CN1143473C

CN1143473C - 在一组设备之间可靠的通信的无线通信系统

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Publication number: CN1143473C
Application number: CNB961906421A
Authority: CN
Inventors: Lgm; L·G·M·比克; P; H·E·P·克勒; J��ɭ; R·C·J·扬森; ն�; A·H·范赫尔文
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1996-04-10
Publication date: 2004-03-24
Anticipated expiration: 2016-04-10
Also published as: TW309676B; KR100420885B1; EP0767945A2; WO1996034374A2; WO1996034374A3; US5797085A; DE69632808T2; CN1157069A; JPH10502789A; DE69632808D1; EP0767945B1

Abstract

通信设备允许一组设备诸如游戏计算机和个人数字辅助设备进行无线通信。在消息帧(500)传输之后的一个期间预留用于确认接收。接收设备(101，e.a.)在确认正确等待一个随机的时间。只有第一设备(101)超时发送确认帧(510)。设备(100，e.a.)包括检测装置(400)，在第一定时装置(310)设定第一定时器在第一时间之后，用于检测帧传输。消息发送装置(200)在第一定时器期满时发送消息帧(500)。在由消息接收装置(210)接收消息帧之后，第二定时装置(320)设定第二定时器在一个随机的时间，该时间小于第一时间。如果在检测另一个传输之前第二定时器期满，确认发送装置(220)发送确认帧。

Description

在一组设备之间可靠的通信的无线通信系统

本发明涉及包含一个发送设备和一个接收设备的无线通信系统；

所述发送设备包括用于发送消息帧的消息发送装置和用于接收确认帧的确认接收装置；和

所述接收设备包括用于接收消息帧的信息接收装置，当所述消息接收装置正确接收消息帧时用于发送确认帧的确认发送装置，

本发明还涉及适合在这样的系统中使用的设备。

两个设备之间的通信可以各种方式进行。无线通信广范地用于涉及便携设备的通信。对于消费电子产品，通常使用红外光作为无线通信的载波。在已知的红外通信系统中，发送设备诸如手持遥控器包括一个红外发射器和一个接收设备，诸如电视机，包括一个红外接收器。信息以消息帧的形式发送。该消息帧被限制在一个最大长度，允许该发送和接收设备使用具有相应的最大长度的缓冲器暂时地存储该消息帧。使用简单的通信协议和以低比特率工作，取得了经济有效的通信。典型地，由主CPU执行该协议，除了一个红外发射器或一个红外接收器之外不要求专用的逻辑或通信IC。但是，利用红外线传输可能很容易受到例如工作在相同频率上的其它红外发射器干扰。为了增加这种通信系统的可靠性，已利用确认机制增强了该通信协议以便报告发送帧的正确接收。如果响应发送消息帧没有收到确认帧，则可重发送该消息帧。例如，这可以在用户的启动时进行，再次按下该远端控制器上的相同按键。而且该发送设备可自动地再发送该消息帧，直到预定的最大值或已接收到确认帧。确认机制也可以用于检测没有通信是可能的，例如在已超过最大的操作距离或光连接断开的情况下。为了支持确认机制，两个设备都包括一个红外发射器和一个红外接收器。这样的系统从DE-A-3508562专利中可知道。

这个系统描述在两个设备之间的通信，具有产生消息帧和接收确认帧的发送设备；和进行响应接收接收消息帧和产生确认帧的接收设备。附加第三设备可导致系统故障。

例如，如果一个VCR也接收由该TV遥控器发送的消息帧，和进行响应产生确认帧则产生这种情况。则一个消息帧的传输可导致接近同时地发送的两个确认帧(一个由该TV发送和一个由VCR发送)，产生了干扰而且没有收到确认。通过给接收设备指定唯一的地址避免这种情况。被远程控制发送的消息包括具体接收设备的地址。仅仅被寻址的设备接收该消息帧和确认它。典型地，设备与工厂设定的地址一致或给用户提供地址的选择，例如在VCR的逻辑地址‘VCR1’和‘VCR2’之间选择。从通信的观点，使每个设备唯一性具有明显的优点。但是，缺点是与一个以上的设备相关的信息需要发送几次，每次寻址到另一个设备。例如，在复制家庭电影之后，用户可能需要在远端控制器上发出三个备用命令使电视机、VCR1和VCR2进入备用模式。

如果两个远端控制器用于控制相同的电视机，则类似的系统可能失效。几乎同时使用两个远端控制器将导致两个消息帧干扰。传输的自动重复可导致重复干扰，特别是如果重复速率是相似的。如果第二远端控制器在第一远端控制器已发送第一消息帧之后就发送第二消息帧，则第二消息帧可与第一消息帧的确认帧干扰。如果第二消息帧在第一消息帧被确认之前被发送，对于确认帧实际上是确认那个消息帧则可出现混淆。

本发明的目的是提供一个无线通信系统，允许至少三个设备之间的通信，从通信的观点这三个设备是相同的。本发明的另一个目的是这样的系统能够减少一个发送的消息帧导致多个确认帧干扰的机会。本发明的还一个目的是减少消息帧干扰的机会。

