專利名稱：無線電網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)和協(xié)議的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由各種設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，其中，各種設(shè)備經(jīng)由射 頻相互通信。
背景技術(shù)：
通過安排一組設(shè)備可以生成一個由各種設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，其中， 各種i殳備相互之間可以經(jīng)由射頻(RF， radio frequency)裝置進行通 信，以便在各種設(shè)備之間發(fā)送數(shù)據(jù)。假定各種設(shè)備中的每一個都處于 每個設(shè)備的最大通信距離之內(nèi)，這樣，每一個設(shè)備都能在所述網(wǎng)絡(luò)中 與其它設(shè)備有效地相互通信。
在許多這樣的網(wǎng)絡(luò)中，所述設(shè)備可以全部都是收發(fā)信機，即，每 一個設(shè)備都能進行發(fā)送和接收。為了傳送一個數(shù)據(jù)項的目的， 一個設(shè) 備主要地用作發(fā)射機，而其它設(shè)備則主要地用作接收機。
本發(fā)明準備用于與"點到點"系統(tǒng)相反的"點到多點"系統(tǒng)，在"點 到點，，系統(tǒng)中，在同一時間僅在兩個設(shè)備之間進行通信。在點到多點 通信系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)中的一個設(shè)備可以同時跟兩個或多個其它設(shè)備進行 通信。
一個可靠的"點到多點"通信系統(tǒng)允許生成共享的網(wǎng)絡(luò)變量。這是 一個網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備都知道的變量。例如，如果一個設(shè)備需要改變共 享的網(wǎng)絡(luò)變量的值，則它必須發(fā)出一項請求，并且必須保證所有設(shè)備 同時接收和處理已更新的變量。如果不能同時進行更新，或者在網(wǎng)絡(luò)
3中不是所有其它設(shè)備都接收到所述更新，則所述網(wǎng)絡(luò)將不具有共享的 網(wǎng)絡(luò)變量。
共享的網(wǎng)絡(luò)變量允許創(chuàng)建一個沒有中央控制器的網(wǎng)絡(luò)。關(guān)于所述 網(wǎng)絡(luò)的運行和控制的所有重要數(shù)據(jù)都同時地被網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備知 道。在網(wǎng)絡(luò)中的任何設(shè)備都可以在任何時間更新數(shù)據(jù)，并且所有其它 設(shè)備都被保證相應(yīng)地更新它們的數(shù)據(jù)。與具有中央控制器的網(wǎng)絡(luò)相 比，這使得在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各種設(shè)備的控制得以簡化、變?yōu)楦屿`活并使成 本得以降低。
在這里，每一個設(shè)備之間的單個通信動作被稱為一項事務(wù)。事務(wù) 發(fā)生在一個設(shè)備(收發(fā)信機/發(fā)射機)向一個或多個收發(fā)信機/接收機 發(fā)送數(shù)據(jù)的過程之中。所述事務(wù)還包括從收發(fā)信機/接收機向網(wǎng)絡(luò)中的 收發(fā)信機/發(fā)射機發(fā)送的數(shù)據(jù)以及在收發(fā)信機/接收機設(shè)備相互之間發(fā) 送的數(shù)據(jù)。在這個意義上，對一項給定的事務(wù)來說，發(fā)出準備由整個 網(wǎng)絡(luò)共享的數(shù)據(jù)的設(shè)備被稱為"收發(fā)信機/發(fā)射機"，而在所述事務(wù)中接 收數(shù)據(jù)的設(shè)備被稱為收發(fā)信機/接收機。應(yīng)當理解，在同一項事務(wù)中， 給定的收發(fā)信機/接收機也可以發(fā)送確認信號。