專利名稱：用于無繩紅外通信的方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明廣泛涉及一種用于利用既定的通信協(xié)議進行基站與任意分布在整個建筑物中的多個移動紅外設(shè)備間的通信的方法與裝置。更準確地說，本發(fā)明涉及一種用于使連接到電話線上的中央控制器與多個象手持電話等位于封閉場所內(nèi)的移動紅外設(shè)備進行通信的方法與系統(tǒng)。
本發(fā)明的背景有幾種與移動設(shè)備進行數(shù)字通信的系統(tǒng)得到了描述。例如，W.Tuttlebee博士發(fā)表在IEEE通信雜志1992年十二月版的第42～53頁上的題目為“Cordless Personal Commumcations(無繩個人通信)”的文章中討論了各種數(shù)字式無繩電話系統(tǒng)。近年來，有許多已在歐洲得到了實施，歐洲已形成了幾種無線數(shù)據(jù)標準，如CT2、CT3和DECT標準。
這些標準的主要功能是使連接到電話公司線路上的中央控制器中的數(shù)字通信設(shè)備能與可能位于建筑物內(nèi)任何地方的移動設(shè)備進行電話傳輸；標準蜂窩系統(tǒng)不能充分提供這種功能，其原因是，蜂窩RF(射頻)信號只適合長距離范圍以及在象建筑物之類的比較小的空間內(nèi)需要同時進行大量的通信。
這些無線標準已得到了采用以便能在RF頻率范圍內(nèi)在無線電交換局與大量的移動設(shè)備之間發(fā)送數(shù)據(jù)與語音信號。這些標準采用了時分多址/時分復用/多重載波(TDMA/TDD/MC)方法。更簡單地說，向無線電交換機發(fā)送的數(shù)字信號或從無線電交換機接收的數(shù)字信號是在時隙內(nèi)發(fā)送的。因而通信是以比方說20ms長的幀信號進行的，時幀被分割成比方說10個上行鏈路或發(fā)送時隙，它們的后面跟有同樣數(shù)量的10個下行鏈路或接收時隙。每個時隙的持續(xù)時間為1ms。對在某個上行鏈路時隙內(nèi)訪問每個移動設(shè)備的信號，該移動設(shè)備必須在同一幀信號的相應下行鏈路時隙內(nèi)作出響應。
在無線電頻率應用方面，可用時隙數(shù)量限制了這種無繩數(shù)字通信系統(tǒng)同時通信的數(shù)量。如果有比方說10個時隙，那么對任何一個特定載頻來說就只能傳送10個電話信號。為了提高系統(tǒng)的容量，一般要采用大約8個附加載頻。因此，對每個由無線電交換機構(gòu)成的單元來說，可以執(zhí)行總共80個有效電話通信。
這些標準系統(tǒng)是通過分配其它的時隙來向任何一個移動設(shè)備提供較高的傳輸規(guī)格的，在這種情況下，供其它移動設(shè)備用的可用時隙的數(shù)量便減少了。此外，RF通信難以被限制在特定建筑物中的明確區(qū)域內(nèi)，因此，必須注意一個單元(cell)的載波不要與另一個單元的載頻發(fā)生干擾。例如，如果這種RF系統(tǒng)被建立在多層建筑物的相鄰樓層內(nèi)進行通信，那么其它樓層內(nèi)的類似系統(tǒng)就必須使用能足以避免RF干擾問題的不同載波頻率。由于FCC或其它政府的頻譜分配使可用RF載波帶寬受到了限制，因此有必要提供無干擾問題的實際上無限制的數(shù)字無繩通信。
紅外通信系統(tǒng)已為眾人所知，比如可以參考Crimnuins的美國專利4553267；4757553；4977619；5103108；5319191和5351149。619專利描述了這樣一個通信系統(tǒng)，其中，基站與多個分布在室內(nèi)的固定紅外發(fā)送器和接收器(R/T)設(shè)備之間有硬線連接。紅外移動設(shè)備可以與任何一個R/T設(shè)備進行通信以建立與基站間的雙向通信鏈路。
有必要使RF或無繩電話通信標準適合紅外通信，以便在一個單元范圍內(nèi)能以可靠的方式同時接通大量的電話而不發(fā)生干擾問題。
本發(fā)明的概述用按照本發(fā)明的紅外無繩通信方法與系統(tǒng)可以避免射頻數(shù)字無繩系統(tǒng)的通道限制問題，并可以利用RF無繩系統(tǒng)標準通信協(xié)議容納大量的移動式紅外終端而不發(fā)生干擾。
根據(jù)本發(fā)明的一種方式，這是通過將固定的紅外RT(接收器/發(fā)射器)模塊分布在整個建筑物區(qū)域內(nèi)并且將這些紅外RT模塊連接到接有RF無繩系統(tǒng)的無線電交換機設(shè)備上來實現(xiàn)的。RT模塊被放置在能覆蓋所需區(qū)域的位置上，以便建筑物區(qū)域內(nèi)的移動式IR設(shè)備能通過RT模塊與連接到無線電交換機設(shè)備上的電話線進行通信。至少對那些彼此相鄰的RT模塊來說，基站與RT模塊之間的信號通路時延實際上是基本相同的。因此，從幾個鄰近的RT模塊投射到任何一個移動設(shè)備上的紅外載波頻率不會產(chǎn)生很大的相位差。
信號通路時延可以通過在基站與相鄰的RT模塊之間采用同樣的電纜長度來均衡。在按照本發(fā)明所述的另一種技術(shù)中，信號通路時延是通過在基站與RT模塊之間的傳送信號中引入合適的時延來均衡的。信號通路的長度受到連續(xù)監(jiān)視，每個信號通路的合適時延是自動引入的。
由于一個或多個RT模塊可以同時向基站傳送來自同一個移動設(shè)備的信號，因此本發(fā)明的另一個特征是最佳移動信號的選擇。例如，當移動設(shè)備在時隙內(nèi)應答時，幾個RT模塊可以同時接收該信號并將該信號轉(zhuǎn)送給基站。因此在實際從RT模塊接收信號之前，基站會根據(jù)RT模塊傳送給它的信息選擇最佳信號。要為每個時隙發(fā)送作出這種選擇，這種選擇能使最佳信號用于通信，即使移動設(shè)備在建筑物區(qū)域中的RT模塊之間移動時也是如此。
用按照本發(fā)明的紅外通信系統(tǒng)可以使被基站接通的紅外移動設(shè)備的數(shù)量很靈活并且遠遠大于現(xiàn)有的利用一般RF技術(shù)可用的數(shù)量。這可以利用樞紐(hub)來實現(xiàn)，其中，每個樞紐可以連接多個紅外RT模塊。例如，如果基站具有16個端口，每個端口可以連接到RT模塊上，那么就可以利用樞紐來增大RT模塊的數(shù)量。比如每個樞紐具有16個可連接模塊的端口，這樣便有總共256個RT模塊可以與一單個基站進行通信。因此，一個基站可以為大量的移動用戶服務。
每個基站可以被看成是服務于特定區(qū)域的獨立單元并且也能夠以靈活的方式建立無繩數(shù)字電話通信。當環(huán)境需要時可以設(shè)置多個不同的單元，每個單元可以單獨與多個不同的紅外移動設(shè)備進行電話通信。因而可以在大型建筑物的每一層中設(shè)立幾個單元，這樣，即便這些單元相互鄰近，只是靠紅外線隔墻隔開，也可以同時建立起足夠數(shù)量的不同的電話通信。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種建筑物范圍內(nèi)的無繩紅外通信系統(tǒng)，用這種系統(tǒng)可以建立大量的實際上無限制的標準數(shù)據(jù)類和語音類的電話聯(lián)系。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種靈活的無繩紅外通信系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以與大量的紅外移動設(shè)備一起使用。
可以從以下附圖所示的幾個實施例的詳細說明中理解本發(fā)明無繩紅外通信系統(tǒng)的種種目的和優(yōu)點。
附圖的簡要說明