为了达到这个目的，根据本发明的系统的特征在于，该系统包括至少三个设备；每个设备是一个发送设备也是一个接收设备，

每个设备还包括：

用于检测帧的传输的检测装置，

第一定时装置，当所述检测装置检测所述传输结束时设定第一定时器在预定的第一时间，和

第二定时装置，当所述消息接收装置正确地接收消息帧时设定第二定时器在具有预定的上界限的一个随机时间；所述预定的上界限比所述第一时间小；

所述消息发送装置在所述第一定时器期满和所述检测装置检测没有另一个帧传输时适用于发送消息帧；和

所述确认发送装置只在所述检测装置检测传输另一个帧之前所述第二定时器期满才适用于发送确认帧。

为了取得在一组设备之间可靠和成本有效的通信，本发明使用以下机制：

1.一个消息帧和一个确认帧构成一个‘同步’对。一旦消息帧已被发送，由第一定时器控制的第一时间期间被排他地用于返回一个确认帧。使用同步对保证发送和接收设备可顺序地执行必要的操作(不要求并行的动作)。

2.消息帧只由一个接收设备确认。对于许多应用，如果发送设备被通知至少一个设备已正确地收到该消息帧，则获得了足够的可靠程度。这是以两个方式取得的：

(1)在发送确认帧之前使用由第二定时器控制的随机延迟。一旦接收到消息帧时就设定该定时器。这减少了多个设备几乎同时开始传输确认帧的机会。随机延迟有一个上界限，它小于第一时间，保证在发送另一消息帧之前开始确认帧的传输。

(2)设备进行检测(辨别)是否在随机延迟期间发送一帧。如果发送了(表示另一个设备具有较短的延迟并且已开始发送确认帧)，则没有发送其它的确认帧。

在一个时间只有一个设备发送消息帧(接着接收设备的确认帧的传输)。该设备检测(辨别)是否正在发送一帧。如果检测到传输，则不开始其它的消息帧的传输。在检测的传输的结束，设定第一定时器(保证该对不断开)。当该定时器期满时，可开始另一个消息帧的传输。为了保证没有其它的设备已开始传输，一个设备首先再次检查传输是否在进行。这个机制提供对消息帧互相干扰的合理的保护，特别是对于发送较少消息帧和消息帧是根据用户启动而发送的系统。

根据本发明的系统的第一实施例，其特征在于：所述第一定时装置适合于在时间窗口的一个随机时间设定所述第一定时器；所述时间窗口是从多个预定的、不重叠的时间窗口中选择的，最紧接着帧传输的结束的所述检测的时间窗口用于发送具有最高优先级的消息帧，而每个连续的时间窗口用于发送具有连续的较低的优先级的消息帧。

特别是，当由该设备自动地产生消息帧和需要发送相当大数量的帧时，可出现这样的情况：帧传输在至少两个设备延迟几乎相同的时间(由第一定时器控制)。在这种情况下，这些设备可开始发送而无须检测另一个传输已同时开始。为了减少这个情况出现的机会，第一定时器在预定时间窗口内的一个随机时间被设定。另外，该随机时间窗口至少被分为两个不重叠的时间窗口，使它能够确定消息帧传输的顺序。高优先级的消息帧使用第一时间窗口，低优先级的消息帧使用较后的时间窗口。

在通信系统中，该发送设备还可包括第三定时装置，用于在该消息发送装置已发送消息帧之后的预定的第三时间设定第三定时器；如果在确认接收装置接收确认帧之前第三定时器期满，该消息发送装置适用于重发消息帧直到预定的最大次数。根据本发明的系统的另一个实施例的特征在于：每个设备包括所述第三定时装置；

其中所述消息发送装置适合于划分长消息为一系列消息帧和顺序地发送所述消息帧系列；该系列的每个连续消息帧不同于紧在其前面的消息帧，和连续的消息帧是在对紧在消息帧前面的确认帧已由所述确认接收装置接收之后发送的；

其中所述消息接收装置适合于接收一系列消息帧和区别该系列的连续的消息帧；以及

其中，只有在所述消息接收装置已正确地接收所述系列的所有前面的消息帧，在所述消息接收装置正确地接收所述系列的消息帧时所述确认发送装置才适合于发送所述确认帧。

在这个实施例中，长消息被划分为一系列消息帧。这些消息帧顺序地发送。只在当前消息帧已被确认之后才发送该系列的下一个消息帧。如果没有收到确认，则自动地发送当前消息帧。在具有高的传输干扰的机会的环境下，重发各个消息帧而不重发整个系列的消息帧是有利的。也可能出现这样的情况：接收设备已确认了一个消息帧，但是发送该消息帧的设备没有正确地收到该确认帧。在这种情况下，发送设备将重发该消息帧。为了保证接收设备可区别重发和该系列的下一消息帧的发送，该系列的每个连续消息帧是与紧在前面的消息帧不同的。如前所述的，希望至少一个设备正确地接收消息。类似地，希望至少一个设备正确地接收长消息，它是整个系列的消息帧。一个消息帧是由不多于一个设备确认。可能出现这样的情况：该系列的每个单独的消息帧被确认了，但是没有设备已正确地接收整个消息。例如，对于被分为两个消息帧的长消息，第一消息帧可能仅由设备A接收并且由设备A确认，而第二消息帧可能仅由设备B接收并且由设备B确认。为了克服这种情况，一个设备只有已正确地接收该系列的所有前面的消息帧，它才确认消息帧的正确接收。

