無(wú)線通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】網(wǎng)絡(luò)（2）具有無(wú)線接入點(diǎn)（6，8），各個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)被配置成利用第一無(wú)線協(xié)議與已經(jīng)通過(guò)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)交換與該接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的通信裝置進(jìn)行雙向通信。各個(gè)接入點(diǎn)（6，8）還被配置成利用第一無(wú)線協(xié)議以第一數(shù)據(jù)速率來(lái)接收多播無(wú)線消息，并且向網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)該多播消息。無(wú)線發(fā)射器（10）被配置為利用不同于第一無(wú)線協(xié)議的第二無(wú)線協(xié)議以第二數(shù)據(jù)速率來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)。無(wú)線通信單元（12）利用第一無(wú)線協(xié)議以第一數(shù)據(jù)速率發(fā)射多播無(wú)線消息。無(wú)線通信單元（12）還利用第二無(wú)線協(xié)議以第二數(shù)據(jù)速率從無(wú)線發(fā)射器（10）接收數(shù)據(jù)并對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。
【專利說(shuō)明】無(wú)線通信系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及一種在無(wú)線單元與一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)之間進(jìn)行無(wú)線通信的設(shè)備和方法。在一些實(shí)施方式中，無(wú)線單元可以是環(huán)境傳感器或定位傳感器。
[0002]在很多環(huán)境下都希望從無(wú)線單元向固定網(wǎng)絡(luò)無(wú)線地發(fā)送信息而不需要有線連接。例如，無(wú)線單元可以是定位系統(tǒng)的一部分，其中對(duì)于無(wú)線單元來(lái)說(shuō)能夠移動(dòng)是重要的，例如，當(dāng)由人攜帶或附接在人身上，或者由可移動(dòng)的設(shè)備的元件承載或附接在該元件上時(shí)。可選地，無(wú)線單元可以是相對(duì)靜態(tài)的，但是位于不希望或不可能安裝有線連接的位置，例如建筑中的溫度傳感器。
[0003]諸如建筑的很多環(huán)境已經(jīng)包含了具有無(wú)線接入點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)；通?；谝粋€(gè)或更多個(gè)電氣與電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE) 802.11標(biāo)準(zhǔn)(通常被稱為“WiFi”)。但是，將無(wú)線單元與這樣的接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)對(duì)于無(wú)線單元來(lái)說(shuō)可能是緩慢的且耗電量大，尤其是當(dāng)采用復(fù)雜的認(rèn)證協(xié)議時(shí)。保持關(guān)聯(lián)會(huì)出現(xiàn)對(duì)無(wú)線單元格外的電能要求，其中該無(wú)線單元典型地由相對(duì)小的電池供電。
[0004]W02006/120675描述了一種以與IEEE802.11兼容的廣播或多播格式向無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)發(fā)射存在信號(hào)的資產(chǎn)發(fā)射器，但是其不需要將該發(fā)射器與接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。但是，如果希望向資產(chǎn)發(fā)射器發(fā)送命令，以便控制存在信號(hào)和其他參數(shù)的發(fā)射，那么資產(chǎn)發(fā)射器必須包括WLAN接收器，這會(huì)導(dǎo)致資產(chǎn)發(fā)射器上大量的能量消耗。在US2005/0156711中描述了緩解該問(wèn)題的嘗試，在該專利中，在資產(chǎn)發(fā)射器的各個(gè)發(fā)射之后通過(guò)在接收窗口期間僅對(duì)資產(chǎn)標(biāo)識(shí)上的接收器供電來(lái)接收命令。但是，由于甚至在沒(méi)有要接收的命令時(shí)也必須對(duì)接收器供電，因此這仍然會(huì)導(dǎo)致不必要的高能耗。此外，該專利僅允許在有限的時(shí)間窗口期間向資產(chǎn)標(biāo)簽發(fā)送命令，這樣不可能及時(shí)地發(fā)出控制命令。該專利也不可行或不可能利用標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)部件來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣的專有系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的是克服這些缺點(diǎn)。
[0006]因此，一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括:
[0007]網(wǎng)絡(luò)，其包括多個(gè)第一接入點(diǎn)，各個(gè)接入點(diǎn)都被配置成利用第一無(wú)線協(xié)議與已經(jīng)通過(guò)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)交換與該接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的通信設(shè)備進(jìn)行雙向通信，其中，各個(gè)接入點(diǎn)都進(jìn)一步被配置成利用所述第一無(wú)線協(xié)議、以第一數(shù)據(jù)速率從沒(méi)有與該接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的無(wú)線通信單元接收多播無(wú)線消息，并且將所述多播消息轉(zhuǎn)發(fā)至所述網(wǎng)絡(luò)；以及