圖1是按照本發(fā)明的一個紅外通信系統(tǒng)的示意性框圖；圖1a是用于圖1所示IR系統(tǒng)的電纜的局部示意圖；圖2是用于解釋按照本發(fā)明的紅外通信系統(tǒng)優(yōu)點的建筑物的示意圖；圖3是傳統(tǒng)無繩RF通信系統(tǒng)的示意圖；圖4是用于圖3所示通信系統(tǒng)的典型信號幀的示意圖4a是用于說明按照本發(fā)明的IR通信系統(tǒng)中的信號流的時序圖；圖5是用在圖1所示紅外通信系統(tǒng)中的基站的方框圖；圖6是圖1所示紅外通信系統(tǒng)的局部框圖；圖7是用于選擇來自紅外RT模塊的最佳信號的一部分紅外通信系統(tǒng)的局部框圖；圖8是用于產(chǎn)生圖1所示系統(tǒng)的定時信號的框圖；圖9A是圖1所示紅外通信系統(tǒng)所產(chǎn)生的某些信號的時序圖；圖9B是在接收時隙內(nèi)產(chǎn)生的某些信號的時序圖，在接收時隙內(nèi)，移動設(shè)備發(fā)出的信號被RT模塊送回到基站上；圖9C是接收時隙的起始部分在放大的時標上的時序圖；圖10A是本發(fā)明采用的紅外RT模塊的框圖；圖10B是本發(fā)明采用的紅外RT模塊的詳細框圖；圖11是圖1所示IR通信系統(tǒng)采用的RT模塊的狀態(tài)圖；圖12是與本發(fā)明的紅外通信系統(tǒng)一起使用紅外移動設(shè)備的框圖；圖13是按照本發(fā)明紅外通信系統(tǒng)的另一個實施例的系統(tǒng)框圖；圖14本發(fā)明紅外通信系統(tǒng)采用的樞紐的方框圖；圖15是與圖13所示的通信系統(tǒng)一起使用的簡化基站的方框圖；圖16是與圖13和14所示的通信系統(tǒng)一起使用的簡化RT模塊的方框圖；和圖17是圖15所示基站上的網(wǎng)絡的示意性框圖，它用于確定RT模塊從移動設(shè)備上接收到的最佳IR信號。
附圖的詳細說明圖1到4示出了按照本發(fā)明的紅外(IR)通信系統(tǒng)20，它通過無線電交換機24連接到電話線22上。該IR系統(tǒng)20是依靠與被稱之為CT3系統(tǒng)的標準RF無繩通信系統(tǒng)有關(guān)的協(xié)議工作的。不過，也可以采用其它諸如與DECT協(xié)議相兼容的系統(tǒng)，此處所用的電纜上畫有螺旋線，線路附近的數(shù)字意味著該電纜中使用的通路數(shù)量與螺旋線附近的數(shù)字相同。某些電纜，比如電纜54具有4根雙絞線對，盡管它可能包含8根導線，但它表示使用4條傳輸通路。在其它線路中使用了由16根導線構(gòu)成的16條通路。
此處還采用了標記項做法，標記項同樣具有相同的只不過是帶小數(shù)點的數(shù)字，它的右面的數(shù)字表示該項的特定序數(shù)。
CT3 RF無繩標準采用DECT型數(shù)字通信，其中TDMC/TDD/MC系統(tǒng)僅在小于2GHz的頻率下工作。CT3系統(tǒng)采用由發(fā)送段28和接收段32所組成的16ms幀周期26，其中，發(fā)送段28由8個發(fā)送時隙30構(gòu)成，接收段32由8個接收時隙34構(gòu)成。每個時隙30或34的持續(xù)時間為1ms，一個時隙內(nèi)的發(fā)送量包括由字段36構(gòu)成的480個數(shù)據(jù)位。該系統(tǒng)以這樣一種方式工作例如，當輸入線路22上的輸入電話引起無線電交換機24發(fā)送時，數(shù)字信號便被放在一個輸出或發(fā)送時隙30內(nèi)，后面的接收時隙34內(nèi)是同一幀的應答信號。注意，在不同的協(xié)議中可以采用不同的幀長，例如，在上述IEEE文章中所描述的DECT系統(tǒng)便采用了10個時隙。
單元21.1的紅外系統(tǒng)20包括基站40，基站40與CT3或DECT型控制器或接口42通信從而使系統(tǒng)20可以進行數(shù)字通信。系統(tǒng)20還可以包括若干個樞紐44，樞紐44再連接到建筑物內(nèi)的一個或多個固定紅外接收/發(fā)送(RT)模塊46上。RT模塊46本身又與諸如電話之類的移動設(shè)備或無繩紅外設(shè)備48通信。RT模塊可以象模塊46.17～46.24所示的那樣直接連接到基站40上。
樞紐44的使用和RT模塊46的分布可以隨環(huán)境要求而變化，應當理解，圖1中RT模塊的分布與連接只是為了說明而不是非這樣不可。
基站40被雙絞線對電纜52連接到RT模塊和樞紐44上。如圖1a所示，每根電纜52由分別引導不同信號的4對雙絞線對導線54.1～54.4所組成，即由引導幀信號26的發(fā)送段Tx28的雙絞線54.1、引導接收段Rx32的雙絞線54.2、引導信噪比信號的雙絞線54.3、引導RT模塊46的電能的雙絞線54.4所組成。箭頭表示各對雙絞線54上信號流的方向。信號線對54.1上的雙向箭頭表示該線對用于傳送不同時刻發(fā)生的兩個方向上的信號，這將在后面作進一步說明。
按照本發(fā)明的紅外通信系統(tǒng)比圖3所示的普通RF系統(tǒng)具有相當大的優(yōu)點。在普通RF系統(tǒng)中，電話線22輸入到無線電交換機24中，并由無線電交換機24轉(zhuǎn)到接有天線62的RF基本單元60上，數(shù)字RF信號被傳送到移動設(shè)備64上，在維持與無線電交換機24通信的聯(lián)系期間，移動設(shè)備64可以在建筑物內(nèi)或建筑物外的很大區(qū)域內(nèi)漫游。
圖2示出了一幢具有若干層樓68的建筑物66，它說明了任何一個RF單元的大面積覆蓋作用。任何一個基本單元60，如單元60.1能夠涉及如虛線70所示的包圍許多層樓的大量空間范圍。因此，能夠被分布或用在單元中的移動設(shè)備的數(shù)量受DECT或CT3型通信系統(tǒng)的可用時隙數(shù)的限制?？梢杂枚嘀剌d波來增加可用信道，但由于頻譜分配的限制，仍可能不足以容納所要求數(shù)量的移動設(shè)備44。
可是，當采用按照本發(fā)明的紅外通信系統(tǒng)20時，可以給每個樓層提供一個或多個樞紐44，因此可以用許多RT模塊46來容納所需數(shù)量的移動設(shè)備48。樞紐44與移動設(shè)備48之間的信號不會串入到不需要的區(qū)域內(nèi)，如別的樓層內(nèi)，因而避免了安全和干擾問題。
如圖4a所示，在IR通信系統(tǒng)20內(nèi)，通過插入特殊信號和利用特殊用途的信號線路使信號依照既有的協(xié)議在無線電交換機與移動設(shè)備48之間傳輸。如圖4所示的示意性信號模式是在時隙30.1、30.5內(nèi)進行發(fā)送(用校驗標記表示)并且還用接收時隙34.1和34.5內(nèi)的校驗標記對這些時隙內(nèi)的結(jié)果應答信號進行校驗。
在執(zhí)行時隙30內(nèi)的發(fā)送之前，系統(tǒng)20插入了一段時延71以保證鄰近的RT模塊46同時接收到發(fā)送信號?？梢詤⒄請D6對此進行解釋，圖6中所示的基站40被不同長度的電纜52.1和52.2分別連接到RT模塊46.1和46.2上。因此，移動設(shè)備48.1獲得的IR載波能量可能包括來自兩個鄰近RT模塊的部分，它們的相位不同，這取決于以基站40為起點的不同信號通路的長度。如果象67部分所示的那樣這些信號相差大約180°，那么移動設(shè)備48上的凈效應便是這些IR載波信號的相消，實際上等于零，因而不利于與該移動設(shè)備通信。
因此，希望使基站與彼此相鄰的RT模塊46之間的信號通路長度大致相同。按照本發(fā)明的一個實施例，這意味著在電纜52.1的信號中插入一段有足夠持續(xù)時間的時延以便減小相位差Δψ，可根據(jù)電纜長度使Δψ最大變化到大約90°(1/4波長)，如69部分所示。
為簡單起見，可以選擇被插入的時延以便使任何一個時隙內(nèi)從基站發(fā)送出的信號同時到達所有RT模塊46。如圖4a所示，當象30.2和30.6之類的時隙不要求發(fā)送時，首先在72.2和72.6的間隔期間自動確定時延。通過從基站40向每個RT模塊46發(fā)出脈沖信號73并測量返回信號74從該模塊到達基站40的時間來測出時延。
不需要在沒有發(fā)送信號的全部時間內(nèi)對時延時行測量。因此，用計數(shù)器來使時延的測量每隔一段時間進行。
