信號發(fā)射的時間區(qū)間優(yōu)選地約等于一個接收循環(huán)的周期(即完成一次三個頻道的接收循環(huán))，以確保每一輸入裝置31-33所發(fā)出的輸入信號均可實時地在一個接收循環(huán)周期內被接收器2所接收。根據發(fā)明人所得的實驗結果，對于單個輸入裝置31-33的信號的接收若能達到一秒內接收十七次以上，使用者就不會感覺到遲滯或斷續(xù)，也就是對于同一頻道的接收周期(即為一個接收循環(huán)的周期)須在59ms以下。以圖1所示的三個輸入裝置31-33的實施例而言，如果每一頻道的接收周期在19.67ms(59÷3＝19.67)以下，即可使一個接收循環(huán)周期低于前述的59ms的上限。而在設有四個輸入裝置的系統(tǒng)中，則只需將每一頻道的接收周期設定在14.75ms(59÷4＝14.75)以下，即可滿足所需。另外，為了解決系統(tǒng)外的其它無線裝置使用與系統(tǒng)內的輸入裝置31-33相同頻道的干擾問題，本發(fā)明還提供頻道切換功能。頻道切換的方式可優(yōu)選地使用預設順序，即每一輸入裝置31-33都分別從圖2的頻道表中選取多個可用頻道，并按照一定順序排列。如圖3所示的即為一個優(yōu)選的頻道預設表。各類型的輸入裝置31-33所選用的頻道序列完全不同，其中也沒有共享的頻道。例如鼠標31原來使用第一頻道，在按壓一次頻道切換開關(將在后面進行說明)后改用第四頻道，再按壓一次則改用第七頻道；而鍵盤32原來使用第二頻道，在按壓一次頻道切換開關后改用第五頻道，再按壓一次則改用第八頻道，按照預定順序進行順序切換。當然，圖3所示的頻道預設表并非一成不變，而是可以任意改變，只要各頻道序列沒有重復使用同一頻道的情況即可。另一非優(yōu)選的但仍然可行的切換方式，即，隨機地以隨機數方式切換頻道，而并非按照特定順序進行切換。但這種方式仍然存有兩個輸入裝置使用同一頻道的可能性(雖然這一可能性并不高)。在遇到頻道重疊時，僅需再切換一次或兩次頻道即可避免，因此仍不失為一種可行的方式。由于本發(fā)明的發(fā)射器-接收器對采用單向通信架構，即僅輸入裝置31-33可單向發(fā)射信號到接收器2，而無法逆向通信。因此在輸入裝置31-33進行頻道切換后，必須設置一種機制使接收器2的接收頻道也產生對應切換，才可使接收器2正確接收到每一輸入裝置31-33所發(fā)射的輸入信號。這種機制是在接收器2處設置學習模式開關(將在后面詳細描述)，以啟動接收器2進入學習模式，另外，在每一輸入裝置31-33處設置配對開關(pairingswitch)(將在后面詳細描述)，以啟動輸入裝置31-33進入配對模式而發(fā)射其頻道數據。當輸入裝置31-33所使用的傳送輸入信號的頻道經切換后，接收器2無法再接收輸入裝置31-33所傳送的輸入信號，此時使用者即可操作學習模式開關使得接收器2進入學習模式，優(yōu)選地可以燈信號顯示該模式狀態(tài)。在學習模式下，接收器2以預設的共享頻道進行信號接收，此時操作已切換頻道的輸入裝置31-33的配對開關，使其經由共享頻道傳送其切換后的頻道數據，接收器2接收該更新的頻道數據后，將其儲存于內存中，在學習模式結束后，即可自動改用更新后的頻道順序地進行輸入信號的接收。如在圖1所示的實施例中，接收器2原以第一、二、三頻道分別接收三種輸入裝置31-33所傳送的輸入信號，如果鼠標31經切換改用第四頻道，則接收器2在經由學習模式取得更新后的頻道數據后，即對應改用第四、二、三頻道進行接收。前述的共享頻道是僅在學習模式中用以傳送頻道數據的，不同于用以傳送輸入信號的頻道(圖2中的頻道)，且所有輸入裝置31-33均使用相同的共享頻道，因此接收器2可在學習模式中接收任一輸入裝置31-33所傳送的更新頻道數據。下面參閱圖4，本發(fā)明的每一輸入裝置31-33所傳送的輸入信號及頻道數據都會冠以專屬于各裝置的識別碼5，以供接收器2判別其所接收的信號是否來自系統(tǒng)內的輸入裝置31-33，以及在學習模式下，接收器2可得知其所接收的更新頻道數據來自哪一個輸入裝置31-33，這樣才可完成正確的對應更新。