[0008]無(wú)線發(fā)射器，其被配置為利用不同于所述第一無(wú)線協(xié)議的第二無(wú)線協(xié)議、以第二數(shù)據(jù)速率來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)；以及
[0009]無(wú)線通信單元，其包括被配置為利用所述第一無(wú)線協(xié)議、以所述第一數(shù)據(jù)速率來(lái)發(fā)射多播無(wú)線消息的無(wú)線發(fā)射裝置，并且還包括被配置為利用所述第二無(wú)線協(xié)議、以所述第二數(shù)據(jù)速率從所述無(wú)線發(fā)射器接收數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的無(wú)線接收裝置。
[0010]本發(fā)明延伸至包括無(wú)線發(fā)射裝置的無(wú)線通信單元，該無(wú)線發(fā)射裝置被配置為利用第一無(wú)線協(xié)議以第一數(shù)據(jù)速率來(lái)發(fā)射多播無(wú)線消息，并且該無(wú)線通信單元還包括無(wú)線接收裝置，該無(wú)線接收裝置被配置為利用不同于第一無(wú)線協(xié)議的第二無(wú)線協(xié)議以第二數(shù)據(jù)速率從無(wú)線發(fā)射器接收并解碼數(shù)據(jù)。[0011]因此，無(wú)線單元能夠利用一個(gè)無(wú)線協(xié)議接收數(shù)據(jù)而利用另一個(gè)無(wú)線協(xié)議進(jìn)行發(fā)射。第二協(xié)議和第二數(shù)據(jù)速率優(yōu)選地是這樣的，由它們發(fā)送的數(shù)據(jù)能夠以比對(duì)于利用第一協(xié)議以相等強(qiáng)度的信號(hào)所發(fā)送的數(shù)據(jù)的情況更低的能量消耗被接收并被解碼。例如，第二數(shù)據(jù)速率可低于第一數(shù)據(jù)速率。這樣，數(shù)據(jù)就能夠根據(jù)需要被發(fā)送到無(wú)線單元(無(wú)需束縛于從無(wú)線單元發(fā)射的定時(shí))，同時(shí)相比于利用第一協(xié)議接收數(shù)據(jù)的情況，對(duì)無(wú)線單元提出了更低的能量要求。
[0012]第二協(xié)議可以針對(duì)低能量(例如，基于電池)通信而被優(yōu)化，而第一協(xié)議可能已經(jīng)被設(shè)計(jì)為高數(shù)據(jù)速率和/或相對(duì)長(zhǎng)的范圍，因此無(wú)需這樣的考慮。 申請(qǐng)人:已經(jīng)認(rèn)識(shí)到在存在利用第一協(xié)議(例如，IEEE802.11無(wú)線網(wǎng)絡(luò))的接入點(diǎn)基礎(chǔ)架構(gòu)的情況下，可能期望利用該接入點(diǎn)基礎(chǔ)架構(gòu)從無(wú)線單元接收通信，同時(shí)盡力最小化無(wú)線單元的能量消耗。
[0013]第一無(wú)線協(xié)議優(yōu)選地符合IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)或者與IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)兼容。但是，也可以使用其他協(xié)議，例如全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)、通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)(GPRS)、或國(guó)際移動(dòng)通信-2000 αΜΤ-2000)標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)。通過(guò)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)交換與接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的典型通信裝置可以是筆記本電腦或移動(dòng)電話。
[0014]接入點(diǎn)優(yōu)選地通過(guò)諸如以太網(wǎng)的有線網(wǎng)絡(luò)與另一個(gè)接入點(diǎn)連接。
[0015]多播消息(可以是廣播消息)優(yōu)選地如在W02006/120675中描述，其全部?jī)?nèi)容在此通過(guò)結(jié)合引入，并且如在Aeroscout Ltd (注冊(cè)商標(biāo))出售的標(biāo)簽中使用。
[0016]第二無(wú)線協(xié)議可符合至少在一個(gè)ΙΕΕΕ802.15.4標(biāo)準(zhǔn)中定義的物理層(ΡΗΥ)，或者與在一個(gè)ΙΕΕΕ802.15.4標(biāo)準(zhǔn)中定義的物理層(PHY)兼容。第二協(xié)議可選地也與其中定義的媒體接入層(MAC)兼容。也可以實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的層，例如在ZigBee (注冊(cè)商標(biāo))中限定的一個(gè)或更多個(gè)層，但這不是最重要的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解第二無(wú)線協(xié)議反而可實(shí)現(xiàn)其他標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的一些層或全部層，例如ONE-NET、DASH7、Z-Wave (注冊(cè)商標(biāo))等?？蛇x地，第一無(wú)線協(xié)議的一些級(jí)別或全部級(jí)別可以是專屬的。