在根据本发明的另一个实施例中，该系统的特征在于，该确认发送装置适用于只在该确认发送装置已发送了所述系列的所有前面的消息帧的确认帧时才发送该确认帧。为了增加接收长消息的机会，确认该系列的第一消息帧的设备是确认该系列的其余消息帧的唯一设备。

根据本发明的另一个实施例，该系统的特征在于：一系列的消息帧的第一消息帧被指定比该系列的其余消息帧更低的优先级。这保证一旦开始了长消息的传输，该长消息已获得了优先级。否则可能是这样的：特别是在发送大量消息的系统中，该系列的每个消息帧必须与将由其它设备发送的所有消息竞争。这潜在地使传输的期间很长。因此，所述的系统对于如果传输进行很长时间增加松开光连接机会的基于红外的系统特别有利。

在根据本发明的另一个实施例中，该系统的特征在于，一系列消息帧的消息帧包括对于该系列的连续消息帧是不同的号码。使用号码是连续帧之间区别的一个简单方式。例如，可使用对于该系列的连续消息帧顺序地升高的号码。在可替代的实施例中，该系统的特征在于：该系列的连续消息帧交替地包含号码0和1。使用这个机制，只需要消息帧中的一个比特位置用于这个号码，这允许该接收设备简单地区别重发和该系列的下一个消息帧的发送。

在本发明的另一个实施例中，该系统的特征在于：

每个设备包括检验和计算装置，用于计算代表一系列消息帧的检验和；

所述消息发送装置适用于使所述检验和计算装置计算代表由所述消息发送装置发送的该系列消息帧的第一检验和；所述消息发送装置将所述第一检验和插入该系列的预定的消息帧中；

所述消息发送装置还适用于在该系列的最后消息帧中插入一个指示：这个消息帧是该系列的最后消息帧；

所述消息接收装置适用于使所述检验和计算装置计算代表由所述消息接收装置接收的该系列消息帧的第二检验和；

所述确认发送装置适用于在所述消息接收装置接收该系列的最后消息帧时，只在包含在由所述消息接收装置接收的该系列的所述预定消息帧中的所述第一检验和与所述第二检验和相符时才发送所述确认帧。

该检验和允许该接收设备确定是否该系列的所有的消息帧已正确地接收。如果接收设备检测到一个差错，则它不确认该系列的最后消息帧。以这种方式，该发送设备不仅可检测已正确地接收的各个消息帧，而且可检测已接收整个消息。当使用基于红外的系统，特别是便携设备时有附加的优点。在这样的系统中，光连接可能容易断开。没有预防措施这可导致以下情况：设备A开始发送一系列消息帧。设备B接收该系列。设备C不接收该系列的开始而且也开始发送一系列的消息帧(例如，当C需要发送消息时用户只将C指向其它设备)。设备A和B都接收由C发送的该消息帧系列。因此设备A松开判断(looses the arbitration)并且停止发送(实际上由于不正确地仲裁C获得了发送的权利)。最后，B已接收到部分从A始发的和部分从C始发的一系列消息帧。有利地，该检验和允许B检测这个情况并且通过不确认最后的消息帧通知C。

本发明的这些和其它方面将对照附图详细说明。

图1说明能够无线通信的四个设备的系统，

图2表示根据本发明的系统的设备的方框图，

图3表示基于微控制器的实施例的方框图，

图4表示在避免得到两个确认中第二定时器的作用的流程图，

图5表示在避免消息帧互相干扰中第一定时器的作用的流程图，

图6说明用于消息帧和确认帧的传输的时间窗口，

图7表示根据本发明的系统的设备的另一个实施例的方框图，

图8表示在重发消息帧中第三定时器的作用的流程图，

图9表示消息和确认帧的结构，

图10说明四个消息帧的系列，和

图11表示根据本发明的系统的设备的另一个实施例的方框图。

根据本发明的系统包括能够无线通信的至少三个设备的组。图1说明这样的系统包括四个设备100至104。所述的系统可用于各种遥控应用，但是也特别适用于手持通信。例如，每人都有一个手持游戏计算机的一组小孩，通过每个小孩本地输入他的游戏计算机和他的游戏计算机发送相关的信息到其它的游戏计算机可玩集体游戏。该系统也使小孩可作为一个小队，每个小孩对于该小队要解决的任务作出自己的努力。举例来说，通过每个小孩在他的游戏计算机上解答难题的一部分和这些部分的答案由他的游戏计算机传送到其它游戏计算机，这些小孩可解决复杂的难题。另一个例子，个人数字辅助设备(PDA)可以各种应用扩展，从组通信中得到好处。这样的PDA允许小孩输入一个注释并且将它发送到所有同学的PDA。对于这些类型的组应用，如果至少一个设备接收发送的消息帧，则取得了足够的可靠程度。由于这些组是非常动态地建立的(小孩可以来和走)，不要求每个设备接收该消息帧。如果一个消息在一些但不是所有的设备的显示器上突然出现，甚至可给出惊人的效果。这可容易给出发送的目标有它自己的寿命的印象。