IR系統(tǒng)20的另一個特性是有一個以上的RT模塊46能夠響應從移動設(shè)備48發(fā)回的信號。IR系統(tǒng)20在返回的發(fā)送信號出現(xiàn)之前選擇最佳RT模塊信號。如圖7所示，RT模塊46包括對來自移動設(shè)備48的IR信號起響應的光電探測器75。探測器75的輸出信號經(jīng)放大后被輸入到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器76上，從而產(chǎn)生用于返回給基站40的數(shù)字Rx接收信號。
比較器77將光電探測器75的輸出信號與靜噪發(fā)生器78產(chǎn)生的靜噪電平加以比較后在輸出端產(chǎn)生信號強度指示信號，該信號強度指示信號也由快速A/D轉(zhuǎn)換器79轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。該A/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生三位信號強度信號，每一位都被放在單獨的線路54上返回給基站40。
如圖4a所示，在基站40接收Rx接收時隙信號34之前的79a時刻向基站40發(fā)出對信號強度進行快速模/數(shù)轉(zhuǎn)換的指令。在時刻81a選擇最強信號，這個工作是由圖7中的部件81完成的，然后由部件83將最佳Rx信號傳到無線電交換機24上。這種最強信號的選擇方法也被用來選擇最佳RSSI信號。每個接收時隙34的RSSI信號可以由CT3或DECT協(xié)議來規(guī)定，RSSI信號代表RT模塊46接收的移動IR信號的強度。
圖5更詳細地示出了按照本發(fā)明的基站40的一種形式。傳統(tǒng)的CT3無線電交換機接口42的輸入與輸出信號在線路90.1～90.5上傳送。這些信號分別是在線路90.1上傳送的串行數(shù)字發(fā)送信號Tx；在線路90.2上傳送的邏輯控制信號T/R；在線路90.3上傳送的幀邏輯信號；在線路90.4上傳送的接收信號Rx；和在線路90.5上傳送的信號強度指示RSSI信號。
發(fā)往單元21中的所有RT模塊46的發(fā)送信號Tx被施加到FM調(diào)制器91上，F(xiàn)M調(diào)制器91中的數(shù)字壓控振蕩器(VTO)根據(jù)來自振蕩器92的55MHz輸入信號而產(chǎn)生頻率為3.429MHz的零信號(zero)和頻率為4.471MHz的1信號(one)。當然可以采用不同的頻率。調(diào)制器91的輸出信號93被施加到自動控制開關(guān)94上，然后通過多路復用器95傳送給延時網(wǎng)絡96。該延時網(wǎng)絡96使發(fā)送信號Tx延遲一段時間，該時延足以保證至少那些相互鄰近的RT模塊46的發(fā)送基本同時進行。為簡單起見，時延可以這樣選擇，使得在任何一個時隙內(nèi)RT模塊46的發(fā)送基本同時進行。
因此，發(fā)往每個單獨的RT模塊46的發(fā)送信號Tx被延遲特定時間，該特定時間取決于連接該模塊和基站40的電纜的長度。時延可以這樣選擇，使得它們與由最長的電纜長度所造成的時延相等。
被延遲后的Tx信號然后通過多路復用器97傳到通向樞紐44和RT模塊46的各條電纜52的發(fā)送器線路54.1上。要為幀信號26的相關(guān)發(fā)送時隙30內(nèi)的各個Tx信號連續(xù)執(zhí)行這種處理過程。
線路54是雙絞線對，它們由放大器98a驅(qū)動，它們的末端是接收器98b。這些放大器與接收器使線路54呈三態(tài)狀況，以便在不進行發(fā)送時保存能量以及當需要時允許雙向信號在發(fā)送線路54.1上流動。三態(tài)狀況是由控制器114產(chǎn)生的信號來調(diào)節(jié)的，控制器114將在后面加以說明。
在接收周期內(nèi)，每個已經(jīng)將Tx信號傳給移動設(shè)備48的RT模塊46在與發(fā)送時隙(放置被響應的Tx信號的時隙)相對應的時隙內(nèi)向基站40返回接收信號Rx。另外，表示RT模塊從發(fā)送應答信號的移動設(shè)備48上接收到的紅外信號的信號強度的信號被發(fā)送到基站上作為S/N信號。
由于連接電纜52而產(chǎn)生的時延使得接收信號不同時到達基站40，因此使來自各個RT模塊和樞紐的接收信號穿過延時網(wǎng)絡96從而使它承受與相應的發(fā)送信號Tx的時延相同的時延。因此，電纜線路54.2上的16個接收信號Rx被耦合到多路復用器(MUX)95的輸入側(cè)，然后穿過延時網(wǎng)絡96后基本同時到達多路復用器97的輸出線路98上。
在發(fā)送幀的接收段32期間，不同的RT模塊46產(chǎn)生幾個接收信號Rx，基站40包括網(wǎng)絡100，該網(wǎng)絡100用來選擇代表最佳可用Rx信號的信號。Rx信號被輸入到多路復用器101上，該多路復用器101選出最佳接收Rx信號并將它安排到通向接口42的線路90.4上。最佳Rx信號是用線路98上的由數(shù)字幅值比較器102產(chǎn)生的控制信號來選擇的。
比較器102參照圖4a中的信號79a和81a對輸入線路上的信號(它們代表以前所述的RT模塊上的紅外輸入信號的信噪比)進行比較。正如所述的那樣，這種比較最好是剛好在合適的接收時隙之前進行。因此，最佳接收信號Rx的選擇是在各時隙30之間的短暫時間內(nèi)發(fā)生的，關(guān)于這個問題，以后將作進一步說明。
線路99上的控制信號還被輸入到多路復用器104上，多路復用器104的輸入端被連接到來各個樞紐44和RT模塊46的相應信號強度線路54.3上。每個時隙30的最佳信號強度信號是用來自RT模塊46的Tx1～16線路54.1上的時鐘信號來選擇的并被儲存在寄存器106中。時鐘信號被輸出到多路復用器105的輸出線路103上，多路復用器105的輸入連接到線路54.1上。寄存器106中的信號值被數(shù)/模轉(zhuǎn)換器108轉(zhuǎn)換成模擬信號，并被輸出到線路90.5上作為與涉及接收信號Rx的時隙34有關(guān)的RSSI信號。
控制線路99識別最佳Rx信號的功能可以用來指示作為接收信源的移動設(shè)備的位置。線路99上的控制信號對獲得接收信號并將接收信號存入寄存器107的端口進行識別。多路復用器105的線路103上的時鐘信號將該端口識別信號記錄到RSSI線路90.5上。
基站40的整個工作控制和上述網(wǎng)絡的功能是用序列發(fā)生器110獲得的。序列發(fā)生器110可以是具有合適編程的微處理器。不過，考慮到產(chǎn)生所需信號時所必須達到的速度，最好采用分立電路。序列發(fā)生器110產(chǎn)生適當?shù)目刂菩盘?，用這些控制信號可以實現(xiàn)基站40的各項功能。
因此，序列發(fā)生器110分別根據(jù)線路90.2和90.3上的T/R信號和幀信號產(chǎn)生定時信號，如線路112.1上的同步信號、線路112.6上的發(fā)送允許信號、線路112.2與112.7上的用于分別在多路復用器95與97中建立適當模式的發(fā)送或接收信號、以及線路112.3上的校驗允許信號。另外，該序列發(fā)生器還產(chǎn)生線路112.4上的分支寄存器(tap register)允許信號和線路112.5上的最佳接收信號。序列發(fā)生器包括校驗控制器114和12MHz時鐘115，用12MHz時鐘115可以重復測量由電纜長度造成的電氣時延，該電氣時延被用來設(shè)置合適的延遲時間。這些信號中的某些信號還控制基站40中的幾個放大器98a和接收器98b的三態(tài)狀況，放大器98a和接收器98b用于驅(qū)動線路54。