[0017]第二數(shù)據(jù)速率優(yōu)選地不到第一數(shù)據(jù)速率的一半，并且可小于第一數(shù)據(jù)速率的十分之一。在一些【具體實(shí)施方式】中，第一數(shù)據(jù)速率至少是IMbps并且第二數(shù)據(jù)速率最多是250kbps。第二協(xié)議支持的最大數(shù)據(jù)速率可小于第一協(xié)議支持的最小數(shù)據(jù)速率，并且可小于第一協(xié)議支持的數(shù)據(jù)速率的一半或十分之一。
[0018]由于無(wú)線接收器的復(fù)雜性，以比多播傳輸速率更低的數(shù)據(jù)速率速率接收數(shù)據(jù)是有優(yōu)勢(shì)的，并且其能量消耗典型地與所需的通信帶寬直接成比例，并且更低的第二數(shù)據(jù)速率意味著無(wú)線單元能夠更簡(jiǎn)單并具有更低的整體能量消耗。 申請(qǐng)人:已經(jīng)認(rèn)識(shí)到通常不會(huì)對(duì)第一接入點(diǎn)應(yīng)用相同的考慮，因?yàn)檫@些通常具有永久的電源連接并且能夠承受更高的生產(chǎn)成本。此外，到無(wú)線單元的相對(duì)慢的數(shù)據(jù)傳輸提供了更高的信噪比，因此提供了更長(zhǎng)的傳輸范圍，其他的都相同；這在使單個(gè)無(wú)線發(fā)射器或小數(shù)量的安裝的發(fā)射器覆蓋諸如整個(gè)醫(yī)院的建筑或建筑群的大區(qū)域時(shí)是有優(yōu)勢(shì)的。
[0019]當(dāng)與相關(guān)聯(lián)的通信設(shè)備進(jìn)行通信時(shí)，被配置為利用第二協(xié)議發(fā)送的無(wú)線發(fā)送器的有效發(fā)射范圍可大于接入點(diǎn)的發(fā)射范圍；例如，可以大于清晰的可視距離的兩倍或十倍。這典型地是當(dāng)采用簡(jiǎn)單的星狀網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)以在第二協(xié)議下進(jìn)行通信時(shí)的情況。
[0020]通常，當(dāng)現(xiàn)有技術(shù)采用在ISM (工業(yè)的、科學(xué)的和醫(yī)療的)頻帶中運(yùn)行的諸如IEEE802.15.4或?qū)賲f(xié)議時(shí)，有效發(fā)送能量相對(duì)低，并且大大低于在典型的IEEE802.11傳輸中使用的有效發(fā)送能量。但是，在本發(fā)明的一些【具體實(shí)施方式】中，優(yōu)選地以使得通信范圍等于或大于在來(lái)自接入點(diǎn)的發(fā)射中使用的通信范圍的能量級(jí)別來(lái)發(fā)射第二協(xié)議數(shù)據(jù)。這使得能夠利用第二數(shù)據(jù)協(xié)議對(duì)來(lái)自無(wú)線發(fā)射器的數(shù)據(jù)進(jìn)行寬覆蓋，并且具有低基礎(chǔ)設(shè)施密度。這也能夠降低第二協(xié)議上的全部帶寬。
[0021]第二協(xié)議無(wú)線發(fā)射器優(yōu)選地與具有接入點(diǎn)的一般有線網(wǎng)絡(luò)連接，例如以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。第二協(xié)議無(wú)線發(fā)射器可以被安裝在與接入點(diǎn)中的一個(gè)相同的單元中，或者可以與任意一個(gè)接入點(diǎn)物理上分離。
[0022]該系統(tǒng)可包括多個(gè)被配置為利用第二無(wú)線協(xié)議以第二數(shù)據(jù)率發(fā)送數(shù)據(jù)的多個(gè)無(wú)線發(fā)射器。對(duì)于利用第二協(xié)議進(jìn)行通信的裝置，這些發(fā)射器可形成第二接入點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。這些第二接入點(diǎn)的每一個(gè)也可包括利用第二協(xié)議進(jìn)行雙向通信的無(wú)線接收器，并且可與有線網(wǎng)絡(luò)連接。
[0023]無(wú)線通信單元可被配置作為在被配置為利用第二無(wú)線協(xié)議發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)的樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)。第二接入點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)和/或這樣的無(wú)線通信單元可被配置為樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。這能夠使得無(wú)線通信單元以比無(wú)線通信單元不得不直接與第二協(xié)議無(wú)線發(fā)射器進(jìn)行通信的情況(例如星狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?更低的功率發(fā)射設(shè)置進(jìn)行發(fā)射。
[0024]諸如無(wú)線傳感器單元的其他裝置也可以是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中利用第二協(xié)議的節(jié)點(diǎn)。在網(wǎng)絡(luò)中諸如無(wú)線通信單元的無(wú)線節(jié)點(diǎn)可被配置為利用第二無(wú)線協(xié)議等從傳感器節(jié)點(diǎn)向另一無(wú)線節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)消息，直到到達(dá)與有線網(wǎng)絡(luò)連接的接入點(diǎn)為止。這樣的設(shè)計(jì)能夠減小提供對(duì)給定區(qū)域(例如醫(yī)院建筑)的覆蓋所需的有線接入點(diǎn)的數(shù)量。
[0025]該系統(tǒng)優(yōu)選地包括諸如服務(wù)器的處理裝置，其被配置為接收并處理經(jīng)轉(zhuǎn)發(fā)的多播消息，并對(duì)從無(wú)線發(fā)射器發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。
[0026]利用第二協(xié)議發(fā)送的數(shù)據(jù)可采用任何形式，但在一組實(shí)施方式中，其包括控制信息，并且無(wú)線通信單元被配置為響應(yīng)于接收到所述控制消息而執(zhí)行某個(gè)功能。