可认识到所述的系统特别适合于这些类型的组应用，从通信的观点看，每个设备是相同的和通信设备组是动态地建立的。所述无线通信系统的简单性允许实现成本有效，这对于游戏计算机和小孩的PDA是非常重要的。红外通信是特别成本有效的和具有通信被限制在一个房间而且是没有控制规则的附加优点。在较大距离例如想要使用他们的PDA通信的邻居小孩要求通信的情况下，可使用简单的RF传输技术的相同系统，例如，是已知的步谈机。

设备本身可以是不同的。例如，对于交互式电视可使用四个相同的遥控器传送到一个智能接口盒。该接口盒又可经过电话连接被连接到广播播音室。每个用户可在该遥控器上输入选择或应答并且发送这些到该接口盒。该接口盒发送这个信息到该播音室。类似地，该播音室可发送诸如问题的数据到该接口盒，接口盒又发送它到所有的遥控器。在这个例子中，涉及两种类型的五个设备(四个遥控器和一个接口盒)。本发明只涉及五个设备之间的通信；该接口盒和广播的播音室之间的通信不在此范围内。

除了装备用于无线通信外，图1的设备典型地包括输入装置10，诸如一个键盘，和一个显示器20，诸如LCD显示器。最好是，显示器20使用一个图形表，它也允许经过笔或手指按压输入。

图2说明根据本发明的系统的设备的方框图。为了清楚起见，示出两个设备100和101。每个设备包括用于发送消息帧的消息发送装置200，用于接收消息帧的消息接收装置210，用于发送确认帧的确认发送装置220和用于接收确认帧的确认接收装置230。在图2中，设备100起始发送消息帧。该起始可自动地进行，例如根据程序起始或者另一个方案通过外部事件诸如用户按键触发。检测外部事件的各种方法诸如微控制器扫描一个键盘是已知的，在这里不再叙述。因此，设备100的消息发送装置200发送一个消息帧500。设备101的消息接收装置210接收该消息帧500。消息接收装置210也检验该消息是否已正确地接收。用于这种检验的各种方法是已知的，诸如检验比特定时(例如双相位编码)，检验该奇偶位是否与包含在消息帧中的奇偶比特相符或者检验计算的检验和诸如CRC是否与包含在该消息帧中的检验和相符。根据这样的方法，接收设备可得到这样的结论：消息帧没有正确地接收到。如果未检测到差错，该接收设备认为该消息帧已正确地接收到。

每个设备还包括第二定时装置320。当消息接收装置210正确地接收消息帧时，第二定时装置320在一个随机时间以预定的上界限T2设定第二定时器。在这个例子中，当设备101正确地接收该消息帧500时出现这种情况。在第二定时器期满之前确认发送装置220不发送确认帧。除设备101之外的设备也可能已经正确地接收消息帧500并且启动第二定时器。接收设备之一的第二定时器将首先超时。那个设备的确认发送装置220将发送确认帧510。每个设备还包括用于检测帧传输的检测装置400。如果在第二定时器期满之前等待第二定时器期满的一个设备的检测装置400检测到另一帧的传输，则不发送确认帧。可替代地，当检测到该帧传输时，检测装置400可防止第二定时装置期满，而且因此不发送确认帧。使用随机定时器和帧传输的检测保证不多于一个设备确认该消息帧500的高机会。如果至少一个设备已正确地接收消息帧500，则设备100的确认接收装置230将接收一个确认帧510。很明显，其它设备可检测和接收相同的确认帧510，但是由于这些设备不期待确认帧，该帧被放弃。

每个设备可起始发送消息帧。因此，由第一设备起始的消息帧的发送可与由另一个设备起始的消息帧的传输或与确认帧的传输产生干扰。检测装置400也用于减少出现这种情况的机会。如果检测装置400检测到一个传输，则消息发送装置200延迟开始另一个消息帧的发送。当检测装置400检测到传输结束时，第一定时装置310设定第一定时器在预定的第一时间T1。当第一定时器期满时，消息发送装置200可开始另一个消息帧的发送。由于另一个设备也可能由于检测到相同的传输而被延迟，因此在实际开始传输前再次检查传输是否在进行是有利的。这个机制提供对消息帧互相干扰的合理的保护，特别是对于发送较少消息帧和根据用户的起始发送消息帧的系统。将会懂得，不是在检测帧传输的结束时设定定时器，该定时器也可在帧传输期间的另一个时刻，诸如该帧的开始设定。在帧的最大长度(或持续时间)是已知的许多系统中，这将导致类似的结果。在一些系统中，诸如基于红外的系统，由检测装置400翻译为帧传输的干扰可出现，这些干扰超过预定的第一时间T1。在这样的系统中，在检测传输或干扰的结束设定定时器是特别有利的。

另外，选择预定的第一时间T1为长于由第二定时装置320设定的第二定时器的预定的上界限T2。这保证了消息帧和相应的确认帧形成一个‘同步’对。一旦发送了消息帧，由第一定时器控制的第一时间期间专用于返回确认帧。有利地，使用同步对保证发送和接收设备可顺序地(不要求并行的活动)执行必要的操作。