圖5所示的是本發(fā)明方法的流程圖。首先，接收器2以預設的頻道順序接收每一輸入裝置31-33所傳送的輸入信號(S1)，如果所有輸入裝置31-33所傳送的輸入信號都可被接收器2正常接收，接收器2則按照既有的頻道順序繼續(xù)進行順序地接收。當任一輸入裝置31-33因切換頻道而使其所傳送的輸入信號無法被接收器2所接收時(S2)，即由使用者操作接收器2的學習模式開關從而進入學習模式(S3)，再由使用者操作無法被接收的輸入裝置31-33的配對開關，使輸入裝置31-33進入配對模式，以通過共享頻道傳送更新的頻道數據(S4)。在接收器2接收更新頻道數據后，在其內存中對應更新頻道數據(S5)，最后結束學習狀態(tài)。這時，接收器2以更新的頻道順序對各輸入裝置31-33的輸入信號進行順序地接收。上述的通信方法可通過圖6和圖7的電路方框圖加以實施。圖6所示的是輸入裝置31-33的典型電路，其以第一微處理器343作為控制中心控制其它外圍電路的運行。輸入裝置31-33典型地設置有供使用者輸入指令的按鍵開關(keyswitch)342，另外可設置可感應使用者動作的感應器341，例如鼠標31和數字板等。第一微處理器343根據按鍵開關342和/或感應器341所傳送的指令信號而將其轉換為計算機主機1可接受的格式的輸入信號；非易失性的第一內存346用以儲存輸入裝置31-33所使用的頻道和識別碼5等數據，第一微處理器343根據這些數據對輸入信號4進行編碼，并控制第一頻率合成器347以對應的頻道將輸入信號4加以調制，再經由第一射頻放大器348和發(fā)射天線349將其發(fā)射。頻道切換開關344和配對開關345電連接于第一微處理器343，分別供使用者操作，進行通信頻道的切換以及配對模式的切換(后者是用于在學習模式下傳送更新頻道數據的)，在經由頻道切換開關344變更后的頻道數據立即儲存于第一內存346中。圖7所示的為接收器2的典型電路，其以第二微處理器24作為控制中心，與第二微理器24相連的非易失性第二內存26中儲存有各輸入裝置31-33所使用的頻道和識別碼5等數據。在正常接收狀態(tài)(即非學習模式)下，第二微處理器24根據這些數據控制第二頻率合成器23進行跳頻順序接收和解調，使經由接收天線21和第二射頻放大器22所接收到的各頻道的輸入信號可被正確地接收，然后傳送至第二微處理器進行必要的來源判別(通過識別碼)和信號處理，之后，再經由與計算機主機1的接口兼容的輸入/輸出接口25將接收到的輸入信號傳送至計算機主機1。電連接于第二微處理器24的學習模式開關27可切換到接收器2的學習狀態(tài)，在進入學習狀態(tài)時，第二微處理器24控制第二頻率合成器23以共享頻道接收更新頻道數據。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此即限制本發(fā)明的專利范圍，凡是運用本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效變換，或直接或間接運用在其它相關的
技術領域：
，均同理包括在本發(fā)明的專利范圍內。權利要求1.一種單向多頻道通信方法，所述方法用于包括多個輸入裝置的計算機，所述多個輸入裝置各包含有發(fā)射器，所述計算機包含有接收器用以接收來自各個所述輸入裝置/發(fā)射器的電波信號，所述方法包括下列步驟設定各個所述輸入裝置使用不同的預設通信頻道；在使用者操作所述輸入裝置的其中之一時，被操作的所述輸入裝置在一時間區(qū)間內以其所使用的頻道連續(xù)周期性地發(fā)射多個相同的輸入信號；所述接收器以預設的時間為周期，在所述周期內對各個所述輸入裝置所使用的頻道逐一地按預設順序進行一次順序接收，并周期性地重復所述接收順序。2.如權利要求1所述的方法，其中，所述接收器的預設時間等于發(fā)射所述輸入信號的時間區(qū)間。3.如權利要求1所述的方法，其中，所述接收器對于同一頻道的接收周期不大于59ms。4.如權利要求1所述的方法，其中，由各個所述輸入裝置/發(fā)射器所發(fā)射的輸入信號分別冠有屬于各個所述輸入裝置專有的識別碼，以供所述接收器識別所述信號的來源。