[0027]控制消息并不限于任何特定類型的指令?？梢园l(fā)送各種不同類型的控制消息?？刂葡⒖蓪ぶ返揭粋€(gè)或更多個(gè)特定無(wú)線發(fā)送器單元，或者可在范圍內(nèi)向全部發(fā)射器廣播?？刂葡⒌囊粋€(gè)示例是使無(wú)線單元改變發(fā)送多播消息的速率或者延緩發(fā)射的指令。當(dāng)確定無(wú)線單元處于特定區(qū)域中時(shí)可發(fā)送這樣的指令，例如在包括對(duì)無(wú)線干擾敏感的設(shè)備的醫(yī)院的區(qū)域中。
[0028]利用第二協(xié)議向無(wú)線單元發(fā)送的數(shù)據(jù)可包括部分的或完整的指令集或者對(duì)無(wú)線單元內(nèi)部處理單元的固件更新。雖然這樣的指令集通常需要相對(duì)大量的數(shù)據(jù)的傳送并因此耗費(fèi)相對(duì)多的時(shí)間在第二數(shù)據(jù)協(xié)議上發(fā)送，但是這樣的更新通常不是經(jīng)常的因此不會(huì)導(dǎo)致大量的能量消耗。
[0029]無(wú)線單元中的無(wú)線接收裝置優(yōu)選地包括無(wú)線接收器。接收器可僅每隔一段時(shí)間加電以節(jié)省能量。因此，第二協(xié)議數(shù)據(jù)可在一個(gè)時(shí)間段上被重復(fù)地發(fā)送，以確保它們的發(fā)送與無(wú)線單元的加電周期一致，或者可被重復(fù)直到無(wú)線單元發(fā)送了確認(rèn)，例如，包含在利用第一協(xié)議在多播無(wú)線消息中或者包含在利用第二協(xié)議的確認(rèn)消息中。
[0030]更一般地，無(wú)線通信單元可被配置為具有睡眠模式和清醒模式，從而在睡眠模式下，其處理器中和/或無(wú)線接收器和/或無(wú)線發(fā)射器中的至少某個(gè)電路是非激活的，以減小單元的能量消耗。無(wú)線單元可被配置為在利用第二無(wú)線協(xié)議接收到喚醒信號(hào)時(shí)從睡眠模式切換到清醒模式?？蛇x地或附加地，無(wú)線單元可被配置為在接收到磁信號(hào)、光信號(hào)或超聲波信號(hào)，或利用不同于第一和第二無(wú)線協(xié)議的第三協(xié)議接收到無(wú)線信號(hào)時(shí)，從睡眠模式切換到清醒模式。這樣的喚醒機(jī)制能夠在檢測(cè)喚醒信號(hào)的同時(shí)消耗非常少的能量。利用喚醒信號(hào)導(dǎo)致在保持無(wú)線通信單元的低潛伏響應(yīng)的同時(shí)能夠節(jié)能。
[0031]接入點(diǎn)通常是靜止的，如優(yōu)選地是被配置為利用第二協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)的無(wú)線發(fā)射器(或多個(gè)無(wú)線發(fā)射器)。各個(gè)接入點(diǎn)優(yōu)選地從有線連接(例如，供電電纜)接收電力。無(wú)線通信單元支持無(wú)線通信。無(wú)線通信單元也可具有例如與電源的有線連接。但是，無(wú)線通信單元優(yōu)選地不包括對(duì)于通信或電源的有線連接。無(wú)線通信單元可從環(huán)境能量中充電，例如陽(yáng)光或振動(dòng)，或者可包括電池。
[0032]無(wú)線單元一般是靜止的，例如固定到諸如建筑物墻壁的不可移動(dòng)的物體上，或者無(wú)線單元一般是移動(dòng)的，例如被配置為通過(guò)被可移動(dòng)對(duì)象(例如人)佩戴或附接到可移動(dòng)對(duì)象而被承載，或由設(shè)備的便攜元件承載。
[0033]該系統(tǒng)可包括多個(gè)這樣的無(wú)線單元。多播無(wú)線消息優(yōu)選地包括將發(fā)射該消息的無(wú)線單元與其他無(wú)線單元區(qū)分開(kāi)的標(biāo)識(shí)信息。
[0034]在一組實(shí)施方式中，無(wú)線單元包括環(huán)境傳感器或者與環(huán)境傳感器有線通信或無(wú)線通信，并且被配置為包括將從傳感器得到的信息包括在多播消息中。傳感器可感應(yīng)溫度、壓力、流體流動(dòng)、濕度、光、噪聲或任何其他可測(cè)量的量。該單元可包括測(cè)量不同變量的多個(gè)這樣的傳感器，或者與測(cè)量不同變量的多個(gè)這樣的傳感器通信。
[0035]在另一組實(shí)施方式中，無(wú)線單元以多播信息來(lái)發(fā)送與單元的相對(duì)位置或絕對(duì)位置有關(guān)的信息，或者從中能夠推導(dǎo)出位置的信息?？蓮谋慌渲脼榘l(fā)送控制消息的無(wú)線發(fā)射器接收到的信號(hào)推導(dǎo)出這樣的信息，該信號(hào)例如是一個(gè)或更多個(gè)信號(hào)的長(zhǎng)度、其接收時(shí)間以及發(fā)射器的ID。
[0036]在一些實(shí)施方式中，無(wú)線單元包括超聲波接收器，并且可被配置為對(duì)由位于區(qū)域中的超聲波發(fā)射器發(fā)射的超聲波信號(hào)做出響應(yīng)。在EP2151696中描述了在無(wú)線位置系統(tǒng)中使用的具有超聲波接收器和無(wú)線發(fā)射器的無(wú)線標(biāo)簽。但是，EP2151696中的設(shè)置受限于沒(méi)有用于方便地并節(jié)能地接收諸如控制命令的數(shù)據(jù)的無(wú)線標(biāo)簽。
[0037]無(wú)線單元可被配置為利用一個(gè)或更多個(gè)無(wú)線和/或超聲波信號(hào)來(lái)確定或發(fā)送與其位置有關(guān)的信息。無(wú)線單元可發(fā)送或接收同時(shí)發(fā)射的無(wú)線信號(hào)和超聲波信號(hào)，并且無(wú)線單元或服務(wù)器可利用兩個(gè)信號(hào)到達(dá)時(shí)間的差來(lái)確定與無(wú)線單元有關(guān)的位置信息。
[0038]無(wú)線單元可包括時(shí)鐘。于是控制消息可包括時(shí)鐘同步信息，使得無(wú)線單元上的時(shí)鐘能夠與網(wǎng)絡(luò)上可用的時(shí)間信息同步。
