專利名稱：用于光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ê脱b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ê脱b置，尤其是用于在至少一個(gè)光學(xué)傳輸信道上傳輸數(shù)據(jù)的方法，其中數(shù)據(jù)序列按時(shí)分多路訪問協(xié)議在由獨(dú)立的連續(xù)窗口構(gòu)成的通信幀中以規(guī)定的最小比特傳輸速率傳輸，并且在每一個(gè)通信幀中存在至少一個(gè)控制脈沖序列。本發(fā)明首先涉及用于借助數(shù)字化紅外線信號進(jìn)行無線光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?br> 如今現(xiàn)代無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)大多數(shù)采用數(shù)字技術(shù)，尤其是愈來愈普及的移動(dòng)通信系統(tǒng)近年來有了強(qiáng)勁的發(fā)展。尤其在射頻和微波傳輸系統(tǒng)中數(shù)字技術(shù)已經(jīng)滲透進(jìn)來，因?yàn)樵谒峁┑膸捪芦@得了更高的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，也就是說在移動(dòng)通信領(lǐng)域數(shù)字技術(shù)可獲得更好的語音質(zhì)量、更遠(yuǎn)的傳輸距離并采用更小的傳輸功率。如果一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸信道被多個(gè)用戶使用，則這些用戶為使用此傳輸信道而競爭。如果沒有多個(gè)用戶的訪問規(guī)則就會出現(xiàn)沖突，對于安全而可靠的傳輸來說這是最不愿意出現(xiàn)的。為了在傳輸系統(tǒng)的物理資源上，例如在單個(gè)傳輸信道上對用戶的訪問進(jìn)行規(guī)范，已開發(fā)了專門的多路訪問方法，稱為媒體訪問控制(MAC)。在射頻領(lǐng)域已經(jīng)建立了兩種主要的系統(tǒng)，它們規(guī)定了多個(gè)用戶如何無干擾地獲得對單個(gè)傳輸信道的訪問。這兩種系統(tǒng)是所謂的碼分多址(CDMA)和時(shí)分多址(TDMA)。TDMA方法主要通過其在歐州GSM移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用而為人所熟知。
近來光學(xué)傳輸系統(tǒng)，尤其是紅外線傳輸系統(tǒng)的重要性不斷增長。此系統(tǒng)的特點(diǎn)是簡單而廉價(jià)的電路，不受任何國家規(guī)定的限制，并且由于其短的波長而沒有所謂的瑞利衰落。
對于無線的紅外線傳輸系統(tǒng)，TDMA方法已被用來進(jìn)行多用戶多路訪問的控制。其中單個(gè)信道的每個(gè)用戶被配置給一個(gè)唯一的時(shí)間段或時(shí)隙，即所謂的窗口(Windows)。按照TDMA協(xié)議，被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)序列或數(shù)據(jù)串被構(gòu)造成由各個(gè)連續(xù)的、即時(shí)間上相繼的窗口組成的通信幀(Frames)。在每個(gè)TDMA通信幀中除了數(shù)據(jù)序列外還有控制脈沖序列(同步串)。
在最簡單的情況下TDMA通信幀由至少一個(gè)控制脈沖序列和至少一個(gè)數(shù)據(jù)窗口構(gòu)成。通信幀大都在一個(gè)起始控制序列之后開始識別窗，它可以配置給各個(gè)用戶一個(gè)用于其私人通信的時(shí)間窗口。接著可以是一個(gè)組織窗口，它們借助于一個(gè)所謂的幀組織表(FOT)描述TDMA幀中后續(xù)的時(shí)間進(jìn)程。最后跟著一個(gè)或多個(gè)用于大多數(shù)是雙向的私人數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇翱?，此?shù)據(jù)傳輸可被每個(gè)用戶，例如在一個(gè)主/從結(jié)構(gòu)中，獨(dú)立于其它用戶以其專用的通信參數(shù)使用。每個(gè)窗口通過一個(gè)控制脈沖序列導(dǎo)入。在一個(gè)窗口內(nèi)也可以出現(xiàn)控制脈沖。