在设备发送消息帧或确认帧的同时，它可禁止任何帧的接收。另一方面，它也可能在发送的同时进行接收，和有利地，检查传输的任何干扰。

消息发送装置200和确认发送装置220都发送一帧。很明显，这两个装置可部分地组合。例如，使用基于红外的通信，两个装置可有利地共用一个编码电路和一个调制电路，该编码电路例如用于将该帧编码为双相位信号，而调制电路用于发送红外光信号，编码的信号被调制在该红外光上。典型地，该调制涉及调制该信号到副载波，典型地为33至40KHz的范围内，随后调制该副载波到该红外载波上。类似地，消息接收装置210、确认接收装置230和检测装置400可共用解调电路，用于接收红外光信号和解调该信号为编码的信号。消息接收装置210和确认接收装置230还可共用一个解码电路，用于解码所接收的编码信号为一帧。特别是，如果该设备已经包括一个微控制器，例如菲利浦公司的型号PCA84C822，将消息发送装置200、消息接收装置210、确认发送装置220和确认接收装置230与微控制器组合是有利的。第一定时装置310和第二定时装置320最好与微控制器的定时功能组合。实际上，调制和解调电路与微控制器分开。在微控制器的实时要求允许的情况下，将第一调制步骤(调制该信号到副载波上)与微控制器组合是有利的。

图3表示使用微控制器的实施例。微控制器600使用一个调制电路610，用于调制副载波到红外光信号上。这样的调制电路也称为红外LED的例子是西门子公司的LD2475。解调电路620接收红外光信号并且解调为数字信号，加到微控制器600。这样的解调电路的例子是德律风根公司的TFNS 5360。

图4说明在避免获得两个确认时使用第二定时器。例如，示出三个设备A、B和C之间的交互作用。交互作用在时间t＝t₀开始。假定在那个时刻没有进行其它的交互作用和所有定时器都已期满。在t＝t₀ A开始发送(T_x)消息帧。在相同时间B和C检测该传输和开始接收(R_x)该消息帧。在t＝t₁该传输结束。在这时B和C已收到该消息帧，而如果没有检测到差错，则两个设备分别在一个随机时间t_b和t_c以预定的上界限T₂(t_b≤T₂；t_c≤T₂)开始第二定时器。在发送确认帧之前B和C等待(Wt)该定时器期满。在这个例子中，t_b是最短的时间(t_b＜t_c)。在t＝t₂ B中的第二定时器期满。由于B已检测在t＝t₁和t＝t₂之间没有传输，在t＝t₂ B开始发送确认帧。C也在t＝t₂检测到(DET)这个传输，意味着C不再发送确认帧。

图5说明在避免消息帧互相干扰中使用第一定时器。例如，示出三个设备A、B和C之间的交互作用。交互作用在时间t＝t₀开始。假定在那个时刻没有进行其它的交互作用和所有定时器都已期满。在t＝t₀ A开始发送(T_x)消息帧。在相同时间B和C检测该传输和开始接收(R_x)该消息帧。在t＝t₁，A停止发送，而B和C检测传输的结束。A、B和C在预定的第一时间T₁开始第一定时器。它们等待(Wt)发送另一个消息帧，直到第一定时器期满为止。为了简单起见，假定只有B已正确地收到该消息帧(二者都正确地收到该消息帧的情况已在前面叙述了)。B在随机时间t_b以预定的上界限T₂(t_b≤T₂)开始第二定时器(用于确认)。B等待(Wt)第二定时器期满。这种情况出现在t＝t₂。因此，B开始发送确认帧。A和C也在t＝t₂检测这个传输。在t＝t₃，B停止发送确认帧，而A和C检测该传输的结束。A和C在预定的第一时间T₁重新启动第一定时器。在t＝t₃，A已收到该确认帧。而且C也已收到该确认帧和在随后放弃它，因为C没有在期待确认帧。另一个情况，一旦C检测到它是确认帧，C可能已经停止接收确认帧。只要第一定时器还没有期满或检测到帧的传输，就不开始新的消息帧的传输。所以，从在t＝t₀的第一消息帧的发送开始，对于B直到t＝t₄(在B中第一定时器期满)或对于A和C直到t＝t₅(在A和C中第一定时器期满)为止不产生新的消息帧。如果B也能够检测它自己的传输，则B也可能已在t＝t₃复位第一定时器，导致在B中第一定时器在t＝t₅期满。应该指出，第二定时器的上界限T₂小于第一定时器的预定时间T₁。这保证该确认帧在新消息帧可被发送之前被发送。在实际的实施例中，在T₁和T₂之间可要求一定的时间余量以便处理延迟。另外，该系统可使用自动增益控制以适应接收信号的正确电平。在这种情况下，对于第二定时器规定最小时间也是有利的。在图4的例子中，同样可出现B几乎立即确认该消息帧的接收，而在A中的自动增益控制已减少在A中的接收电路的灵敏度，虽然A在发送该消息帧。因此，A可能不能正确地接收该确认帧。最小期间允许自动增益控制电路返回到高灵敏度。