[0039]優(yōu)選地，該系統(tǒng)包括對(duì)與無(wú)線單元同步的時(shí)間信息具有訪問(wèn)權(quán)限的超聲波發(fā)射器。例如，超聲波發(fā)射器可在網(wǎng)絡(luò)上。然后可發(fā)射包含與其發(fā)射時(shí)間相關(guān)的編碼信息的超聲波信息號(hào)。如果無(wú)線單元被配置為接收超聲波信號(hào)，那么能夠確定信號(hào)到達(dá)無(wú)線單元的精確時(shí)間，并且能夠在多播無(wú)線發(fā)射中發(fā)射與發(fā)射時(shí)間和到達(dá)時(shí)間(例如經(jīng)計(jì)算的飛行時(shí)間)相關(guān)的信息。接收到多播發(fā)射的接入點(diǎn)能夠向位于網(wǎng)絡(luò)上的處理器轉(zhuǎn)發(fā)該信息，該處理器能夠利用該信息來(lái)確定與無(wú)線單元有關(guān)的位置信息。如果該系統(tǒng)在無(wú)線單元的范圍內(nèi)包括多個(gè)這樣的超聲波發(fā)射器，則可以使用三邊測(cè)量算法來(lái)確定該單元的精確位置估算。[0040]當(dāng)必須使用到達(dá)時(shí)間差(TDOA)時(shí)，知道超聲波信號(hào)的飛行時(shí)間比僅知道到達(dá)時(shí)間的情況允許更有效的位置估算。通過(guò)提供節(jié)能時(shí)鐘同步機(jī)制，本發(fā)明不需要安裝EP2151696中教導(dǎo)的電力低頻激勵(lì)器就能夠進(jìn)行這些有優(yōu)勢(shì)的飛行時(shí)間計(jì)算。
[0041]僅需要相對(duì)偶爾地執(zhí)行時(shí)鐘同步，例如每分鐘一次、或每小時(shí)一次，從而在無(wú)線單元上得到非常適度的能量消耗。
[0042]雖然將利用第一協(xié)議的多播消息設(shè)想為從無(wú)線單元發(fā)送信息到網(wǎng)絡(luò)的主要機(jī)制，但是，無(wú)線單元也可包括被配置為利用第二無(wú)線協(xié)議發(fā)送消息的無(wú)線發(fā)射器。這樣的發(fā)射可以是以第二數(shù)據(jù)速率或不同的速率來(lái)進(jìn)行的。無(wú)線單元例如可被配置為利用第二協(xié)議來(lái)發(fā)射對(duì)利用第二協(xié)議(例如握手)所接收的數(shù)據(jù)的確認(rèn)，和/或用于時(shí)間同步。優(yōu)選地，連接到被配置為發(fā)送控制消息的無(wú)線發(fā)射器連接的天線還被用來(lái)利用第二無(wú)線協(xié)議從無(wú)線單元接收消息。
[0043]第一和第二無(wú)線協(xié)議可在相同的無(wú)線頻譜或重疊的無(wú)線頻譜中運(yùn)行，例如，在2.4GHz。但是，這不是主要的，并且在一些實(shí)施方式中第二協(xié)議可利用亞GHz頻率范圍。無(wú)線單元可利用相同的天線、采用第一無(wú)線協(xié)議來(lái)發(fā)射多播消息并且采用第二協(xié)議來(lái)接收數(shù)據(jù)。對(duì)于兩個(gè)協(xié)議可使用相同的功率放大器。這樣的重復(fù)使用能夠減小無(wú)線單元的大小和成本。
[0044]現(xiàn)在將結(jié)合附圖，僅作為示例地描述本發(fā)明的某些優(yōu)選【具體實(shí)施方式】。其中:
[0045]圖1是實(shí)施本發(fā)明的系統(tǒng)的示意圖；
[0046]圖2是根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線通信單元的示意圖；
[0047]圖3是示出用于在實(shí)施本發(fā)明的裝置之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的各種可能的路徑的圖；
[0048]圖4是實(shí)施本發(fā)明的安裝的系統(tǒng)的示意性平面布置圖。
[0049]圖1示出將服務(wù)器4連接到第一無(wú)線接入點(diǎn)6和第二無(wú)線接入點(diǎn)8的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)
2。這些接入點(diǎn)6、8支持一個(gè)或更多個(gè)IEEE801.11標(biāo)準(zhǔn)，例如802.1lb,802.1lg和802.1ln0它們還被配置為接收802.11多播消息并向網(wǎng)絡(luò)2轉(zhuǎn)發(fā)這些消息。網(wǎng)絡(luò)2還包括支持基于IEEE802.15.4PHY和MAC層的傳輸?shù)臒o(wú)線發(fā)射器10。無(wú)線發(fā)射器10能夠以相對(duì)高的功率發(fā)射這些消息。
[0050]第一無(wú)線單元12和第二無(wú)線單元14位于網(wǎng)絡(luò)2附近。圖1中的所有部件可位于單個(gè)建筑中或者建筑群中，例如醫(yī)院場(chǎng)所。當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)可比這個(gè)更復(fù)雜，并可包括更多個(gè)接入點(diǎn)、無(wú)線發(fā)射器和無(wú)線單元；例如，接入點(diǎn)和無(wú)線單元的一部分或全部可以是一個(gè)或更多個(gè)網(wǎng)狀無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或樹(shù)狀無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。
[0051]第一無(wú)線單元12位于第一接入點(diǎn)的范圍內(nèi)，而第二無(wú)線單元14位于第一接入點(diǎn)6和第二接入點(diǎn)8 二者的范圍內(nèi)。
[0052]圖2示出了無(wú)線單元12的一些部件。芯片發(fā)生器16向諸如來(lái)自TexasInstruments (注冊(cè)商標(biāo))的CC2520的ZigBee (注冊(cè)商標(biāo))片上系統(tǒng)(SoC)18提供“O”和“I”序列。此外，芯片發(fā)生器16和ZigBee (注冊(cè)商標(biāo))SoC18都與諸如來(lái)自Maxim IntegratedProducts (注冊(cè)商標(biāo))的Max2721的I/Q調(diào)制器20相連接。開(kāi)關(guān)22選擇性地將ZigBee(注冊(cè)商標(biāo))SoClS的輸入端或者I/Q調(diào)制器20的輸出端與功率放大器24 (例如來(lái)自TexasInstruments (注冊(cè)商標(biāo)))的CC2591)相連接。功率放大器24與天線26相連接。