在下一項事務(wù)中，所述 收發(fā)信機/接收機可以成為收發(fā)信機/發(fā)射機。當同時向一個以上的收 發(fā)信機/接收機發(fā)送(也被稱為廣播或組播)時，重要的是知道所有的 收發(fā)信機/接收機都已經(jīng)成功地接收所述數(shù)據(jù)。如果即使有一個收發(fā)信 機/接收機尚未成功地接收所述數(shù)據(jù)(例如由于在一部收發(fā)信機/接收 機中， 一個比特的誤碼會導(dǎo)致數(shù)據(jù)的出錯)，則所有其它的收發(fā)信機 /接收機必須被通知，并不是所有其它的收發(fā)信機/接收機都已經(jīng)成功 地接收所述數(shù)據(jù)。
這樣的網(wǎng)絡(luò)也可以使用一個具有主要和次要比特的傳輸系統(tǒng)。這 意味著如果存在沖突，并且兩個設(shè)備同時發(fā)送主要和次要比特，則當 監(jiān)測通信媒體時，每一個設(shè)備都將看到主要比特的傳輸。發(fā)送次要比 特的設(shè)備知道曾經(jīng)出現(xiàn)過沖突，并且可以采取任何適當?shù)膭幼鳌＠纾?這可能意味著所有進一步的傳輸?shù)耐Ｖ埂?br> 在傳統(tǒng)的點到點通信協(xié)議中， 一個一般的步驟就是讓每一個設(shè)備
4在接收數(shù)據(jù)后的某個時間內(nèi)發(fā)送確認聲明。其缺點是發(fā)送設(shè)備必須準 確地知道網(wǎng)絡(luò)中的接收設(shè)備的數(shù)目，以及如何與它們中的每一個進行 聯(lián)系。把相同的數(shù)據(jù)段可靠地傳送到多個接收設(shè)備要求相同數(shù)據(jù)的多 次傳輸，以及對每一次傳輸來說，為了得到確認需要進行相應(yīng)的等待。 向許多收件人重復(fù)傳輸相同的數(shù)據(jù)浪費了通信媒體的帶寬。這個方案 還要求發(fā)射機獲得并存儲關(guān)于哪些接收設(shè)備接受給定傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。這 個方案允許生成共享的網(wǎng)絡(luò)變量，其代價就是不必要的復(fù)雜性以及通 信媒體的可用帶寬的不充分使用。
可替代地，可以使用點到多點傳輸來同時地向許多收件人傳送數(shù) 據(jù)，而不必返回任何確認。這使得數(shù)據(jù)傳送變?yōu)椴豢煽浚⑶野l(fā)射機 將無法確定是否所有的接收設(shè)備都已經(jīng)成功地接收了數(shù)據(jù)。不可靠的 數(shù)據(jù)傳送意味著不能生成共享的網(wǎng)絡(luò)變量。
在這樣的系統(tǒng)中，還需要能夠精確地確定在數(shù)據(jù)傳輸過程中，數(shù)
據(jù)類型改變(例如，從控制數(shù)據(jù)傳輸時隙改變到確認時隙)的時間或 占
J"、 O
許多公知的通信協(xié)議都是異步的和基于字符的。最好的實例就是
廣泛使用的串口 RS/EIA-232。
這樣的協(xié)議難以用來發(fā)送變化和固定的時間部分。然而，重要的 是異步接口部件(被稱為通用異步接收機發(fā)射機，或UART)具有被 良好地表征的定時和延遲特性，并且這些特性保持不變。例如，字符 之間的間隙時間的任何變化(不管由于什么原因)將是災(zāi)難性的，因 為這將意味著不同的設(shè)備要為相同的臨界點固定不同的時間。這對固 定時隙的起點來說，將沒有共同的時間參照。
基于字符的協(xié)議應(yīng)當能夠傳送符合指定字符大小的任何信息項。 這與在傳輸過程中具有提示重要點(特別是可變部分的終點)的某些 方法的需求是有矛盾的。之所以產(chǎn)生這種矛盾是由于在基于字符的協(xié) 議中，某些字符需要表示一種特殊的意義以便提示重要點。這意味著 所述特殊字符不能用于數(shù)據(jù)。異步的基于字符的協(xié)議的組合缺點使得 當在可變和固定時間部分之間保持固定時間關(guān)系時，它難以使用。一種替代方案就是將所述協(xié)議考慮成一個通過分組而組成字符 的比特流(換句話說，將字符結(jié)構(gòu)覆蓋在比特流之上)?？梢詫γ恳?個字符進行檢查，看它是否重要。當一個待發(fā)送的數(shù)據(jù)項看上去相同 于一個重要字符時，可以插入額外的比特來改變它。所述接收設(shè)備識 別額外比特的圖案并去除它們，恢復(fù)原始字符。通過在解碼路徑中的 正確點上進行特殊字符的識別，數(shù)據(jù)和特殊字符二者就能被分離。這