在對樞紐44和RT模塊作更詳細的說明之前，本發(fā)明的紅外系統(tǒng)200可以從圖4、5、8和9A～9C中得到最好的理解。圖5中線路90.3上出現(xiàn)的幀同步信號是方波信號130.1(見圖9A)，它具有與圖4中的發(fā)送段28和接收段32相對應的相同的發(fā)送段132和接收段134。從發(fā)送段132到接收段134的轉(zhuǎn)折點136是用于起動圖8所示的某些定時信號的定時參考點。
因此，在序列發(fā)生器110中，幀同步信號130被連接到幀脈沖發(fā)生器137上，幀脈沖發(fā)生器137使由12MHz時鐘115驅(qū)動的14位計數(shù)器140復位。如附近放有計數(shù)值的線路142所示，計數(shù)器140內(nèi)部完成的某些計數(shù)是用比較器141來譯碼的。當寄存器滿時便向時隙時鐘146提供脈沖，時隙計數(shù)器148對時隙時鐘146的輸出脈沖進行計數(shù)。因此該電路在線路142上產(chǎn)生定時信號，以使得某些事件在時隙內(nèi)發(fā)生，以及起動對幀26中的時隙30和32的計數(shù)。放置在線路142上的數(shù)值表示該線路在幀同步信號的幀轉(zhuǎn)折時刻136產(chǎn)生輸出信號時寄存器140中的計數(shù)值。
圖5中線路90.2上的來自無線電交換機24的T/R邏輯信號160表明了在時隙30期間發(fā)送過程出現(xiàn)的時刻。圖9A示出了R/T信號160的一個示意性例子，其中，在第一時隙30.1中有發(fā)送過程出現(xiàn)，在后面的時隙30.2、30.3和30.4內(nèi)沒有發(fā)送。輸出線路142上從寄存器140獲得的各種定時信號的出現(xiàn)時刻被用帶撇號的大計數(shù)值畫在所示的T/R信號線路160上。
如圖5所示，從計數(shù)值144開始，發(fā)送數(shù)據(jù)被送到線路90.1上，見圖8和9A。在標記為數(shù)字162的時刻發(fā)送開始。在圖9A中所示的標記為164的時刻，即在參照圖4所述的發(fā)送出480位固定數(shù)的結(jié)束時刻發(fā)送結(jié)束。發(fā)送結(jié)束剛好出現(xiàn)在線路142.5上的定時信號的計數(shù)值為11904之前。從最后一個發(fā)送位到下一個144計數(shù)值之間的時間周期是與后面的發(fā)送時隙30之間的時間有關(guān)的時間間隔166。
在時間間隔166內(nèi)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線90.1上的來自無線電交換機24的任何信號可以被看作為噪聲，在此期間通信系統(tǒng)20的工作是基站40向樞紐44和RT模塊46發(fā)送發(fā)送信號以及從這些設(shè)備接收發(fā)送信號。
一種為IR通信系統(tǒng)的運行而準備的操作校驗模式包括對用以保證相鄰或附近的RT模塊46基本同時發(fā)送所需要的時延長度進行自動確定。這用到了在線路172(見圖5)上傳輸?shù)奶厥馔叫盘?70(見圖9)。同步信號經(jīng)過多路復用器95和時延測量與作用網(wǎng)絡96后由電纜52中的輸出線路54.1傳送到特定RT模塊46上。接收該同步信號的RT模塊46通過該同步信號的特定周期來識別該同步信號。
當識別出同步信號170時，RT模塊便在發(fā)送同步信號的同一個發(fā)送線路54.1上向基站40發(fā)回一個響應176，見圖9A。該響應176是在RT模塊46檢測到同步信號時產(chǎn)生的。時延測量網(wǎng)絡96檢測該響應176到達基站40的時刻。響應176的到達時刻表示信號沿電纜52來回傳送一次的時間178。
基站40對從振蕩器92輸入到與特定RT模塊46有關(guān)的移位寄存器180中的脈沖進行計數(shù)，依此來測量由基站40與RT模塊46之間的電纜長度所造成時延。對從同步信號170被初次發(fā)送的時刻開始到響應176為止的這段時間內(nèi)的這些脈沖進行計數(shù)。寄存器180中累計的計數(shù)值代表基站40與RT模塊46之間電纜52的兩倍長度。由于該計數(shù)值代表來回距離，因此通過將寄存器180中的計數(shù)值簡單移位而使該計數(shù)值除以二，然后將它存入到分支寄存器182中作為所要求的單程時延的等效值。
分支寄存器182中的時延計數(shù)值是這樣被耦合到相關(guān)的移位寄存器180中的，以至于該時延計數(shù)值決定了發(fā)送數(shù)據(jù)從移位寄存器180的什么位置開始輸入到移位寄存器180中。這樣，代表比較長的電纜52的小時延計數(shù)值使得數(shù)據(jù)被輸入到移位寄存器180的輸入端。另一方面，大的計數(shù)值使數(shù)據(jù)被輸入到移位寄存器180的輸出端。
因此，被發(fā)往附近的RT模塊46的數(shù)據(jù)將會被移位寄存器180延遲比較長的時間而被發(fā)往較遠的RT模塊46的數(shù)據(jù)則被移位寄存器180延遲很短的時間。不過，把電纜52產(chǎn)生的附加延時一并考慮進去以后，這些數(shù)據(jù)將同時到達RT模塊46。
隨著系統(tǒng)的起動便開始為每個RT模塊46確定電纜的時延。一旦系統(tǒng)開始運行，便根據(jù)電纜52上的數(shù)據(jù)傳送量，即根據(jù)發(fā)送時隙30的利用率對時延進行重復校驗。
序列發(fā)生器110為具有校驗控制器114的系統(tǒng)提供合適的定時信號。后者利用來自無線電交換機接口42的T/R線路90.2和幀同步線路90.3調(diào)節(jié)并產(chǎn)生時隙發(fā)送允許信號。如果在預定時間內(nèi)或經(jīng)過一定次數(shù)的發(fā)送之后還沒有建立時隙時延校驗的話，它就還在線路112上產(chǎn)生為建立時隙時延校驗所需要的控制信號。這種信號發(fā)生電路可以用陣列邏輯電路或其它合適的編程的微處理器來實現(xiàn)。
在IR通信系統(tǒng)20的工作過程中，代表數(shù)據(jù)或話音信息的信號在時隙30內(nèi)或者直接從基站40或者通過樞紐42傳送到所有RT模塊46上。分配給特定移動設(shè)備48的時隙信號被裝入到與特定RT模塊46有關(guān)的移位寄存器180中以便被延時一段時間，其中，延時時間與以前為相關(guān)電纜52檢測的并被存入到相關(guān)分支寄存器182中的延時時間成正比。
由于在發(fā)送期間每個時隙信號被傳送給一個單元內(nèi)的所有RT模塊46，因此序列發(fā)生器110允許每個發(fā)送時隙信號裝入到所有移位寄存器180中。這些信號從寄存器180移出到各條電纜52的輸出線路54.1上以后基本同時到達RT模塊46上。
在發(fā)送周期28的末尾(見圖4)，那些已經(jīng)被特定時隙信號尋址過的移動設(shè)備48必須在被指定為與特定發(fā)送時隙30有關(guān)的接收時隙34內(nèi)產(chǎn)生響應。如果沒有發(fā)生任何響應，那么無線電交換機24便認為該移動設(shè)備不工作。
該響應是在這樣的時刻產(chǎn)生的，該時刻取決于引起響應的發(fā)送信號的時隙。這項工作是用CT3或DECT型通信系統(tǒng)中的眾所周知的方式完成的。要注意的是，已知的在此處被描述成接收信號的返回信號最好放在與發(fā)送周期28內(nèi)的發(fā)送時隙30的位置相對應的接收時隙34內(nèi)，見圖4。
在CT3系統(tǒng)的RF方案中有一個供單元21用的接收器。在IR通信系統(tǒng)20中，信號單元含有大量的呈RT模塊46形式的IR接收器。由于靠近移動設(shè)備48的幾個RT模塊46可能會產(chǎn)生接收信號，因此最好將這些RT模塊產(chǎn)生的信號中的一個最佳信號提供給無線電交換機24。要為每個接收信號時隙34選擇最佳信號。還可以使最佳信號有效成為用于傳送到無線電交換機24上的RSSI(接收器信號強度)信號，RSSI信號代表接收器從產(chǎn)生信號的相應移動設(shè)備上接收的信號強度。