[0053]無(wú)線單元12可以包括一個(gè)或更多個(gè)環(huán)境傳感器(未示出)或者超聲波換能器(未示位置確定機(jī)制。無(wú)線單元12在802.15.4尺？110路由至有線基礎(chǔ)架構(gòu)2。服務(wù)器(未示汗角定無(wú)線單元2的位置。
2置確定機(jī)制。無(wú)線單元12在802.11即網(wǎng)羑收，并且接入點(diǎn)6將該信息路由至有線基I信息(例如定時(shí)信息)來(lái)確定無(wú)線單元2的
制能夠在802.15.4咫網(wǎng)絡(luò)40上進(jìn)行。也能夠利用802.15.柳網(wǎng)絡(luò)32進(jìn)行。
每個(gè)802.11接入點(diǎn)6、8被安裝在沿著走廊各2。802.15.4收發(fā)器10也被安裝在方便2。其覆蓋范圍通常會(huì)比802.11接入點(diǎn)6、〔醫(yī)院邊緣，僅有必要存在一個(gè)802.15.2收
示28、29。實(shí)踐中，可以在不同的房間存在I元。超聲波基本單元28、29雖然可以連接
【權(quán)利要求】
1.一種通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括: 網(wǎng)絡(luò)，其包括多個(gè)第一接入點(diǎn)，各個(gè)第一接入點(diǎn)都被配置成利用第一無(wú)線協(xié)議與已經(jīng)通過(guò)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)交換與該第一接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的通信設(shè)備進(jìn)行雙向通信，其中，各個(gè)第一接入點(diǎn)都進(jìn)一步被配置成利用所述第一無(wú)線協(xié)議、以第一數(shù)據(jù)速率從沒(méi)有與該第一接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的無(wú)線通信單元接收多播無(wú)線消息，并且將所述多播消息轉(zhuǎn)發(fā)至所述網(wǎng)絡(luò)；以及 無(wú)線發(fā)射器，其被配置為利用不同于所述第一無(wú)線協(xié)議的第二無(wú)線協(xié)議、以第二數(shù)據(jù)速率來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)；以及 無(wú)線通信單元，其包括被配置為利用所述第一無(wú)線協(xié)議、以所述第一數(shù)據(jù)速率來(lái)發(fā)射多播無(wú)線消息的無(wú)線發(fā)射裝置，并且還包括被配置為利用所述第二無(wú)線協(xié)議、以所述第二數(shù)據(jù)速率從所述無(wú)線發(fā)射器接收數(shù)據(jù)并對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的無(wú)線接收裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)，其中，所述第二數(shù)據(jù)速率小于所述第一數(shù)據(jù)速率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通信系統(tǒng)，其中，所述第二數(shù)據(jù)速率小于所述第一數(shù)據(jù)速率的一半。
4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的通信系統(tǒng)，其中，所述第一無(wú)線協(xié)議符合IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)，或者與之兼容。
5.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的通信系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)第一接入點(diǎn)通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)彼此連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通信系統(tǒng)，其中，所述無(wú)線發(fā)射器連接至所述有線網(wǎng)絡(luò)。
7.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的通信系統(tǒng)，其中，所述第二無(wú)線協(xié)議符合在IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)中定義的物理層，或者與之兼容。
8.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的通信系統(tǒng)，其中，所述第二協(xié)議所支持的最大數(shù)據(jù)速率小于所述第一協(xié)議所支持的最小數(shù)據(jù)速率。
9.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的通信系統(tǒng)，其中，當(dāng)各個(gè)第一接入點(diǎn)與和該第一接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的通信設(shè)備進(jìn)行通信時(shí)，被配置為利用所述第二協(xié)議來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)的所述無(wú)線發(fā)射器的有效發(fā)射范圍大于所述多個(gè)第一接入點(diǎn)的有效發(fā)射范圍。