从图5已清楚，该消息帧的传输延迟了另一个消息帧的传输。如果在那个期间两个或多个设备要发送新的消息帧，则这些设备可能被延迟一个类似的时间瞬间(在图5的例子中A和C被延迟到t＝t₅)。如果在A和C中的处理延迟很相似，则可出现这二者在接近相同的瞬间开始发送而且不能检测在它们实际开始发送之前已经开始传输了。为了克服这个问题，在另一个实施例中，第一定时器在时间窗口内的一个随机时间启动。如从图5可看到的，该时间窗口的较低时间界限必须高于第二定时器的上界限T₂，以便保证消息确认对不被新的消息帧断开。第一定时器的时间窗口在至少两个非重叠的时间窗口中又被断开。这些时间窗口的第一时间窗口用于发送具有最高优先级的消息帧。连续的时间窗口用于发送具有连续的较低优先级的消息帧。第一时间窗口是用于发送新的消息帧，该消息帧紧接在检测装置400检测一帧传输的结束的瞬间之后。应该指出，只要有高优先级的消息帧要发送，低优先级的消息帧将被延迟(第一定时器通过检测高优先级消息帧的传输重新开始)。类似地，每次只有一个高优先级的消息帧被发送，而且其它的高优先级消息帧被延迟。

图6说明用于传输消息帧和确认帧的时间窗口。假定在t＝0检测到消息帧的传输结束，时间窗口10用于发送确认帧。发送确认帧的实际瞬间是这个窗口内随机的，该时间窗口有一个预定的上界限T₂。时间窗口20是T₂之后的第一窗口，它用于发送高优先级的消息帧。如果一个设备要发送高优先级消息帧，发送该消息帧的实际瞬间是在这个时间窗口20内随机的。下一个时间窗口30用于下一个优先级消息帧，以此类推。应该指出，如果发送高优先级消息帧，则传输的检测将复位该定时器。所以较低优先级消息帧只在没有设备要发送高优先级消息时才被发送。

在另一个实施例中，如图7所示的，消息发送装置200适合于划分长消息为一系列消息帧和顺序地发送该系列消息帧。另外，消息接收装置210适合于接收一系列消息帧。应该指出，消息发送装置200可主动地划分消息为消息帧，或者替代地，消息可能已作为一系列消息帧被存储。典型地，消息帧的长度被限制(因此传输时间也被限制)。长度通常是这样以符合该应用的方式选择的。例如，如果消息帧只用于传送简单的指令，像用户按下遥控器上的一个键，则多至两个字节的数据长度可能是足够的。对于更复杂的情况，像用户在遥控器上编程VCR和在一个操作中发送该系列指令，则使用较大的帧长度例如16数据字节是有利的。对于诸如前面所述的需要发送图和字母的应用，甚至需要更大的长度。但是，帧长度增加太大会产生问题。除了增加缓冲器容量(附加的费用)外，也降低可靠性。特别对于红外通信这可导致一个不可靠的系统。

因此，如果没有收到该消息帧的确认帧，通过重发消息帧增加其可靠性。为了这个目的，每个设备包括三个定时装置330，在消息发送装置200已发送消息帧之后，用于将第三定时器设定在预定的第三时间T₃。如果在确认接收装置230接收确认帧之前第三定时器期满，则消息发送装置200重发该消息帧，直到预定的最大次数。确认接收装置230可通知消息发送装置200已经收到正确的确认帧，或者另一个方案，阻止第三定时装置330期满。最大的重发次数例如为三。对于基于红外的通信最好为更高的次数，例如十六次，因为红外通信容易被干扰。如果至此消息接收装置210已正确地接收该系列的所有消息帧，通过调整确认发送装置220只发送一个确认帧以确认一系列消息帧的正确接收，可靠性进一步增加了。这避免了一系列的所有消息帧已被确认，但是没有确认设备已经正确地接收整个系列。

在另一个实施例中，如果至此消息接收装置210已正确地接收该系列的所有消息帧和如果确认发送装置220已发送所有这些消息帧的确认帧，通过使确认发送装置220只发送一个确认帧，以确认一系列消息帧的正确接收，可靠性进一步增加了。这保证只有一个设备确认该系列消息帧的接收。

图8表示等待确认帧的预定第三时间T₃必须大于确认该消息帧的接收的预定上界限T₂。在t＝t₁，设备A已完成了发送(Tx)消息帧。A设定第三定时器在T₃并且等待(Wt)该定时器期满。在这个例子中，B不接收该消息帧。如果B已收到该消息帧，在t＝t₁时，随机地设定了第二定时器最大值为T₂。在这种情况下，B在t＝t₂至t＝t₃期间的最后发送该确认帧。通过保证T3大于T₂，当A不再接收确认帧时，在t＝t₄，A开始重发该消息帧。最好是T₃比T₂足够地大以便允许一些处理延迟。

图7的消息发送装置200只在已收到紧接在前面的消息帧的确认帧之后才发送一系列消息帧的连续消息帧。没有预防措施，将出现以下情况：设备A发送一系列的消息帧到B；B发送一个确认帧，该确认帧被干扰而且A没有收到；A重发相同的消息帧，而B却在期待该系列的下一个消息帧。为了克服这种情况，该系列的每个连续消息帧是与紧接在前面的消息帧不同，而且消息接收装置210能够区别该系列的连续的帧。因此，如果它与前面接收的消息帧相同，消息接收装置210可废弃一系列的一部分的一个消息帧。