在系統(tǒng)20中，最佳信號的選擇剛好在每個有效接收時隙34開始之前完成。如圖9A所示，幀信號130.2的接收段134與它上面的作為發(fā)送周期的幀信號130.1呈同步關(guān)系。圖中說明了幾個接收時隙34，當在發(fā)送時隙30.1中發(fā)生發(fā)送事件時便在時隙34.1中發(fā)回一個響應。
基站40開始識別接收時隙的起點和幀同步信號130中的轉(zhuǎn)折點136.2。當出現(xiàn)幀同步信號的轉(zhuǎn)折點136.2時(見圖9A)，控制信號發(fā)生器114便在線路112.1上產(chǎn)生一個由二個微秒段組成的同步方波脈沖184。響應于線路147(見圖8)上的時隙時鐘信號，在每個接收時隙34的起點，該接收時隙啟動同步脈沖184便被發(fā)送到RT模塊上。
因此，當RT模塊46檢測到接收時隙同步信號184時，RT模塊46便對被接收到的IR信號強度進行采樣，然后在接收時隙34內(nèi)的信號發(fā)送開始之前立即將被采樣值發(fā)送到基站40上。這可以參照圖9B和9C中的時序圖來理解。
在對接收時隙啟動同步信號184的檢測之后，緊接著是在圖9A所示的兩個時隙之間的間隔166內(nèi)對由光電探測器75(見圖7)測出的IR信號進行快速A/D轉(zhuǎn)換。對IR信號的快速A/D轉(zhuǎn)換發(fā)生在供接收時隙發(fā)送用的移動IR載波的起始工作點18b和幅度檢測電路(未示出)輸出信號188的穩(wěn)定點187之后。
快速A/D轉(zhuǎn)換在間隔166內(nèi)完成，由于間隔166非常短，因此A/D轉(zhuǎn)換器79(見圖7)的三位輸出信號被并行輸入到連接電纜52中的線路54.1、54.2和54.3上，如圖9B、9C所示。圖10B示出了用于向RT模塊46提供所述功能的電路。它使用了用于向移動設(shè)備48發(fā)送IR信號的IR發(fā)送器200和用于檢測移動設(shè)備發(fā)回的響應的IR檢測器75。
RT模塊46包括可編程陣列邏輯電路(PAL)和其它用于處理輸入信號和輸出信號的合適電路204(圖10B中虛線包圍的部分)。線路54.1上來自基站40和樞紐44的發(fā)送輸入信號被傳送到調(diào)制器206和用于啟動IR發(fā)送器200的放大器208上。發(fā)送器200可以以眾所周知的方式使用適當數(shù)量的IR發(fā)生二極管200來產(chǎn)生所要求的輸出到移動設(shè)備48上的IR信號。
放大器210和解調(diào)器212用于響應來自移動設(shè)備48的IR信號，從而產(chǎn)生直接向基站40發(fā)送或通過樞紐44向基站44發(fā)送的電信號。
PAL電路204采用外部時鐘214，該時鐘214驅(qū)動計數(shù)器216，使它產(chǎn)生周期為3微秒的時鐘脈沖。載波檢測電路218用于檢測發(fā)送線路54.1上出現(xiàn)的發(fā)送信號，以便將該信號施加到線路220上。發(fā)送線路54.1還被直接接到電路204上，使電路204能夠檢測合適的數(shù)據(jù)與邏輯狀況。邏輯電路網(wǎng)絡222檢測校驗同步脈沖176(見圖9A)的出現(xiàn)。邏輯電路222在輸出線路224上產(chǎn)生一個響應信號，該響應信號經(jīng)過多路復用器226.2返回到基站40上供前面所述的電纜時延校驗用。
三位快速A/D轉(zhuǎn)換器79受線路227上來自PAL電路204的信號的控制，它具有輸出線228.1～228.3，輸出線228.1～228.1分別被連接到多路復用器226.1～226.3上。多路復用器226是用線路230.1～3上來自電路204的信號加以控制的。對電纜52中的線路54.1～3進行驅(qū)動的放大器232.1～4的各種三態(tài)狀況也是用線路234.1～3上來自電路204的信號來控制的。
PAL電路204的編程與工作情況可以從圖11中本身能說明問題的狀態(tài)圖250以及從圖的上部列舉的計數(shù)值中得到最好的理解。在步驟252開始，在步驟256，等待發(fā)送輸入線路54.1上來自基站40的發(fā)送器載波信號的出現(xiàn)。當檢測到載波信號時，便在步驟258引入閑置模式。如果在步驟260中檢測到同步脈沖的存在，那便說明或者已經(jīng)檢測到所發(fā)生的校驗模式同步脈沖或者已經(jīng)檢測到接收器模式同步脈沖。在檢測到校驗同步脈沖的情況下，就在步驟266中產(chǎn)生返回同步脈沖并且將返回同步脈沖返回到基站40上，然后，狀態(tài)便返回到步驟258。
在檢測到接收器時隙同步脈沖的情況下，便將控制過程移到步驟270。在步驟272，象以前所述的那樣執(zhí)行快速簡潔(三位)的A/D轉(zhuǎn)換，然后在步驟S74執(zhí)行完整較慢的A/D轉(zhuǎn)換，在步驟276發(fā)送從移動設(shè)備48上接收到的接收時隙內(nèi)的信號。
圖12所示的移動設(shè)備48也包括分別連接到調(diào)制器324和解調(diào)器326上的IR發(fā)送器320和IR檢測器322。邏輯電路328用于控制數(shù)字傳輸信號和用于將信號轉(zhuǎn)換成供普通電話聽筒330使用的適當格式。與普通電話聽筒一起使用的鍵盤332可以用來啟動通話。邏輯網(wǎng)絡328提供了與RF移動設(shè)備相同的功能和操作，因而不需要再作進一步的說明。
圖14示出了樞紐44，它與基站40非常相似。為此，具有類似功能的電路和線路用與基站40所述的相同數(shù)字來表示。與基站相比，對樞紐的改動是在用象前面所述的具有Tx線路54.1、Rx線路54.2和S/N線路54.3的電纜52作為進線連接的輸入端，最后得到的輸入線路對應于圖5所述的線路，它們相應的編號為90.1＇、90.4＇和90.5＇。
同步信號檢測器370從輸入線路90.1＇獲得時隙同步信號90.2＇和幀同步信號90.3＇。該檢測器對校驗同步脈沖的發(fā)送時刻進行識別并在線路372上用返回信號進行應答。
圖13示出了按照本發(fā)明的另一個IR系統(tǒng)20＇。代替自動時延發(fā)生系統(tǒng)的是基站40與附近RT模塊46之間的所有連接電纜52的長度都基本相同。這要求較短的電纜52包含被繞成線圈350的額外長度。對那些靠得不太近的或被墻隔開的RT模塊46來說，電纜長度不一定相同，因此它們未必能同時與同一個移動設(shè)備48通訊。
系統(tǒng)20＇可以使用如圖15所示的簡化基站360，其中，相同的數(shù)字表示與前面所述相類似的電路或網(wǎng)絡?；?60采用了邏輯電路網(wǎng)絡362，在工作的發(fā)送段28期間，該網(wǎng)絡362對線路90.3上的輸入幀同步信號進行響應從而使“與”門364工作。
在接收段32期間，來自各個不同RT模塊46＇(見圖16)的Rx信號流過最佳信號選擇網(wǎng)絡366。參照基站360所描述的電路和網(wǎng)絡可用微處理器來實現(xiàn)而不是用所示的分立電路來實現(xiàn)。可以參照圖16所示的改進的RT模塊46＇對這些網(wǎng)絡的工作作最好的解釋。在圖16中，相同的數(shù)字表示與前面所述的相同的元件。
在圖16中，解調(diào)過的移動設(shè)備IR信號被作為Rx信號施加到“與”門380上。代表接收信號強度的信號通過線路75a被施加到靜噪型網(wǎng)絡78與382上。如果IR信號電平很高，這代表高品質(zhì)(high quality)信號，那么比較器384便檢測到該信號已超出門限電路386設(shè)置的可調(diào)門限值。線路388上的輸出信號是高品質(zhì)信號，它被施加到連接RT模塊46＇與基站360的信噪比線路54.3上。
只要線路75a上的信號足以傳送到基站360上，因為信號超過了門限電路390設(shè)置的滿足要求的門限電平，那么“與”門380便啟動，Rx信號便被傳遞到通向基站360的Rx數(shù)據(jù)輸出線54.2上。