被稱為字符填充，并且在像高級數(shù)據(jù)鏈路控制(HDLC， high level data linkcontrol)的協(xié)議中被廣泛使用。然而，字符填充可能是復(fù)雜的和 在處理上有難度的。
在提供一種用于改進射頻點到多點通信系統(tǒng)中的各設(shè)備之間的 通信的系統(tǒng)和協(xié)議方面，需要在數(shù)據(jù)時間幀中提供標記。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第 一方面，^:供了 一種用于在數(shù)據(jù)時間幀中提供標 記的方法，所述方法包括
編碼數(shù)據(jù)序列中的特定點處的數(shù)據(jù)比特以提供各種狀態(tài)；
產(chǎn)生為非法組合的狀態(tài)組合；
將所述非法組合識別為標記。
本發(fā)明的方法應(yīng)用于澳大利亞專利申請?zhí)?004301959中描述的 系統(tǒng)和協(xié)議，所述系統(tǒng)和協(xié)議在例如控制家用電器、企業(yè)和辦公室電 器設(shè)備等各個方面得到應(yīng)用。


圖l表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的一種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)； 圖2表示在本發(fā)明的環(huán)境中所使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型； 圖3表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的一種幀結(jié)構(gòu)； 圖4表示用于本發(fā)明的收發(fā)信機裝置的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)；以及 圖5表示圖4所示的收發(fā)信機裝置的某些功能在其中實現(xiàn)的部分 國際標準化組織(ISO, International Standardization Organization )
67層模型。
具體實施例方式
圖l表示一種網(wǎng)絡(luò)的示范性體系結(jié)構(gòu)，在其中，網(wǎng)絡(luò)10由節(jié)點 1、 2和3構(gòu)成。節(jié)點l、 2和3是收發(fā)信機裝置，并且在一項給定的 通信事務(wù)中，可以起到發(fā)射機和/或接收機的作用。網(wǎng)絡(luò)10可以經(jīng)由 網(wǎng)關(guān)11與其它網(wǎng)絡(luò)20進行通信。
本發(fā)明的協(xié)議設(shè)計是基于ISO 7層模型，并且某些術(shù)語與ISO 所使用的術(shù)語是共同的。在本發(fā)明中使用的協(xié)議是無連接的，這意味 著一旦發(fā)生單個數(shù)據(jù)傳送，在它之前或之后都不期望有附加的相關(guān)數(shù) 據(jù)傳送。
本優(yōu)選實施例的協(xié)議模型是基于IS0 7層模型，并且示于圖2。 對分布于兩個節(jié)點上的應(yīng)用來說，每一個協(xié)議層都具有至另一個節(jié)點 的等效層的虛擬連接。如所看到的那樣，每一層都取出由上一層提供 的數(shù)據(jù)，把它作為一個數(shù)據(jù)單元來處理，并且添加它本身的協(xié)議控制 信息(PCI， protocol control information )字段。在每一層上，協(xié)+義 數(shù)據(jù)單元(PDU， protocol data unit)可以是數(shù)據(jù)，或者是由下一個較 高層提供的分組。PDU的名字的前綴就是它所適用的層(例如，SPDU 就是一個會晤PDU)。
物理層涉及在ISO系統(tǒng)中的機械和電氣網(wǎng)絡(luò)接口。在本發(fā)明的 系統(tǒng)中，物理層指的是用于在通信媒體上發(fā)送和接收比特的硬件和固 件元件。
在ISO系統(tǒng)中，鏈路層用于數(shù)據(jù)鏈路控制(例如，幀的形成、 數(shù)據(jù)透明度、差錯控制)。在本發(fā)明中，鏈路層被用來將字節(jié)分解為 比特、比特填充(如果需要的話)、幀的形成、沖突檢測、排定優(yōu)先 等級、檢錯、肯定/否定確認產(chǎn)生、校驗和重發(fā)。