10.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括多個(gè)無(wú)線發(fā)射器，所述多個(gè)無(wú)線發(fā)射器被配置為利用所述第二無(wú)線協(xié)議以所述第二數(shù)據(jù)速率來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，并且被設(shè)置為針對(duì)利用所述第二協(xié)議進(jìn)行通信的設(shè)備形成第二接入點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的通信系統(tǒng)，其中，各個(gè)第二接入點(diǎn)還包括用于利用所述第二協(xié)議進(jìn)行雙向通信的無(wú)線接收器，并且其中，所述第二接入點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)被配置為樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。
12.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括服務(wù)器，所述服務(wù)器被配置為對(duì)由所述多個(gè)第一節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)的多播消息進(jìn)行接收和處理，并且對(duì)從所述無(wú)線發(fā)射器發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。
13.根據(jù)前述任一 項(xiàng)權(quán)利要求所述的通信系統(tǒng)，其中，所述無(wú)線發(fā)射器被配置為利用所述第二無(wú)線協(xié)議以所述第二數(shù)據(jù)速率來(lái)發(fā)送控制消息，并且其中，所述無(wú)線通信單元被配置為接收所述控制消息并且響應(yīng)于接收到所述控制消息而執(zhí)行功能。
14.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的通信系統(tǒng)，其中，所述無(wú)線單元中的所述無(wú)線接收裝置包括無(wú)線接收器，并且被配置為每隔一段時(shí)間就對(duì)所述無(wú)線接收器加電。
15.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的通信系統(tǒng)，其中，所述無(wú)線通信單元被配置為具有睡眠模式和清醒模式，其中，在所述睡眠模式下，所述單元的處理器中或所述單元的所述無(wú)線接收裝置中或所述單元的所述無(wú)線發(fā)射裝置中的至少某些電路是非激活的，以減小所述單元的能耗，并且所述無(wú)線通信單元還被配置為在利用所述第二無(wú)線協(xié)議接收到喚醒信號(hào)時(shí)從睡眠模式切換到清醒模式。
16.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的通信系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)第一接入點(diǎn)中的各個(gè)第一接入點(diǎn)都從有線連接接收電力。
17.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的通信系統(tǒng)，其中，所述無(wú)線通信單元被配置為由可移動(dòng)對(duì)象承載、佩戴，或者附接在可移動(dòng)對(duì)象上。
18.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的通信系統(tǒng)，其中，所述無(wú)線通信單元包括環(huán)境傳感器或者與環(huán)境傳感器進(jìn)行通信，并且被配置為以多播無(wú)線消息來(lái)發(fā)射從所述傳感器得到的信息。
19.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的通信系統(tǒng)，其中，所述無(wú)線通信單元被配置為以多播無(wú)線消息來(lái)發(fā)射與所述單元的位置有關(guān)的信息或從中能夠推導(dǎo)出所述單元的位置的信肩、O
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的通信系統(tǒng)，其中，所述信息是從被配置為以所述第二數(shù)據(jù)速率發(fā)送數(shù)據(jù)的所述無(wú)線發(fā)射器接收的信號(hào)推導(dǎo)出的。
21.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的通信系統(tǒng)，其中，所述無(wú)線單元包括超聲波接收器，并且被配置為對(duì)位于一區(qū)域中的超聲波發(fā)射器所發(fā)射的超聲波信號(hào)做出響應(yīng)。
22.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的通信系統(tǒng)，其中，所述無(wú)線單元包括時(shí)鐘，其中，所述無(wú)線發(fā)射器被配置為利用所述第二無(wú)線協(xié)議以所述第二數(shù)據(jù)速率來(lái)發(fā)送時(shí)鐘同步信息，并且其中，所述無(wú)線單元被配置為利用所述時(shí)鐘同步信息來(lái)同步其時(shí)鐘。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括超聲波發(fā)射器，所述超聲波發(fā)射器被配置為訪問(wèn)針對(duì)所述無(wú)線單元的時(shí)間同步信息，并且還被配置為發(fā)送超聲波信號(hào)，該超聲波信號(hào)包含與該超聲波信號(hào)的發(fā)射時(shí)間有關(guān)的編碼信息，其中，所述無(wú)線單元被配置為接收所述超聲波信號(hào)，并且以多播無(wú)線發(fā)射來(lái)發(fā)射與所述超聲波的發(fā)射時(shí)間和到達(dá)時(shí)間有關(guān)的?目息。
24.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的通信系統(tǒng)，其中，所述無(wú)線通信單元包括功率放大器和天線，并且被配置為使用所述天線和所述功率放大器來(lái)利用所述第一無(wú)線協(xié)議發(fā)送多播消息并且利用所述第二協(xié)議接收數(shù)據(jù)。