回到圖15所示的基站360并參考圖17，可以根據(jù)來自RT模塊46＇的信號來解釋最佳信號選擇過程。圖17中認定的信號線路54上的信號與除了接收器的輸出信號線(未示出)之外的連接到RT模塊46＇上的線路54上的信號相同。優(yōu)先級網(wǎng)絡394用于首先保證具有與之有關(guān)的高品質(zhì)電平的Rx信號被網(wǎng)絡400檢測到，因而首先通過線路90.4傳到無線電交換機24上。第二優(yōu)先級網(wǎng)絡402用于將Rx信號傳到線路90.2上，只要有一個來自RT模塊46＇的信號超過網(wǎng)絡390(圖16)設(shè)置的滿足要求的信號門限值。
末級判決網(wǎng)絡404用于把網(wǎng)絡400和402的輸出信號結(jié)合起來從而在線路90.4上產(chǎn)生發(fā)往無線電交換機24的Rx信號。最佳信號選擇網(wǎng)絡是通過將線路54.3上的來自16個RT模塊46＇的S/N信號的高品質(zhì)信號耦合到“與”門406.1～16上起作用的。RT模塊46＇可以是連接到基站360的端口1上的RT模塊，它使自身的S/N線路54.3與代表無效信號電平的線路408上的參考信號一起耦合到“與”門406.1的輸入端。如果通向“與”門406.1的線路54.3＇上呈現(xiàn)高品質(zhì)信號電平，那么該“與”門的輸出線路412.1便啟動，從而使“與”門410.1啟動。這樣便允許線路54.2＇上來自RT模塊46＇的數(shù)據(jù)被傳送到網(wǎng)絡404中的“或(OR)”門414上。
線路412.1上出現(xiàn)的有效信號電平通過“或”門416.1和反向器418.1使“與”門406.2無效。用這種方法使電路400的所有剩余部分無效以便只有一個高品質(zhì)數(shù)據(jù)信號被傳送到網(wǎng)絡404上。類似地，如果任何其它線路54.3＇上只出現(xiàn)一個高品質(zhì)信號，那么該信號便被傳送到網(wǎng)絡404上。任何線路54.3＇上出現(xiàn)的高品質(zhì)信號電平會通過線路418上來自鏈路中最后一個“或”門416.16的信號使選擇網(wǎng)絡402的輸出信號無效。這個禁止信號被施加到網(wǎng)絡404中的“與”門420上。
在沒有高品質(zhì)信號電平的情況下，具有次級可接收信號電乎的數(shù)據(jù)信號便由選擇網(wǎng)絡402傳送到網(wǎng)絡404上。這個過程包括在線路420.1～16上產(chǎn)生滿足要求的電平信號Q。這些Q信號是從線路54.3＇上缺少的信號與任何一條線路54.2＇上出現(xiàn)的數(shù)據(jù)(Rx)信號的組合中產(chǎn)生的。最佳Rx信號選擇電路402采用了與電路400類似的技術(shù)。
線路430上的第一Q信號經(jīng)過反向器后與線路54.2＇上的數(shù)據(jù)信號一起施加到“與”門432.1上。如果沒有滿足要求的信號電平，這個信號便通過“或”門434傳送到網(wǎng)絡404上，從而穿過“與”門420經(jīng)“或”門436傳送到輸出線路90.4上。如果出現(xiàn)來自任何其它RT模塊46＇的滿足要求的信號電平，那么便傳送鏈路中下個優(yōu)選級最高的數(shù)據(jù)信號。
從所述的本發(fā)明的幾個實施例中可以看出本發(fā)明的優(yōu)點。在所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍內(nèi)可以根據(jù)附圖作出各種改動。
權(quán)利要求
1．一種采用時分多址通信協(xié)議的用于使連接到電話線上的中央控制器通過信號處理裝置與位于建筑物內(nèi)的多個紅外移動設(shè)備通信的紅外數(shù)字與模擬通信系統(tǒng)，其中，信號處理裝置產(chǎn)生周期性的幀信號，幀信號具有時間分隔的發(fā)送與接收段，每個發(fā)送與接收段包括多個時間分隔的相應的發(fā)送與接收時隙，該通信系統(tǒng)包括位于信號處理裝置與移動設(shè)備之間的基站，用于使信號處理裝置能與移動設(shè)備通信；多個彼此隔開的固定紅外接收器與發(fā)送器(RT)模塊，用于以要求的載波頻率發(fā)送和接收紅外信號；多條連接基站與RT模塊的電纜，每條所述電纜在所述發(fā)送時隙內(nèi)從基站向TR模塊傳送發(fā)送信號，以及在所述接收時隙內(nèi)從RT模塊向基站傳送接收信號和代表從紅外移動設(shè)備投射到RT模塊上的紅外信號的強度的信號強度信號；和控制裝置，用于控制基站與RT模塊之間的信號發(fā)送，以便使來自基站的信號基本同時到達相互鄰近的RT模塊，并且使移動設(shè)備從鄰近的RT模塊上接收到的紅外載波信號之間的相位差不超過預定值。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外通信系統(tǒng)，其中，所述控制裝置包括多個連接在基站與所述鄰近的RT模塊之間的所述電纜，連接到鄰近的RT模塊上的電纜具有基本相同的長度。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅外通信系統(tǒng)，其中，所述控制裝置包括連接到鄰近的RT模塊上的長度差別不超過一個等效電氣時延的電纜，等效電氣時延大約為鄰近的RT模塊與移動設(shè)備之間采用的最高紅外載波頻率的1/4波長。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外通信系統(tǒng)，其中，所述控制裝置包括用于產(chǎn)生控制信號的裝置，所述控制信號代表電氣信號沿基站到RT模塊的電纜全長傳輸?shù)膫鬏敃r間；和所述控制信號的響應裝置，用于延遲基站與選出的RT模塊之間的通信，以便使來自鄰近的RT模塊并與同一個發(fā)送時隙相關(guān)的紅外載波發(fā)送信號實際上同時被發(fā)送，以及使基站對來自不同RT模塊并與同一個接收時隙相關(guān)的接收信號的處理實際上同時進行。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外通信系統(tǒng)，還包括在所述基站內(nèi)對來自不同RT模塊并與同一個時隙相關(guān)的接收信號起響應的裝置，用于選擇那些代表RT模塊上的最佳紅外信號強度的接收信號，并且用于將每個相應時隙的所述選出的接收信號耦合到所述信號處理裝置上。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的紅外通信系統(tǒng)，還包括所述RT模塊內(nèi)的檢測裝置，用于在接收時隙的相關(guān)接收信號被接收之前為每個相應的接收時隙檢測被投射到RT模塊上的紅外信號強度，并產(chǎn)生表示紅外信號強度的幅值信號；啟動裝置，用于啟動所述選擇裝置，以使在接收信號到達基站之前對接收信號作出所述選擇。
7．根據(jù)權(quán)利要求5所述的紅外通信系統(tǒng)，還包括所述RT模塊內(nèi)的檢測裝置，用于檢測投射到RT模塊上的紅外信號強度，并產(chǎn)生表示紅外信號強度的幅值信號；和響應幅值信號和接收信號的優(yōu)先級網(wǎng)絡，用于選擇基站上的接收信號，這些接收信號代表RT模塊上的最佳紅外信號強度。