在ISO系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)層被用于網(wǎng)絡(luò)路由、尋址、呼叫建立和清 除，而在本發(fā)明中，網(wǎng)絡(luò)層被用于網(wǎng)絡(luò)路由、尋址、事務(wù)建立和清除。
在ISO系統(tǒng)中，傳輸層被用于端到端消息傳送、連接管理、差錯控制、分段和流量控制。而在本發(fā)明的環(huán)境中，不使用傳輸層。
在ISO系統(tǒng)中，會話層被用于針對應(yīng)用實體的對話和同步控制，
但在本發(fā)明的環(huán)境中不使用會話層。
在ISO系統(tǒng)中，表示層被用于傳送句法協(xié)商和數(shù)據(jù)表示轉(zhuǎn)換，
而在本發(fā)明的環(huán)境中，表示層被用于可選的應(yīng)用數(shù)據(jù)加密。
在iso系統(tǒng)中，應(yīng)用層^:用于文件傳送、訪問管理、文檔和消 息交換、任務(wù)傳送和管理，而在本發(fā)明的環(huán)境中，應(yīng)用層支持應(yīng)用數(shù) 據(jù)的發(fā)送和接收。
最后，在iso和本發(fā)明的環(huán)境中，用戶應(yīng)用層被用于為實現(xiàn)指 定功能或行為所需的任何方面。
本發(fā)明的特征主要是駐留在鏈路層中。
在本發(fā)明的協(xié)議中，用戶可以可選地利用主要比特和次要比特。 如果兩個設(shè)備同時發(fā)送主要和次要比特，則(監(jiān)測其本身的傳輸?shù)? 發(fā)射機和接收機將僅檢測主要比特。
由首先監(jiān)測媒體的發(fā)射機獲得媒體訪問，并且如果檢測不到現(xiàn)有 的傳輸，則所述發(fā)射機將通過發(fā)送一個前置碼流來嘗試要求媒體訪 問。所述前置碼開始于至少一個可檢測的比特。對媒體訪問的要求規(guī) 定了一項事務(wù)的開始。 一項事務(wù)由全部數(shù)據(jù)傳送、確認和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā) 構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點都必須連續(xù)地監(jiān)測媒體，并且如果它們檢測 到一項事務(wù)出現(xiàn)，它們將延緩任何要求媒體訪問的企圖，直到當前的 事務(wù)完成為止。
各項事務(wù)是異步的，這就是說，它們可以出現(xiàn)在任何時間，并且 從一項事務(wù)的起點到下一項事務(wù)的起點之間的時間差不一定為比特 周期的整數(shù)倍。
在本申請中，一項事務(wù)被明確地定義為被分解為含有不同類型數(shù) 據(jù)的若千子時隙的連續(xù)時間段。 一項事務(wù)將開始于前置碼(持續(xù)一段 設(shè)定的時間)，跟隨其后的是準備從收發(fā)信機/發(fā)射機發(fā)送到兩個或多 個收發(fā)信機/接收機的特定數(shù)據(jù)。在其中發(fā)送數(shù)據(jù)的時隙在長度上是可 變的，并且包括用作幀校驗序列的一部分。跟隨在數(shù)據(jù)傳輸之后的是
8一個轉(zhuǎn)發(fā)時隙標簽(其細節(jié)將不進行描述，因為它們與本發(fā)明無關(guān))， 跟隨其后的是可以由收發(fā)信機/接收機在其中發(fā)送肯定確認的時隙，跟 隨其后的是可以由收發(fā)信機/接收機在其中發(fā)送否定確認的時隙。幀結(jié)
構(gòu)示于圖3。
如上所述，事務(wù)是異步的，并且可以開始于任何時間。然而，一 旦開始，所述事務(wù)就具有基于時間的結(jié)構(gòu)。所述事務(wù)中的特殊標記被 用來指示數(shù)據(jù)部分的開始和結(jié)束。這將在下面進行更詳細的討論。在 其中發(fā)送肯定和否定確認的時隙在時間上是固定的。通過編碼和編碼 到這些時隙中的數(shù)據(jù)的冗余，能傳送由一個或多個收發(fā)信機/接收機發(fā) 出的肯定確認以及由一個或多個收發(fā)信機/接收機發(fā)出的否定確認。在 此項事務(wù)中所涉及的所有裝置都看到這兩種確認時隙。