在另一个实施例中，一系列的第一消息帧被指定比该系列的其余消息帧更低的优先级。例如，如果一个系统支持两个优先级，则第一消息帧可具有最低的优先级而相连的消息帧具有最高优先级。使用这个机制，每个消息在开始均等地争用发送的权利(低优先级)。一旦长消息的发送已开始，该长消息已获得了优先级。特别是对于基于红外的系统，这保证了消息的快速传输和减少干扰的机会。

图9的左侧部分表示消息帧500和确认帧510的简单结构。消息帧500包括具有可变数量的数据字节或比特的数据字段，最大例如为16数据字节。确认帧510包含例如一比特的ACK字段。为了简化接收电路的时钟同步和一帧开始的检测，一帧可另外从一个特定的标题字段(HDR)诸如一个特定的双相位编码的码型开始。图9的右侧部分表示消息帧500和确认帧510的更先进的结构。字段DA和SA包括目的地设备(DA)和源设备(SA)的地址。这意味着确认帧510的源地址包括接收的消息帧500的目的地地址，而确认帧510的目的地地址包括接收的消息帧500的源地址。根据本发明的系统不依赖于地址的使用(设备是相同的但不具有唯一的地址)。但是，符合具有这些字段的帧结构是有利的，即使使用只具有固定地址的字段，以便能够使用现有的通信系统，根据本发明，地址之一预留给该设备。虽然使用预留的地址，按照本说明书所叙述的附加过程，一个设备可与根据本发明的系统的设备通信。最好是相同的设备也能够使用一些其它的地址与其余的现有通信系统按照那个系统的基本过程进行通信。例如，按照现有遥控系统的基本过程和帧结构，根据本发明的手持游戏计算机可用作电视机的遥控器。

在图9的右侧部分所示的帧结构也包括至少一比特的字段(TYPE)类型，用于区别消息帧和确认帧。使用这个字段，这两个帧类型可使用相同的帧结构。虽然这可能特别增加确认帧的长度，其优点是：处理这两个帧类型所要求的软件或硬件的主要部分可以共享。字段LNGTH(长度)用于指示下一个DATA(数据)字段的长度。特别是，如果数据长度显著地变化，能够以简单的方式检测该数据的长度(例如能够检测何时停止接收)是有利的。字段SEQ用于指示顺序信息。如前所述，一系列的连续的消息帧与紧接在前面的消息帧是不同的。这可通过在相连帧的SEQ字段中插入一个不同的号码实现。应该指出，不连续的帧仍可具有相同的号码。但是，简单的方法是给予一系列的相连消息帧一个顺序较高的号码。也使用确认帧510的SEQ字段和从该消息帧500的SEQ字段复制该号码，更好地检验接收的确认帧确实确认由该设备发送的消息帧是可能的。

图10的上部分说明四个消息帧序列的实例，其中连续的消息帧的SEQ字段包括顺序地高的号码。第一消息帧500包括号码0；第二消息帧501包括号码1；以此类推。图10的下部分说明一个可替代的方法，其中SEQ字段被再分为三个子字段T、F和L。T字段包括用于一系列相连消息帧的交替的号码0或1(翻转比特)。这允许区分相连消息帧。但是，可能出现这样的情况：特定的设备没有正确地收到偶数号的连续消息帧。这个设备将不能检测这些消息帧。为了克服这种情况，第一消息帧包括一个长度指示符，它指示在该序列中的消息帧的总数。在这个例子中，该序列有四个消息帧。长度指示符例如可能是数据字段中的数据的一部分。为了能够检测消息帧是一系列的第一消息帧，SEQ字段包括至少一比特的子字段F用于指示它。另外，SEQ字段包括至少一比特的子字段L，用于指示该消息帧是一系列的最后一帧。当设备接收最后的消息帧时，它检查是否已经接收了所有的消息帧。如果没有，它不确认该消息帧。应该指出，在这样的情况下，不接收所有消息帧的其它设备仍可确认该接收。

一个简单的检验和，诸如所述的长度指示符保护以防止有限数量的差错。对于一些系统这个保护程度可能是不够的。对于基于红外的通信，特别是使用便携设备，光连接可能容易断开。没有预防措施，这可能出现以下情况：设备A开始发送具有在第一帧中指示的长度的六个消息帧序列。设备B接收该消息帧。设备C不接收该序列的开始并且在A只发送两个消息帧的时刻开始发送四个消息帧的序列(例如，当C需要发送消息时用户只是将C指向其它设备)。设备A和B二者检测由C发送的消息帧序列。因此，A松开判断并且停止发送(实际上由于没有正确地判断C获得了发送的权利)。最后，B接收到六个消息帧的序列，前两帧是从A始发的而后四帧是从C始发的。长度检验和不允许B检测该序列是不正确的。如果需要，可使用更先进的检验和，诸如基于奇偶位的检验和或循环冗余检验(CRC)。