8．一種采用時分多址通信協(xié)議的用于使連接到電話線上的中央控制器通過信號處理裝置與位于建筑物內(nèi)的多個紅外移動設(shè)備通信的紅外數(shù)字與模擬通信系統(tǒng)，其中，信號處理裝置產(chǎn)生周期性的幀信號，幀信號具有時間分隔的發(fā)送與接收段，每個發(fā)送與接收段包括多個時間分隔的相應的發(fā)送與接收時隙，該通信系統(tǒng)包括有效耦合到無線電交換機上的基站，用于在相應的發(fā)送時隙內(nèi)向紅外移動設(shè)備發(fā)送發(fā)送信號以及在相應的接收時隙內(nèi)接收來自紅外移動設(shè)備的接收信號；多個彼此隔開的固定紅外接收器與發(fā)送器(RT)模塊，所述RT模塊包括用于把在發(fā)送時隙內(nèi)從基站上接收到的紅外載波頻率的信號發(fā)送到紅外移動設(shè)備上的裝置和用于把在接收時隙內(nèi)從移動設(shè)備接收到的信號發(fā)送到基站上的裝置；多條連接基站與RT模塊的電纜，每條所述電纜在所述發(fā)送時隙內(nèi)從基站向RT模塊傳送發(fā)送信號，并在所述接收時隙內(nèi)從RT模塊向基站傳送接收信號；至少連接鄰近的RT模塊的電纜長度是經(jīng)過選擇的，以便使基站的發(fā)送信號在選擇的時刻到達所述鄰近的RT模塊，從而將移動設(shè)備從所述鄰近的RT模塊上接收到的紅外載波頻率信號之間的相位差限制在預定值以下。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的紅外通信系統(tǒng)，還包括放置在基站與多個RT模塊之間的樞紐；所述樞紐具有用于連接基站的第一端口和用于連接多個RT模塊的第二端口，所述樞紐的所述第一端口與所述第二端口之間有一個互連網(wǎng)絡，它允許所述移動設(shè)備與所述基站在所述發(fā)送時隙和接收時隙內(nèi)通信；將所述基站耦合到樞紐的第一端口上的第一電纜和將樞紐的第二端口連接到所述RT模塊上的多個第二電纜；第一電纜和至少從所述第二電纜中選出的每個電纜的總長度是經(jīng)過選擇的，以便使發(fā)送信號從基站穿過樞紐后在選擇的時刻到達鄰近的RT模塊，從而使移動設(shè)備從鄰近的RT模塊上接收到的紅外載波頻率信號之間的相位差被限制到預定值以下。
10．根據(jù)權(quán)利要求8所述的紅外通信系統(tǒng)，還包括RT模塊內(nèi)的信號強度信號發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生信號強度信號以及用于使信號強度信號沿著RT模塊與所述基站之間的電纜耦合到所述基站上，所述信號強度信號表示從移動設(shè)備投射到RT模塊上的紅外載波信號的幅值；所述基站包括由所述信號強度信號控制的選擇裝置，用于為各個接收時隙選擇來自RT模塊的反映最佳信號強度的接收信號，并將所述選出的接收信號耦合到所述信號處理裝置上。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的紅外通信系統(tǒng)，其中，所述RT模塊中的所述信號強度發(fā)生裝置包括幅值信號發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生幅值信號，該幅值信號代表投射到相應RT模塊上的紅外信號的幅值；所述幅值信號的響應裝置，用于確定投射到RT模塊上的高品質(zhì)紅外信號的出現(xiàn)，和用于產(chǎn)生代表高品質(zhì)紅外信號的高品質(zhì)信號；用于沿所述電纜向所述基站發(fā)送所述高品質(zhì)信號的裝置；其中，所述系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生滿意品質(zhì)信號的裝置，所述滿意品質(zhì)信號代表在接收時隙內(nèi)投射到相應RT模塊上的滿意的紅外信號電平；和其中，所述基站中的所述選擇裝置還包括優(yōu)先級網(wǎng)絡，它在所述接收時隙內(nèi)根據(jù)高品質(zhì)和滿意品質(zhì)信號以及所述接收信號產(chǎn)生來自RT模塊的最佳接收信號。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的紅外接收系統(tǒng)，其中，所述RT模塊中的所述信號強度發(fā)生裝置還包括門限信號發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生門限信號，該門限信號代表投射到RT模塊上的滿意的紅外信號電平；和對所述門限信號和對代表相關(guān)RT模塊接收的紅外信號的信號起響應的裝置，用于產(chǎn)生向所述基站重新發(fā)送的所述接收信號。
13．一種用于通信系統(tǒng)的紅外接收器/發(fā)送器(RT)模塊，其中，所述通信系統(tǒng)采用時分多址通信協(xié)議，使連接到電話線上的中央控制器通過信號處理裝置與位于建筑物內(nèi)的多個紅外移動設(shè)備通信，其中，信號處理裝置產(chǎn)生周期性的幀信號，幀信號具有時間分隔的發(fā)送與接收段，每個發(fā)送與接收段包括多個時間分隔的相應的發(fā)送與接收時隙，該紅外接收器/發(fā)送器(RT)模塊包括紅外線、接收器和發(fā)送器(RT)模塊，所述RT模塊包括用于把在發(fā)送時隙內(nèi)從基站上接收到的電氣信號以紅外載波頻率發(fā)送到紅外移動設(shè)備上的裝置和用于把在接收時隙內(nèi)以紅外信號的形式從移動設(shè)備上接收到的電氣信號發(fā)送到基站上的裝置；所述RT模塊包括信號強度檢測器，用于產(chǎn)生幅值信號，該幅值信號表示在相應的接收時隙內(nèi)從紅外移動設(shè)備投射到RT模塊上的紅外信號的強度，所述紅外移動設(shè)備在所述接收時隙內(nèi)與基站通信。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的RT模塊，其中，所述信號強度檢測器還包括參考信號發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生參考信號，該參考信號指示投射到RT模塊上的高品質(zhì)紅外信號電平；和對該參考信號與代表投射到RT模塊上的紅外信號的信號起響應的裝置，該裝置用于在所述投射到RT模塊上的紅外信號超過參考信號電平時產(chǎn)生所述幅值信號。
15．根據(jù)權(quán)利要求13所述的RT模塊，其中，所述信號強度檢測器還包括參考信號發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生參考信號，該參考信號指示投射到RT模塊上的容許品質(zhì)紅外信號電平；對該參考信號與代表投射到RT模塊上的紅外信號的信號起響應的裝置，該裝置用于在投射到RT模塊上的所述紅外信號超過參考信號電平時產(chǎn)生啟動信號；和對啟動信號和投射到RT模塊上的紅外信號的電形式信號起響應的裝置，用于啟動電氣發(fā)送裝置。
16．根據(jù)權(quán)利要求13所述的RT模塊，其中，所述信號強度檢測器還包括用于產(chǎn)生代表上個時隙結(jié)束的控制信號的裝置；和由控制信號啟動的用于產(chǎn)生幅值信號的裝置，所述幅值信號指示在上個時隙之后的接收時隙內(nèi)投射到RT模塊上的紅外信號的強度。
17．根據(jù)權(quán)利要求17所述的RT模塊，其中，在接收段的不同時隙內(nèi)發(fā)送的所述接收信號被短的時間間隔所分隔；和其中所述幅值信號發(fā)生裝置包括一個用于在短時間間隔內(nèi)產(chǎn)生預定數(shù)量的數(shù)據(jù)位的快速模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)據(jù)位代表投射到RT模塊上的紅外信號的信號強度。
18．根據(jù)權(quán)利要求18所述的RT模塊，還包括用于在獨立的線路將各個數(shù)據(jù)位從模/數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送到所述基站上的裝置。
19．根據(jù)權(quán)利要求13所述的RT模塊，其中，所述RT模塊還包括校驗模式檢測裝置；和對檢測到的校驗模式起響應的裝置，用于向基站返回信號，以便于RT模塊與基站之間的耦合電纜的長度測量。