一旦由收發(fā)信機/發(fā)射機發(fā)送的數(shù)據(jù)(例如在圖1中的節(jié)點1)被 所述收發(fā)信機/接收機(節(jié)點2和3 )成功地接收，節(jié)點2和3將確認 成功的接收。
如果收發(fā)信機/接收機從事務(wù)中接收的數(shù)據(jù)含有差錯，則所述收 發(fā)信機/接收機將發(fā)出否定確認。
希望肯定確認的收發(fā)信機/接收機將在肯定確認時隙中發(fā)出特殊 代碼，并且將在否定確認時隙中接收(如果不使用主要比特傳輸)或 發(fā)送(如果使用主要/次要比特)次要比特。
類似地，希望否定確認的收發(fā)信機/接收機將在肯定確認時隙中 發(fā)出次要比特(如果使用主要/次要比特)或者接收(如果不使用主要 比特傳輸)，并且將在否定確認時隙中發(fā)出特殊代碼。
在不進行發(fā)送時，各設(shè)備監(jiān)測各時隙這個事實保證了在兩個時隙 結(jié)束時，每一個設(shè)備都已經(jīng)檢測到肯定確認、否定確認或二者，并因 此能確定所述網(wǎng)絡(luò)的整個確認狀態(tài)。
例如，發(fā)出肯定確認的收發(fā)信機/接收機將能夠檢測到發(fā)出否定 確認的某些其它收發(fā)信機/接收機。對于使用主要比特的情形來說，這 是因為肯定確認的收發(fā)信機/接收機將在否定確認時隙中嘗試發(fā)出次 要比特，但是在否定確認時隙中將檢測由于同時發(fā)送適當代碼的其它于不使用主要比特的情形來說，肯定確認的 收發(fā)信機/接收機將在否定確認時隙中進行接收，并且在否定確認時隙 中檢測由于發(fā)送適當代碼的其它收發(fā)信機/接收機的任何比特。相反的 情形適用于發(fā)送否定確認的收發(fā)信機/接收機。
在所述事務(wù)結(jié)束時，所有裝置都不知道有多少個肯定或否定確 認，它們必須知道的是有一些肯定的和一些否定的。
如果在所述事務(wù)期間出現(xiàn)任何否定確認，則所有的收發(fā)信機/接 收機都知道此事，并且可以丟棄接收的數(shù)據(jù)。類似地，收發(fā)信機/發(fā)射 機知道此事，并且可以嘗試再運行此項事務(wù)。
生成肯定確認的過程如下。僅當下列條件成立時，在接收數(shù)據(jù)之
后，節(jié)點將生成肯定確認
-已經(jīng)針對其嵌入的楨校驗序列對數(shù)據(jù)時隙進行了校驗，并且被 發(fā)現(xiàn)是有效的；以及
-在所述數(shù)據(jù)時隙中出現(xiàn)的任何尋址信息匹配所述設(shè)備使用的 尋址信息。
每一個設(shè)備的收發(fā)信機通常含有至少兩種不同類型的地址，即 -單元地址，允許所述設(shè)備在隔離狀態(tài)中被唯一地尋址；以及 -組播地址，為了更新共享網(wǎng)絡(luò)變量的目的，允許對網(wǎng)絡(luò)中的所 述設(shè)備同時進行尋址。
此外，各設(shè)備還可以可選地含有
-網(wǎng)絡(luò)地址，允許由它們所屬的邏輯網(wǎng)絡(luò)對物理設(shè)備進行分組。 其它的變化也是可能的，但是這3種地址類型被用來作為其它更
復(fù)雜尋址方案的基礎(chǔ)。
由于肯定確認對網(wǎng)絡(luò)的功能提供附加的確定性，所以它是有用
的。例如，如果收發(fā)信機/發(fā)射機沒有從任何設(shè)備接收到肯定確認，并
且隨后也沒有從任何設(shè)備接收到否定確認，則無法確定有任何設(shè)備接
收到傳輸信號。
然而將期待，肯定確認對本發(fā)明的最廣義的方面來說是不重要 的。而且，肯定確認可以出現(xiàn)在否定確認之后。在生成否定確認的過程中所涉及的處理如下通過使用已嵌入的 幀校驗序列來校驗已接收的數(shù)據(jù)，僅當數(shù)據(jù)時隙被確定為出錯時，接 收設(shè)備(收發(fā)信機/接收機)才生成否定確認。
在一個設(shè)備確定數(shù)據(jù)時隙出錯時，就不需要進一步地檢查所述數(shù) 據(jù)時隙內(nèi)的任何字段。
如果生成肯定確認的條件得到滿足，并且如果沒有其它收發(fā)信機 /接收機已經(jīng)生成否定確認，則僅由收發(fā)信機/接收機接受由收發(fā)信機/ 發(fā)射機發(fā)送的數(shù)據(jù)。這樣就保證了所有的收發(fā)信機/接收機僅接收給定 消息一次。對于點到多點的消息，這可能意味著即使一段消息表現(xiàn)為 有效并且被肯定確認，這段消息仍然會被收發(fā)信機/接收機丟棄。