通常不僅數(shù)據(jù)脈沖序列，而且控制脈沖序列也以一個(gè)規(guī)定的最小比特傳輸速率傳輸。這導(dǎo)致用于數(shù)據(jù)收集和分析的處理器的工作負(fù)荷明顯加重，因?yàn)樘幚砥鞅仨毑粩嗟貦z查輸入數(shù)據(jù)流中是否出現(xiàn)控制脈沖序列。此外在單個(gè)通信幀中集成多個(gè)來自通信用戶的數(shù)據(jù)序列——它們以不同的比特傳輸速率和/或不同的調(diào)制方式工作——也是麻煩的。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供用于在至少一個(gè)光學(xué)傳輸信道上傳輸數(shù)據(jù)的方法和裝置，從而可以減輕處理器在分析數(shù)據(jù)流時(shí)的工作負(fù)荷并使同一傳輸信道可以被不同工作能力的通信用戶同時(shí)使用。
上述技術(shù)問題由權(quán)利要求1所述方法和權(quán)利要求8所述裝置來解決。本發(fā)明具有優(yōu)點(diǎn)的改進(jìn)是從屬權(quán)利要求的主題。
本發(fā)明的主題首先是用于在至少一個(gè)光學(xué)傳輸信道上傳輸數(shù)據(jù)的方法，其中數(shù)據(jù)序列按時(shí)分多路訪問協(xié)議在由獨(dú)立的連續(xù)窗口組成的通信幀中以規(guī)定的最小比特傳輸速率傳輸，并且在每一個(gè)通信幀中存在至少一個(gè)控制脈沖序列，同時(shí)本發(fā)明的特征在于，控制脈沖序列以低于數(shù)據(jù)序列的最小比特傳輸速率的比特傳輸速率傳輸。
通過本發(fā)明的方法可以用硬件，例如通過一個(gè)門電路，完成對控制脈沖序列的識別，從而減輕了處理器的工作負(fù)荷，并主要用于數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)后續(xù)處理。
用小于數(shù)據(jù)序列最小比特傳輸速率的80％，最好是小于65％的比特傳輸速率傳輸控制脈沖序列是有好處的。尤其具有優(yōu)點(diǎn)的是以約為數(shù)據(jù)序列最小比特傳輸速率的50％的比特傳輸速率傳輸控制脈沖序列。
在一個(gè)通信幀中可以出現(xiàn)不同的控制脈沖序列，它們最好由不同的長度，即用不同的總持續(xù)時(shí)間來表征。
每個(gè)通信幀包括一個(gè)用于幀同步的控制脈沖序列是具有優(yōu)點(diǎn)的。如果想在時(shí)間進(jìn)程中給不同的、尤其是新加入的用戶傳輸數(shù)據(jù)，這是特別有優(yōu)點(diǎn)的。在一個(gè)只由兩個(gè)固定用戶組成的傳輸系統(tǒng)中幀同步也可以只在第一次建立連接時(shí)或在每次建立新的連接時(shí)進(jìn)行一次。后面的通信幀不需要導(dǎo)入同步。
除幀同步外最好還有用于窗口同步和所謂“命令提示”的控制脈沖序列，即用于導(dǎo)入命令的控制脈沖序列?？刂泼}沖序列最好具有一個(gè)分層次的結(jié)構(gòu)，使得上層控制脈沖序列包含下層的控制脈沖序列。具有優(yōu)點(diǎn)的是如此構(gòu)成幀同步序列，使得它包括窗口同步和“命令提示”序列，而窗口同步序列至少包括“命令提示”序列。
特別具有優(yōu)點(diǎn)的是一個(gè)紅外線傳輸信道被用作光學(xué)傳輸信道，此紅外線傳輸信道最好工作在一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波長，例如850nm上。
本發(fā)明所述方法的一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)在于，在連續(xù)窗口中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以具有不同的比特傳輸速率和/或不同的調(diào)制方式。