20．一種與多個分布式紅外發(fā)送器與接收器(RT)模塊一起供通信系統(tǒng)用的基站，其中，所述RT模塊被電纜電氣耦合到基站上從而使基站與紅外移動設(shè)備通信，所述通信系統(tǒng)采用時分多址通信協(xié)議，使連接到電話線上的中央控制器通過信號處理裝置與位于建筑物內(nèi)的多個紅外移動設(shè)備通信，其中，信號處理裝置產(chǎn)生周期性的幀信號，幀信號具有時間分隔的發(fā)送與接收段，每個發(fā)送與接收段包括多個時間分隔的相應的發(fā)送與接收時隙，該基站包括最佳信號選擇網(wǎng)絡，它對在接收時隙內(nèi)從紅外移動設(shè)備發(fā)出的信號起響應，用于在公共接收時隙內(nèi)選擇來自紅外移動設(shè)備的最佳紅外信號。
21．根據(jù)權(quán)利要求20所述的基站，其中，所述基站具有多個用于被電纜連接到遠處的接收與發(fā)送(RT)模塊上的端口，所述端口具有連接到所述最佳信號選擇網(wǎng)絡上的接收線路，所述基站還包括優(yōu)先級網(wǎng)絡，它被連接到接收線路上，從而允許在相應的接收時隙內(nèi)選擇RT模塊接收到的最佳信號耦合到信號處理裝置上。
22．根據(jù)權(quán)利要求21所述的基站，其中，在接收段的不同時隙內(nèi)被發(fā)送的接收信號被短時間間隔分隔開，基站具有多個用于被所述電纜連接到遠處的接收與發(fā)送(RT)模塊上的端口，所述最佳信號選擇網(wǎng)絡還包括相應端口的監(jiān)視裝置，用于在所述間隔內(nèi)產(chǎn)生控制信號，該控制信號能夠指示那個在接著發(fā)生的時隙內(nèi)反映最佳信號的所述端口；和所述控制信號響應裝置，用于在所述接著發(fā)生的時隙內(nèi)選擇最佳接收信號。
23．根據(jù)權(quán)利要求23所述的基站，還包括所述控制信號響應裝置，用于選擇來自所述RT模塊的最佳信號強度指示信號。
24．根據(jù)權(quán)利要求23所述的基站，還包括用于將輸出最佳信號接收信號的移動設(shè)備的位置指示信號提供給所述信號處理裝置的裝置。
25．根據(jù)權(quán)利要求21所述的基站，其中所述信號處理裝置產(chǎn)生幀同步脈沖信號和時隙同步信號，其中，所述幀同步脈沖信號代表所述發(fā)送與接收段，所述時隙同步信號代表發(fā)送時隙內(nèi)的發(fā)送開始；該基站還包括定時信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生多個與所述幀同步信號同步的定時信號；對第一所述定時信號起響應的裝置，用于確定所述間隔的起點；與所述第一定時信號同步的裝置，用于產(chǎn)生模式同步信號并將所述模式同步信號耦合到所述RT模塊，其中，所述模式同步信號指示所述基站在發(fā)送時隙內(nèi)的所需工作模式。
26．根據(jù)權(quán)利要求26所述的基站，其中，所述模式信號發(fā)生裝置產(chǎn)生校驗模式信號，所述校驗模式信號代表所述基站與所述RT模塊之間的耦合電纜的校驗模式。
27．根據(jù)權(quán)利要求27所述的基站，還包括信號存儲裝置；用于產(chǎn)生電纜長度信號并將所述電纜長度信號儲存到所述存儲裝置中的裝置，所述電纜長度信號指示所述基站與所述RT模塊之間的耦合電纜的長度差異。
28．根據(jù)權(quán)利要求28所述的基站，還包括接收信號保持裝置，它根據(jù)儲存的電纜信號保持任何一個時隙內(nèi)從所述RT模塊到達所述基站的接收信號，所述儲存的電纜信號分別與發(fā)出接收信號的RT模塊有關(guān)；和用于基本上同時將所述被保持的接收信號施加到所述最佳信號選擇網(wǎng)絡上的裝置。
29．根據(jù)權(quán)利要求29所述的基站，還包括比較裝置，用于在RT模塊上的接收信號到達所述基站之前對分別與RT模塊和公共接收時隙有關(guān)的信號強度信號進行比較；和比較結(jié)果響應裝置，用于產(chǎn)生表示在相關(guān)接收時隙內(nèi)來自所述RT模塊的最佳接收信號的選擇信號。
30．一種用于通過模擬通信系統(tǒng)與多個紅外移動設(shè)備進行通信的方法，其中，所述通信系統(tǒng)采用時分多址通信以使連接到電話線上的中央控制器通過信號處理裝置進行通信，其中，該信號處理裝置產(chǎn)生周期性的幀信號，該幀信號具有時間分隔的發(fā)送與接收段，每個發(fā)送與接收段包括多個時間分隔的相應的發(fā)送與接收時隙，該方法包括以下步驟在發(fā)送時隙內(nèi)產(chǎn)生經(jīng)空間分布的固定RT模塊發(fā)往紅外移動設(shè)備的發(fā)送信號，并延遲被選擇的發(fā)送信號，以便使發(fā)送信號基本同時到達RT模塊；在紅外載波范圍內(nèi)向所述紅外設(shè)備發(fā)射發(fā)送信號；和將選出的代表來自紅外移動設(shè)備的紅外信號的接收信號傳送到基站上，并且延遲所選出的接收信號，以便使它們基本同時在所述基站得到處理。
31．根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述延遲步驟包括在基站與所述RT模塊之間接入長度基本相同的電纜的步驟。
32．根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，還包括以下步驟在所述基站上對接收信號進行比較，并選擇用于發(fā)送到所述信號處理裝置上的最佳接收信號。
33．根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述比較步驟包括以下步驟在所述RT模塊上產(chǎn)生代表從紅外移動設(shè)備投射到RT模塊上的紅外信號的信號強度的幅值信號，并將該幅值信號發(fā)送到基站上；在基站上對幅值信號加以比較，并根據(jù)所述比較步驟選擇最佳接收信號。
34．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述幅值信號產(chǎn)生步驟和幅值信號比較步驟發(fā)生在傳送步驟，即在接收時隙內(nèi)將所述接收信號傳送到所述基站上這一步驟之前。
35．根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述延遲步驟包括以下步驟校驗基站與RT模塊之間的耦合電纜的長度，和產(chǎn)生代表所述電纜長度差異的延遲信號和根據(jù)所述延遲信號對沿電纜傳往RT模塊的發(fā)送信號進行延遲，以便使所述發(fā)送信號基本同時到達所述RT模塊。
36．根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，所述延遲步驟還包括以下步驟根據(jù)所述延遲信號對發(fā)往所述基站的接收信號進行延遲，以便使對所述接收信號的比較基本同時進行。
全文摘要
用既定的通信協(xié)議描述了一種從基站(40)到多個紅外移動設(shè)備(48.1－48.8)的通信方法與裝置。在標準發(fā)送時隙內(nèi)信號沿著電纜從基站經(jīng)固定紅外接收器/發(fā)送器(RT,46.1－46.6)模塊以紅外載波方式發(fā)送到移動設(shè)備上以及在標準接收時隙內(nèi)信號沿著上述相反的方向發(fā)送。RT模塊被分布在建筑物中的整個空間內(nèi)?？刂齐娐酚糜诒ＷC從鄰近的RT模塊上發(fā)出的不同紅外載波信號到達任何一個移動設(shè)備上時的相位差不超過容許值。該系統(tǒng)的基站還包括用于選擇來自任何一個特定移動設(shè)備的被幾個RT模塊檢測到的最佳紅外信號的電路。樞紐用于擴大能與基站通信的RT模塊的數(shù)量。
文檔編號H04B7/26GK1220789SQ97194748
公開日1999年6月23日 申請日期1997年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月22日
發(fā)明者詹姆斯·W·克里明斯, 詹姆斯·L·S·索爾尼爾, 史蒂文·加洛 申請人:無線電通訊產(chǎn)品公司