在實踐中，以相同方式來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備是有利的。這意 味著每一個設(shè)備(通常被稱為"收發(fā)信機")，不管它用作收發(fā)信機/ 發(fā)射機還是用作收發(fā)信機/接收機，將以相同的方式被構(gòu)建，并且可以 單獨地被激活以便執(zhí)行預(yù)期的功能。由于僅需設(shè)計和制造一種類型的 設(shè)備，所以在復(fù)雜性和制造成本方面提供了顯著的節(jié)省。
收發(fā)信機設(shè)備100的優(yōu)選的實施方式使用無線接收機、無線發(fā)射 機和微處理器。前兩項可以可選地被組合成發(fā)射機/接收機120，如圖 4所示，圖中示出了設(shè)備100，包括微處理器110和發(fā)射機/接收機120。
發(fā)射機/接收機120經(jīng)由天線130發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
應(yīng)當理解，使用微處理器不是強制性的。例如，可以在專用集成 電路、可編程邏輯器件或者可編程門陣列中實現(xiàn)所述協(xié)議。使用微處 理器是方便的，因為它允許可以容易地修改的軟件實施方式，同時減 少總的部件數(shù)目。然而，軟件實施方式僅適用于低到中等數(shù)據(jù)速率。
發(fā)射機/接收機120的功能是接收和發(fā)送信息。發(fā)射機/接收機的 選擇將取決于許多因素，包括(但不局限于)
a. 所述產(chǎn)品將在其中銷售的市場的調(diào)節(jié)環(huán)境。
每一個國家都有決定各項因素(包括允許的頻率、發(fā)射功率電平 和帶寬)的規(guī)章。
適用于某些國家的發(fā)射機/接收機在其它國家可能是非法的。
ii對于在許多國家中具有寬廣銷售吸引力的產(chǎn)品來說，可能需要有 適合于每一個國家的幾種不同的發(fā)射機/接收機以供選擇。 b. 功耗，結(jié)合決定可用功率量的任何其它考慮。 例如，大功耗的發(fā)射機/接收機對電池操作來說可能是不適合的。 C. 發(fā)射機/接收機在接收和發(fā)射模式之間進行切換所需的時間。
在本發(fā)明的通信協(xié)議中，接收和發(fā)射之間的切換時間是重要的， 因為所述協(xié)議包括一組固定的時隙。根據(jù)被執(zhí)行的整個事務(wù)，可能需 要接收或發(fā)送時隙。
接收和發(fā)送之間的切換時間構(gòu)成開銷(停滯期)。長的切換時間 具有浪費帶寬的效果。
d. 接口類型
許多類型的發(fā)射機/接收機可用。 一種能提供數(shù)字數(shù)據(jù)輸入和輸 出的類型給出與微處理器的最簡單接口。
e. 數(shù)據(jù)速率
發(fā)射機/接收機需要支持一種適合于整個產(chǎn)品要求的數(shù)據(jù)速率。 這個數(shù)據(jù)速率可能處于極低或者極高之間的任何地方。
f. 物理尺寸，以及可用的空間量。
g. 價格。
h. 設(shè)計工作量。
至少，發(fā)射機/接收機需要
a. 發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端，由微處理器用來將通信狀態(tài)置于無線媒體
上；
b. 接收數(shù)據(jù)輸出端，由發(fā)射機/接收機用來向微處理器指示無線 媒體的狀態(tài)；以及
c. 控制輸入端，由微處理器用來選擇發(fā)射機/接收機的接收或發(fā) 送工作方式。
控制輸入端可以處于從十分簡單到十分復(fù)雜之間的范圍內(nèi)。在最 簡單的極端情況下，它被用來在接收和發(fā)送之間進行選擇。某些發(fā)射機/接收機支持一種低功率的"睡眠"方式。其它方面允許對發(fā)射機/接 收機的運行行為作出復(fù)雜設(shè)置和配置。
對于所描述的協(xié)議來說，控制輸入端的類型是不重要的。
某些適用的發(fā)射機/接收機包括RFM ASH的TR1000至TR3100 系列，Chipcon的CC1000和Nordic的NRF401、 NRF403。
微處理器110被用來實現(xiàn)通信協(xié)議，使用發(fā)射機/接收機作為將 通信狀態(tài)置于無線媒體上、以及從無線媒體接收通信狀態(tài)的裝置。