此外本發(fā)明的主題是用于在至少一個(gè)光學(xué)傳輸信道上傳輸數(shù)據(jù)的裝置。本發(fā)明的裝置包括至少兩個(gè)用戶，其中每個(gè)用戶具有光電數(shù)據(jù)傳輸裝置，它具有用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)序列和控制脈沖序列的裝置和具有至少一個(gè)用于數(shù)據(jù)處理的微處理器的評估裝置。本發(fā)明所述裝置的特征在于，用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)序列和控制脈沖序列的裝置如此構(gòu)造，使得控制脈沖序列以比數(shù)據(jù)序列低的比特傳輸速率產(chǎn)生，并且數(shù)據(jù)傳輸裝置還具有用于檢測控制脈沖序列的裝置。
本發(fā)明所述方法的一個(gè)特殊優(yōu)點(diǎn)在于其硬件實(shí)現(xiàn)簡單。用于檢測控制脈沖序列的裝置可以例如設(shè)計(jì)為簡單的門電路，此門電路如此開關(guān)當(dāng)在門上檢測到具有較低比特傳輸速率的控制脈沖序列時(shí)將一個(gè)阻斷信號送到處理器。如上所述，用戶的處理器能力的最大部分被用于數(shù)據(jù)分析，因?yàn)椴恍枰幚砥鞑粩嗟乇O(jiān)測數(shù)據(jù)流是否出現(xiàn)控制脈沖序列。處理器只需在出現(xiàn)一個(gè)阻斷信號后暫時(shí)中斷其數(shù)據(jù)處理工作，以處理出現(xiàn)在數(shù)據(jù)流中的命令序列。
本發(fā)明所述裝置的數(shù)據(jù)傳輸裝置最好包括至少一個(gè)紅外線發(fā)送器，例如紅外二極管或紅外激光器，以及至少一個(gè)紅外線接收器，例如一個(gè)對紅外線敏感的光敏二極管。
此外，本發(fā)明使得通信用戶可以用不同的傳輸速率和不同的調(diào)制方式在同一個(gè)通信幀中傳輸數(shù)據(jù)。從而例如用1兆比和100兆比工作的用戶可以在同一個(gè)通信幀中獨(dú)立而互不干擾地利用窗口來進(jìn)行私人數(shù)據(jù)傳輸。
下面借助附圖所示優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。
附圖中

圖1簡要示出一個(gè)具有三個(gè)用戶的本發(fā)明的傳輸系統(tǒng)；圖2示出一個(gè)應(yīng)用本發(fā)明所述方法的用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艓灰约皥D3示出典型用在圖2所示通信幀中的控制脈沖序列。
圖1示出一個(gè)由三個(gè)用戶10、20、30組成的紅外線傳輸系統(tǒng)。每個(gè)用戶10、20、30具有光電數(shù)據(jù)傳輸裝置11、21、31和評估計(jì)備13、23、33。數(shù)據(jù)傳輸裝置包括用于產(chǎn)生如圖2和圖3詳細(xì)示出的數(shù)據(jù)脈沖序列和控制脈沖序列的脈沖發(fā)生器12、22、23。這里控制脈沖序列以低于數(shù)據(jù)序列的比特傳輸速率產(chǎn)生。如此產(chǎn)生的序列通過紅外線發(fā)送器16、26、28作為紅外線脈沖18、28、38發(fā)射出去，并分別被其對面的用戶通過紅外線接收器17、27、37檢測到。由紅外線接收器17、27、37變換為電信號的數(shù)據(jù)通過門電路15、25、35送到評估裝置13、23、33的處理器14、24、35并從那里送往圖中只用相應(yīng)箭頭表示(圖中未示出)的存儲裝置或顯示裝置。
在紅外線傳輸信道上發(fā)送的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流被劃分為相繼的TDMA通信幀F(xiàn)。圖2簡要示出一個(gè)典型的可在本發(fā)明所述方法中應(yīng)用的幀F(xiàn)。TDMA通信幀F(xiàn)包括一個(gè)識別窗口REC，它用于建立連接和不同用戶間的同步。在接著的組織窗口ORG中后續(xù)的時(shí)間進(jìn)程和相繼的用于各個(gè)用戶私人數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇翱赑Wn的配置借助于一個(gè)所謂的幀組織表FOT被確定。在數(shù)據(jù)傳輸窗口PWn中開始一個(gè)至少雙向的私人數(shù)據(jù)傳輸，此數(shù)據(jù)傳輸可以被每個(gè)用戶，例如以主/從結(jié)構(gòu)或?qū)Φ冉Y(jié)構(gòu)，獨(dú)立于其它用戶通過其專門的通信參數(shù)來使用。每個(gè)窗口由一個(gè)控制脈沖序列開始。每個(gè)數(shù)據(jù)窗口REC、ORG或PWn由多個(gè)時(shí)間增量組成，每個(gè)增量分別為256微秒持續(xù)時(shí)間，其中最大幀長例如為65.28毫秒，這對應(yīng)于最大256個(gè)窗口增量。