图11表示另一个实施例，其中设备100包括检验和计算装置410，用于计算代表一系列帧的检验和。例如，检验和可能是在该序列的所有消息帧的整个内容上进行计算的CRC。应该懂得，检验和也可以是简单的和限于该消息帧的规定的字段，诸如仅仅是数据字段。消息发送装置200适用于使用检验和计算装置410计算消息发送装置200需要发送的消息帧序列的检验和。然后消息发送装置200在预定消息帧的预定位置插入该检验和。显然，可选择很多不同的位置，诸如该序列的第一消息帧的数据字段的第一位置或最后消息帧的最后位置。该消息帧序列由一个或多个其它设备的消息接收装置210接收。消息接收装置210适合于使用检验和计算装置410计算所接收的消息帧序列的检验和。消息接收装置210也从预定消息帧的预定位置提取该检验和。如果两个检验和相符确认发送装置220适合于只发送该序列的最后消息帧的确认帧。取决于检验和的选择，这可保证有效地防止差错，诸如基本传输差错(导致一些比特错误地被接收)、丢失消息帧和由不同设备发送的消息帧的级联。对于基于微控制器的实施例，如图3中所示的，该微控制器可有利地用于计算该检验和。

Claims

1.一个无线通信系统，包括一个发送设备和一个接收设备；

所述发送设备包括用于发送消息帧的消息发送装置，和用于接收确认帧的确认接收装置；和

所述接收设备包括用于接收消息帧的消息接收装置，和当所述消息接收装置正确地接收消息帧时用于发送确认帧的确认发送装置，其特征在于：

所述系统包括至少三个设备；每个设备是一个发送设备以及一个接收设备，

每个设备还包括：

用于检测帧的传输的检测装置，

第一定时装置，当所述检测装置检测所述传输结束时，设定第一定时器在预定的第一时间，和

第二定时装置，当所述消息接收装置正确地接收消息帧时，设定第二定时器在具有预定的上界限的一个随机时间；所述预定的上界限比所述第一时间小；

所述确认发送装置适用于仅当所述第二定时器在所述检测装置检测另一个帧的传输之前期满时才发送确认帧。

2.根据权利要求1的系统，其特征在于：所述第一定时装置适合于在一个时间窗口内的一个随机时间设定所述第一定时器；所述时间窗口是从多个预定的、不重叠的时间窗口中选择的，最紧接着一帧传输的结束的所述检测的时间窗口用于发送具有最高优先级的消息帧，而每个连续的时间窗口用于发送具有连续的较低的优先级的消息帧。

3.根据权利要求1的系统，其中：

所述发送设备还包括第三定时装置，用于在所述消息发送装置已发送一个消息帧之后设定第三定时器在预定的第三时间；和

如果所述第三定时器在所述确认接收装置接收确认帧之前期满，所述消息发送装置适用于重发所述消息帧直到预定的最大次数；

其特征在于：

每个设备包括所述第三定时装置；

所述消息发送装置适合于划分长消息为一系列消息帧和顺序地发送所述的消息帧系列；该系列的每个连续消息帧不同于紧在其前面的消息帧，和连续的消息帧是在对紧在前面的消息帧的确认帧已由所述确认接收装置接收之后发送的；

所述消息接收装置适合于接收一系列消息帧和区别该系列的连续的消息帧；以及

只有在所述消息接收装置已正确地接收所述系列的所有前面的消息帧，在所述消息接收装置正确地接收所述系列的消息帧时所述确认发送装置适合于发送所述确认帧。

4.根据权利要求3的系统，其特征在于，所述确认发送装置适用于只在所述确认发送装置已发送了所述系列的所有前面的消息帧的确认帧时才发送所述确认帧。

5.根据权利要求2和3的系统，其特征在于，所述消息发送装置适用于为一系列消息帧中的消息帧分配优先级，使得一系列的消息帧的第一消息帧被分配比该系列的其余消息帧更低的优先级。

6.根据权利要求3的系统，其特征在于，

所述消息发送装置通过在与一系列的连续消息帧不同的该系列的消息帧中包含一个号码使得该系列消息帧的每个连续消息帧与该系列消息帧中的紧在其之前的消息帧不同；

所述消息接收装置基于该系列的消息帧中所包含的号码区分该系列中的连续消息帧。

7.根据权利要求6的系统，其特征在于，

所述消息发送装置交替地使用号码0或1作为包含在一系列消息帧的连续消息帧中的号码；

所述消息接收装置基于包含在该系列消息帧中的号码0或1区分该系列消息帧中的连续帧。

8.根据权利要求3的系统，其特征在于：

所述消息发送装置适用于使所述检验和计算装置计算代表将由所述消息发送装置发送的该系列消息帧的第一检验和；所述消息发送装置将所述第一检验和插入该系列的预定的消息帧中；

9.一种用于无线通信系统的设备，所述设备包括：

用于发送消息帧的消息发送装置；

用于接收确认帧的确认接收装置；

用于接收消息帧的消息接收装置；和

当所述消息接收装置正确地接收消息帧时用于发送确认帧的确认发送装置，其特征在于：

所述设备还包括：

用于检测帧的传输的检测装置，