只要微處理器能按照精確的定時來執(zhí)行各項操作，微處理器的類 型和選擇就不是十分重要的。精度僅需足以避免在通信協(xié)議中產(chǎn)生比 特差錯即可。
所述協(xié)i義以面向比特的方式^皮最好地實施，由于這允許容易地識 別時隙開始的點。
微處理器負責實現(xiàn)下列功能中的至少某一些
a. 用于發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)編碼和解碼方案一例如，曼徹斯特編
碼；
b. 在接收機中恢復(fù)被發(fā)送的時鐘一例如通過同步于前置碼；
c. 沖突檢測；
d. 生成每一個時隙，并且在時隙期間進行適當?shù)陌l(fā)送或接收，以 便交換有關(guān)的確認信息；
e. 實施檢錯方案，上述方案可以被接收設(shè)備用來確定是否有差錯 地接收到傳輸；以及
f. 實施糾錯方案，上述方案可以被接收設(shè)備用來糾正傳輸中某種 數(shù)目的已接收差錯。
如上所述，用于描述在通信協(xié)議中所使用的各項功能的一種常用 方法就是ISO 7層模型。而基于這種模型的軟件結(jié)構(gòu)不是強制性的， 它的使用簡化了整體設(shè)計。使用這種模型，在下面幾層中所執(zhí)行的功 能示于圖5。
微處理器硬件提供電氣接口(物理層)。
微處理器軟件執(zhí)行所有較高層的功能。特別是，鏈路層的軟件MAC-B部分負責數(shù)據(jù)發(fā)送和接收中的所 有時間關(guān)鍵功能，包括下列各項中的至少某一些
a. 開始一項新的傳輸(包括產(chǎn)生任何前置碼)；
b. 發(fā)送數(shù)據(jù)比特；
c. 發(fā)送幀才示i己；
d. 開始接收；
e. 同步于已發(fā)送的數(shù)據(jù)流并恢復(fù)時鐘；
f. 數(shù)據(jù)比特的接收和解碼；
g. 幀標記的接收和解碼；
h. 通知沖突；
i. 開始每一個時隙；以及
j.在一個時隙內(nèi)發(fā)送或接收各個數(shù)據(jù)比特。 鏈路層的軟件MAC-F部分不是如此時間關(guān)鍵的。它負責面向高 層消息的處理，包括下列各項中的至少某一些
a. 從已接收的數(shù)據(jù)比特中構(gòu)建分組；
b. 分組差錯校驗；
c. 確定何時作出確認，以及待產(chǎn)生的確認的類型(使用MAC-B 的時隙業(yè)務(wù))；
d. 根據(jù)分組結(jié)構(gòu)，調(diào)度和操作轉(zhuǎn)發(fā)傳輸；
e. 開始一個新分組的發(fā)送；
f. 生成分組差錯校驗序列；
g. 發(fā)送分組，每次l個比特；
h. 檢查確認和沖突，并且確定是否應(yīng)當重發(fā)分組，以及重發(fā)應(yīng)在 何時發(fā)生。
許多不同的微處理器都是可用的。其中的某一些具有可用的特殊 硬件功能，它能為一些時間關(guān)鍵的功能(諸如生成時間間隔、生成脈 沖，等等)去除某些處理器負荷。而這些硬件功能不是強制性的，它 們的使用大大地筒化了軟件設(shè)計和編碼。某些適用于本發(fā)明的微處理 器包括Texas Instruments的MSP 430家族、Atmel的Atmega家族，和Hitachi的H8/3644家族。
如上所述，并且根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，在所述事務(wù)中使用一 些特殊標記來表示所述事務(wù)幀中的可變長度數(shù)據(jù)部分的開始和結(jié)束。
在本發(fā)明的協(xié)議中，重要的是及時固定可變部分的結(jié)束，因為這 形成一個定義固定時隙何時可以開始的參考點(用于確認發(fā)送)。根 據(jù)本發(fā)明的這個方面，利用編碼數(shù)據(jù)的概念來提供"狀態(tài)"。
對通信媒體來說，希望得到某種形式的平衡傳輸，以避免直流偏 移的積累。當考慮中到長時間段時，這種平衡要求在媒體上的ON和 OFF狀態(tài)的數(shù)目相等。
有多種編碼方案可以被用來將數(shù)據(jù)比特轉(zhuǎn)換為媒體上的狀態(tài)。在 它們占用的媒體帶寬以及在接收機中恢復(fù)被發(fā)送的數(shù)據(jù)的難易方面， 這些方案大不相同。