本發(fā)明的主要觀點(diǎn)在于，在數(shù)據(jù)窗口REC、ORG和PWn中數(shù)據(jù)序列的傳輸以盡可能高的、相應(yīng)用戶允許的傳輸速率進(jìn)行，此速率等于或高于規(guī)定的例如為1兆赫茲的最小比特傳輸速率f1，而且對于能力強(qiáng)的用戶也可以例如是10或100兆赫茲。不同能力的用戶可以在同一個(gè)幀F(xiàn)中發(fā)送和接收。例如一個(gè)用戶可以在配置給他的私人數(shù)據(jù)窗口PW1中發(fā)送和接收以特定方式調(diào)制的100兆赫茲的數(shù)據(jù)序列，而另一個(gè)用戶在配置給他的私人數(shù)據(jù)窗口PW2中僅以1兆赫茲的傳輸速率發(fā)送和/或接收。
相反，控制脈沖序列以一個(gè)較低的比特傳輸率f2傳輸。未調(diào)制的控制脈沖序列的典型例子示于圖3中。在所示例子中每個(gè)控制脈沖序列具有500千赫茲的傳輸速率f2和0.5的占空比，并且以5微秒的無脈沖時(shí)間結(jié)束。即控制脈沖序列的傳輸速率是數(shù)據(jù)傳輸速率的50％。所示的三個(gè)控制脈沖序列相互間的區(qū)別在于不同的長度(總持續(xù)時(shí)間)。圖3a)所示的用于通信幀的同步的起始控制脈沖序列F-Sync具有例如24微秒的總持續(xù)時(shí)間，而在通信幀中用于同步各個(gè)窗口并示于圖3b的控制脈沖序列W-Sync具有16微秒的總持續(xù)時(shí)間。在每個(gè)窗口(即圖2中的REC、ORG和PWn)內(nèi)可能出現(xiàn)短的(例如8微秒長度的)控制脈沖序列CA，如圖3c)所示，此控制脈沖序列通知系統(tǒng)后續(xù)的更高頻率的數(shù)據(jù)字節(jié)或后續(xù)的兩個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)被解釋為命令，并且這些控制脈沖序列也被視為命令提示。
我們知道，三個(gè)控制序列的結(jié)構(gòu)是分層次選擇的，一個(gè)F-Sync始終包含一個(gè)W-Sync和一個(gè)CA，即F-Sync表示一個(gè)新的窗口開始，并且第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)(或頭兩個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié))被解釋為命令。
根據(jù)本發(fā)明的幀同步和窗口同步方案可應(yīng)用在各種無線紅外通信系統(tǒng)中。它尤其適用于傳送信息和傳送控制的系統(tǒng)，例如用于無線收取道路使用費(fèi)(養(yǎng)路費(fèi))的系統(tǒng)。例如根據(jù)本發(fā)明的同步方法可以用于已計(jì)劃的標(biāo)準(zhǔn)“Communication air interface at long and medium range”(長和中等距離上的通信無線接口)(CALM-IR，ISO/AWI 21214)范圍內(nèi)，此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了850納米上的主/從和對等紅外線數(shù)據(jù)傳輸。
權(quán)利要求