25.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括多個(gè)無(wú)線通信單元，所述多個(gè)無(wú)線通信單元包括無(wú)線發(fā)射裝置，所述無(wú)線發(fā)射裝置被配置為利用所述第一無(wú)線協(xié)議以所述第一數(shù)據(jù)速率來(lái)發(fā)射多播無(wú)線消息，所述多播無(wú)線消息包括將發(fā)射所述消息的無(wú)線通信單元與其他無(wú)線通信單元區(qū)分開(kāi)的標(biāo)識(shí)信息，并且所述多個(gè)無(wú)線通信單元還包括無(wú)線接收裝置，所述無(wú)線接收裝置被配置為利用所述第二無(wú)線協(xié)議以所述第二數(shù)據(jù)速率從所述無(wú)線發(fā)射器接收數(shù)據(jù)并對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。
26.一種無(wú)線通信單元，該無(wú)線通信單元包括被配置為利用第一無(wú)線協(xié)議以第一數(shù)據(jù)速率來(lái)發(fā)射多播無(wú)線消息的無(wú)線發(fā)射裝置，并且還包括無(wú)線接收裝置，所述無(wú)線接收裝置被配置為利用不同于所述第一無(wú)線協(xié)議的所述第二無(wú)線協(xié)議以第二數(shù)據(jù)速率從無(wú)線發(fā)射器接收數(shù)據(jù)并對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的無(wú)線通信單元，其中，所述第二數(shù)據(jù)速率小于所述第一數(shù)據(jù)速率。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的無(wú)線通信單元，其中，所述第二數(shù)據(jù)速率小于所述第一數(shù)據(jù)速率的一半。
29.根據(jù)權(quán)利要求26至28中任一項(xiàng)所述的無(wú)線通信單元，其中，所述第一無(wú)線協(xié)議符合IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)，或者與之兼容。
30.根據(jù)權(quán)利要求26至29中任一項(xiàng)所述的無(wú)線通信單元，其中，所述第二無(wú)線協(xié)議符合在IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)中定義的物理層，或者與之兼容。
31.根據(jù)權(quán)利要求26至30中任一項(xiàng)所述的無(wú)線通信單元，其中，所述第二協(xié)議所支持的最大數(shù)據(jù)速率小于所述第一協(xié)議所支持的最小數(shù)據(jù)速率。
32.根據(jù)權(quán)利要求26至31中任一項(xiàng)所述的無(wú)線通信單元，該無(wú)線通信單元被配置為從所述無(wú)線發(fā)射器接收控制消息并且響應(yīng)于接收到所述控制消息而執(zhí)行功能。
33.根據(jù)權(quán)利要求26至32中任一項(xiàng)所述的無(wú)線通信單元，其中，所述無(wú)線接收裝置包括無(wú)線接收器，并且被配置為每隔一段時(shí)間就對(duì)所述無(wú)線接收器加電。
34.根據(jù)權(quán)利要求26至33中任一項(xiàng)所述的無(wú)線通信單元，該無(wú)線通信單元被配置為具有睡眠模式和清醒模式，其中，在所述睡眠模式下，所述單元的所述無(wú)線接收裝置中或所述無(wú)線發(fā)射裝置中或處理器中的至少某些電路是非激活的，以減小所述單元的能耗，并且該無(wú)線通信單元還被配置為在利用所述第二無(wú)線協(xié)議接收到喚醒信號(hào)時(shí)從睡眠模式切換到清醒模式。
35.根據(jù)權(quán)利要求26至34中任一項(xiàng)所述的無(wú)線通信單元，該無(wú)線通信單元被配置為由可移動(dòng)對(duì)象承載、佩戴，或者附接在可移動(dòng)對(duì)象上。
36.根據(jù)權(quán)利要求26至35中任一項(xiàng)所述的無(wú)線通信單元，該無(wú)線通信單元包括環(huán)境傳感器或者與所述環(huán)境傳感器進(jìn)行通信，并且被配置為以多播無(wú)線消息來(lái)發(fā)射從所述傳感器得到的信息。
37.根據(jù)權(quán)利要求26至36中任一項(xiàng)所述的無(wú)線通信單元，該無(wú)線通信單元被配置為以多播無(wú)線消息來(lái)發(fā)射與所述單元的位置有關(guān)的信息或從中能夠推導(dǎo)出所述單元的位置的信息。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的無(wú)線通信單元，其中，所述信息是從接收自所述無(wú)線發(fā)射器的信號(hào)推導(dǎo)出的。
39.根據(jù)權(quán)利要求26至38中任一項(xiàng)所述的無(wú)線通信單元，該無(wú)線通信單元包括超聲波接收器，并且被配置為對(duì)位于區(qū)域中的超聲波發(fā)射器所發(fā)射的超聲波信號(hào)做出響應(yīng)。
40.根據(jù)權(quán)利要求26至39中任一項(xiàng)所述的無(wú)線通信單元，該無(wú)線通信單元包括時(shí)鐘，該無(wú)線通信單元被配置為利用所述第二無(wú)線協(xié)議以所述第二數(shù)據(jù)速率從所述無(wú)線發(fā)射器接收時(shí)鐘同步信息，并且還被配置為利用所述時(shí)鐘同步信息來(lái)同步其時(shí)鐘。
41.根據(jù)權(quán)利要求26至40中任一項(xiàng)所述的無(wú)線通信單元，該無(wú)線通信單元包括功率放大器和天線，并且被配置為使用所述天線和所述功率放大器來(lái)利用所述第一無(wú)線協(xié)議發(fā)射多播消息并且利用所述第二協(xié)議接收數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】H04W52/02GK103843413SQ201280040477
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月22日
【發(fā)明者】威爾弗雷德·埃德溫·波杰, O·H·奧爾森 申請(qǐng)人:索尼特技術(shù)公司