最常用的一種就是曼徹斯特編碼。這種編碼使用媒體上的兩種狀 態(tài)用于每一個數(shù)據(jù)比特，并且有一種用于在接收機中恢復(fù)數(shù)據(jù)的簡單 方法。這種方案把比特1編碼為狀態(tài)對(OFF, ON)，并且把比特0 編碼為狀態(tài)對(ON, OFF)。
曼徹斯特代碼在每一個數(shù)據(jù)比特的中部通常具有狀態(tài)轉(zhuǎn)變(OFF 到ON,或ON到OFF)，這使得在接收機中的數(shù)據(jù)恢復(fù)和同步于發(fā) 射機時鐘的處理得以大大地簡化。
在曼徹斯特代碼中，狀態(tài)對(OFF, OFF和ON， ON )是不允許的。
曼徹斯特代碼可以被這樣使用，使得非法狀態(tài)對被用來傳送關(guān)于 重要點(point of significance )的4言息。
只要非法狀態(tài)序列被始終不變地使用，它的精確選擇就不是十分 重要的。最好是，曼徹斯特編碼的直流平衡應(yīng)當被保持。
用于表示所述傳輸?shù)目勺儾糠值慕Y(jié)束的適當編碼是使用簡單的 非法序列(ON, ON, OFF, OFF)。這保持了直流平衡，并且可以 容易地被曼徹斯特解碼器識別。
如果需要傳送附加信息，這個序列可以被用作"導(dǎo)入"。因此，例如，其它可能的序列為
(ON， ON, OFF, OFF, ON， OFF )=第 一重要點 (ON, ON, OFF, OFF, OFF, ON )=第二重要點
當把各種方法和優(yōu)點放在一起來考慮時，優(yōu)選的協(xié)議實施方式是 面向比特的、同步的，并且使用非法編碼來表示可變部分中的重要點。
這種實施方式的優(yōu)點是在尋找可變部分的終點時，提供高度的基 于時間的精度，實施起來是相對地容易的，它去除了對UART的特征 的任何依賴，并且不需要逸出序列或者比特填充。
而且，在尋找可變部分的終點中的高度基于時間的精度還在確定 隨后的固定時隙的起點中產(chǎn)生高精度。起點標記(12 )和終點標記(13 ) 的使用示于圖3。
筒單地通過對已發(fā)送的狀態(tài)或比特進行計數(shù)，就能容易地發(fā)送固 定的時隙。已接收的時隙需要曼徹斯特解碼器(不需要支持非法狀 態(tài))，并且在已接收的時隙期間不發(fā)送任何信號的情況下，需要一個 定時器。
應(yīng)當理解，上面已經(jīng)參照一個優(yōu)選實施例進行說明，并且在本發(fā) 明的范圍內(nèi)可以作出許多變動和修改。
1權(quán)利要求
1.一種用于在數(shù)據(jù)時間幀中提供標記的方法，所述方法包括編碼數(shù)據(jù)序列中的特殊點處的數(shù)據(jù)比特以提供各種狀態(tài)；產(chǎn)生為非法組合的狀態(tài)組合；將所述非法組合識別為標記。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所使用的編碼是曼徹 斯特編碼。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，保持傳輸中的直流平衡。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述非法組合開始于 狀態(tài)對OFF, OFF或ON, ON。
全文摘要
一種用于包括許多收發(fā)信機設(shè)備的無線通信網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)和協(xié)議。所述協(xié)議保證網(wǎng)絡(luò)變量被所有設(shè)備所共享，并且被所有設(shè)備正確地接收和更新。在一個給定的數(shù)據(jù)事務(wù)中，所述協(xié)議還提供從一個時隙到另一個時隙的轉(zhuǎn)變的精確檢測。所述協(xié)議利用一種用于在數(shù)據(jù)時間幀中提供標記的方法，用于諸如標記數(shù)據(jù)幀中的可變時隙的結(jié)束。所述方法包括將數(shù)據(jù)編碼為各種狀態(tài)，然后產(chǎn)生為編碼方案中的非法狀態(tài)組合的標記。
文檔編號H04L1/00GK101541039SQ200910132550
公開日2009年9月23日 申請日期2004年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月8日
發(fā)明者唐納·M.·特雷斯, 艾什雷·G.·奎克 申請人:奇勝集成系統(tǒng)控股有限公司