1.用于在至少一個(gè)光學(xué)傳輸信道上傳輸數(shù)據(jù)的方法，其中數(shù)據(jù)序列按照時(shí)分多路訪問協(xié)議在由獨(dú)立的連續(xù)窗口(REC，ORG，PW)構(gòu)成的通信幀(F)中以規(guī)定的最小比特傳輸速率(f1)傳輸，并且在每一個(gè)通信幀(F)中存在至少一個(gè)控制脈沖序列(F-Sync，W-Sync，CA)，其特征在于，以低于數(shù)據(jù)序列的最小比特傳輸速率(f1)的比特傳輸速率(f2)傳輸控制脈沖序列(F-Sync，W-SynC，CA)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，控制脈沖序列(F-Sync，W-Sync，CA)以比特傳輸速率(f2)被傳輸，此速率低于數(shù)據(jù)序列的最小比特傳輸速率(f1)的80％，最好低于上述最小比特傳輸速率(f1)的65％。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，控制脈沖序列(F-Sync，W-Sync，CA)以比特傳輸速率(f2)被傳輸，此速率約為數(shù)據(jù)序列的最小傳輸速率(f1)的50％。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，不同的控制脈沖序列(Sync)由不同的長度來表征。
5.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通信幀(F)包括一個(gè)用于幀同步的控制脈沖序列(F-Sync)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，光學(xué)傳輸信道是一個(gè)紅外線傳輸信道(IR)。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在連續(xù)的窗口(REC，ORG，PW)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)序列可以具有不同的比特傳輸速率和/或不同的調(diào)制方式。
8.用于在至少一個(gè)具有至少兩個(gè)用戶(10，20)的光學(xué)傳輸信道上傳輸數(shù)據(jù)的裝置，其中每個(gè)用戶(10，20)具有帶有用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)序列和控制脈沖序列的裝置(12，22)的光電數(shù)據(jù)傳輸裝置(11，21)以及帶有至少一個(gè)用于數(shù)據(jù)處理的處理器(14、24)的評估裝置(13，23)，其特征在于，用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)序列和控制脈沖序列的裝置(12，22)被如此設(shè)計(jì)，使得控制脈沖序列以比數(shù)據(jù)序列低的比特傳輸速率產(chǎn)生，并且評估裝置(13、23)除了處理器(14，24)之外還具有連接在前面的、用于檢測控制脈沖序列的裝置(15，25)。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，數(shù)據(jù)傳輸裝置(11，21)包括至少一個(gè)紅外線發(fā)送器(16，26)和至少一個(gè)紅外線接收器(17，27)。
10.如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，被用戶(10，20)傳送的數(shù)據(jù)序列具有不同的比特傳輸速率和/或不同的調(diào)制方式。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ê脱b置，尤其是借助于數(shù)字化紅外線信號傳輸數(shù)據(jù)的方法，其中數(shù)據(jù)序列按時(shí)分多路訪問協(xié)議在由獨(dú)立的連續(xù)窗口構(gòu)成的通信幀中以規(guī)定的最小比特速率傳輸，并且在每一個(gè)通信幀中存在至少一個(gè)控制脈沖序列。按照本發(fā)明，以低于數(shù)據(jù)序列的最小比特傳輸速率的比特傳輸速率傳輸控制脈沖序列。
文檔編號H04B10/114GK1666451SQ03815263
公開日2005年9月7日 申請日期2003年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月25日
發(fā)明者雷蒙德·帕莫, 沃爾夫?qū)げ? 安德烈亞斯·沙爾克, 赫爾穆特·里德 申請人:Efkon股份公司