5.如權利要求4所述的方法，其中，所述識別碼為固定不變的。6.如權利要求4所述的方法，其中，所述輸入裝置所使用的所述預設通信頻道為可切換的。7.如權利要求6所述的方法，進一步包括下列步驟在所述接收器上提供學習模式，所述學習模式為使得所述接收器以預設的共享頻道接收信號；在所述輸入裝置上提供配對模式，所述配對模式為使得所述輸入裝置以所述共享頻道傳送所述輸入裝置經切換后的更新頻道數據；所述接收器在接收所述更新頻道數據后，以更新的頻道順序進行順序接收。8.如權利要求7所述的方法，其中，由所述輸入裝置傳送的所述更新頻道數據冠有其識別碼。9.如權利要求7所述的方法，其中，所述共享頻道為不同于傳送所述輸入信號所用的通信頻道。10.一種單向多頻道通信系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于包括多個輸入裝置的計算機，所述系統(tǒng)包括至少兩個輸入裝置，其各自包含有發(fā)射器，各個所述發(fā)射器使用不同的無線頻道發(fā)射由所述輸入裝置產生的輸入信號，在使用者操作所述輸入裝置的其中之一時，被操作的所述輸入裝置在一時間區(qū)間內以所述輸入裝置使用的頻道連續(xù)周期性地發(fā)射多個相同的輸入信號；接收器，其可操作性地連接于所述計算機主機，所述接收器以預設時間為周期，在所述周期內對各個所述輸入裝置所使用的頻道逐一地按預設順序進行一次順序接收，并周期性地重復所述接收順序，使所述輸入信號可被所述接收器接收。11.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射器與所述接收器使用射頻頻道。12.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述接收器的預設時間等于發(fā)射所述輸入信號的時間區(qū)間。13.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述接收器對于同一頻道的接收周期不大于59ms。14.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中，由各個所述輸入裝置/發(fā)射器所發(fā)射的輸入信號分別冠有屬于各個所述輸入裝置專有的識別碼，以供所述接收器識別所述信號的來源。15.如權利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述識別碼為固定不變的。16.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述輸入裝置進一步包括有頻道切換開關，其可切換所述輸入裝置用以傳送所述輸入信號的頻道；配對開關，其使所述輸入裝置進入配對模式，以預設的共享頻道傳送經切換后的頻道數據，而所述接收器進一步包括有學習模式開關，其使得所述接收器進入學習模式，以所述共享頻道接收來自所述輸入裝置的更新頻道數據。17.如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述共享頻道為不同于傳送所述輸入信號所用的通信頻道。全文摘要一種用于設有多個無線輸入裝置的計算機在單向通信的架構下的以可變的不同頻道與各輸入裝置進行通信的方法及其系統(tǒng)，在計算機主機側設置具有多頻道接收能力的接收器，每個含有發(fā)射器的輸入裝置使用預設的不同頻道以發(fā)射輸入信號；接收器設有內存，以記錄各輸入裝置所使用的頻道，可順序地接收各頻道的輸入信號。在使用者切換輸入裝置的輸入信號頻道時，可由使用者啟動接收器進入學習模式，并啟動輸入裝置通過共享頻道傳輸識別碼和切換后的頻道數據，接收器可根據更新后的頻道數據接收輸入信號。文檔編號H04B5/00GK1900892SQ20051008516公開日2007年1月24日申請日期2005年7月21日優(yōu)先權日2005年7月21日發(fā)明者姬中平申請人:玴榮科技股份有限公司