CN101472352B - 用于在具有有限资源的通信链路上通信的主从设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在具有有限资源的通信链路上通信的主从设备，其中有一种用于通过具有有限资源的通信链路与一定数目的从设备进行通信的主设备。该主设备包括适合于在通信链路上与从设备通信的收发器以及适合于检测从设备数目的控制器。该控制器适合于确定与从设备相关联的将从所述通信链路消耗的个体资源，其中所有从设备的个体资源的总和少于有限资源且所述收发器适合于将个体资源分配到相关联的从设备。

Description

用于在具有有限资源的通信链路上通信的主从设备

技术领域

本发明的实施例涉及具有主设备和可能数目的从设备的通信环境，其中可能发生设备同时通信引起的冲突。

背景技术

在不能维持通信设备之间持久同步的若干通信系统中，可能发生冲突。这些冲突涉及这样的事件：即多个通信实体以通信资源被过度利用的方式同时通信。在一些情况下，这种冲突甚至可能导致通信系统的通信故障。

其中可能发生冲突的常规系统是所谓的单线协议(SWP)。SWP的一个特征是双全工物理通信链路，其中数据可以在电压域(在下面也被称为S1)和电流域(在下面也被称为S2)中同时传输。换句话说，通过在单线上通信、同时利用电压和电流信号，可以进行通信。例如，第一设备可以通过使用电压信号在线路上将数据发送到第二设备，该第二设备继而通过调整从第一设备汲取的电流将数据发送到第一设备。

例如可以使用SWP来将非接触式前端(CLF)连接到配备有非接触式子系统的移动设备中的用户身份模块(SIM)，这也被称为近距离无线通信(NFC)。这些系统可以例如在移动电话、移动计算机等中实现。在一些情况下，CLF和SIM之间的通信可能只是点对点通信或者接口。在其它情况下，可能存在对多点通信链路的潜在需要，即一个SWP主设备可以连通到多个SWP从设备。如果存在着多个SWP从设备，这些情况可能发生。在一些情况下，SWP从设备可以是可替代的或者可移动的固定元件(secured element)。

在存在多个从属实体的情况下，可能发生在所述从属实体同时通信方面的冲突。特别是在SWP情况下，因为SWP从设备可以使用S2域即通过从主实体汲取电流进行通信，则可能发生冲突。在多个从设备同时从一个主设备汲取电流的情况下，主设备可能变得过载。这可能在为了通信稳定性而将由从设备汲取的电流设定为一个较高值的情况中尤为吻合。在这种情况下，由多个从设备汲取的电流可能超过主设备的输出激励器(output driver)的限度且可能造成过载，特别是有可能对例如只能仅由射频(RF)场供电的非接触式子系统起到不希望的副作用。

发明内容

本发明的实施例包括主设备，其用于通过具有有限资源的通信链路与一定数目的从设备通信。主设备包括适合于在通信链路上与从设备通信的收发器，以及适合于检测从设备数目且适合于确定与从设备相关联的将从通信链路消耗的个体资源的控制器，其中所有从设备的个体资源的总和少于有限资源，且其中收发器适合于将个体资源分配到相关联的从设备。

附图说明

将使用附图详细说明本发明的一些实施例，其中：

图1a示出了主设备的一个实施例；

图1b示出了主通信设备的另一实施例；

图2示出了从通信设备的一个实施例；

图3示出了通信系统的一个实施例；

图4示出了方法的实施例的流程图；

图5示出了通信系统的另一实施例；

图6示出了消息序列图表的一个实施例。

具体实施方式

图1a示出了主设备100的实施例，该主设备100用于通过具有有限资源的通信链路146与一定数目的从设备140、142和144通信。在图1a描绘的情况下，存在着用作示例的三个从设备140、142和144。在其它情况下，一定数目的从设备可以多于或少于三个。主设备100包括收发器110，其适合于在通信链路146上与从设备140、142和144通信。主设备100包括控制器120，其适合于检测从设备的数目且适合于确定与从设备相关联的将从通信链路146消耗的个体资源，其中所有从设备的个体资源的总和少于有限资源，且其中收发器110适合于将个体资源分配到相关联的从设备。

在实施例中，收发器110可以适合于通过使用电压信号将数据发送到从设备且适合于通过检测由从设备汲取的电流强度信号而接收来自从设备的数据。收发器110可以适合于根据SWP规范、ETSI TS 1026130(欧洲电信标准学会技术规范1026130)与从设备140、142和144通信。

控制器120可以适合于通过首先将最少资源分配给所有从设备并通过随后确定在所有从设备同时通信期间的组合资源来确定从设备的数目。在实施例中，控制器120可以适合于反复确定个体资源。

图1b示出了主通信设备150的实施例，该主通信设备150用于在通信链路196上与一定数目的从通信设备190、192和194通信。当与主通信设备150通信时，从通信设备190、192和194消耗来自通信链路196的发送资源，其中通信链路196具有有限资源。主通信设备150包括用于检测在通信链路196上通信的从通信设备数目的装置160。此外，主通信设备150包括用于确定每个从通信设备190、192或194将从通信链路196消耗的个体资源的装置170，其中从设备数目的个体资源总和少于有限资源。而且，主通信设备150包括用于将个体资源传送到从通信设备190、192和194的装置180。

在实施例中，用于检测的装置160可以适合于提供初始资源，用于传送的装置180可以适合于将初始资源传送到所有从通信设备且适合于在所有从设备的响应之后提供组合的初始资源提供回到用于检测的装置160，该装置160可以还适合于通过将组合的初始资源与初始资源比较来检测从设备的数目。该实施例由图1b中用于检测的装置160和用于传送的装置180之间的虚线表示。

在实施例中，用于传送的装置180可以适合于根据SWP通信即ETSITS 102613进行通信。在实施例中，个体资源可以对应于电流强度且通信链路196的有限资源可以对应于来自用于传送的装置180的最大可用电流强度。用于传送的装置180可以适合于通过使用电压信号而将数据发送到从设备190、192或194，且适合于通过检测由从设备190、192和194汲取的电流强度信号而接收来自从设备190、192和194的数据。

图2示出了从通信设备200的实施例，该从通信设备200用于在通信链路246上与主通信设备240进行通信，当通信资源发送到主通信设备240时从通信设备200消耗来自通信链路246的通信资源。在图2描绘的情况下主通信设备240可以对应于如上所述的主设备100或主通信设备150。

从通信设备200包括接收器210，其适合于从主通信设备240接收关于发送资源的信息。而且，从通信设备200包括控制器220和发送器230，控制器220适合于从所述信息确定发送资源，发送器230适合于通过使用发送资源将数据发送到主通信设备240。

在实施例中，接收器210可以适合于通过电压信号接收信息，且发送器230可以适合于通过从主通信设备240汲取电流强度信号进行发送。根据SWP规范(ETSI TS 102613)，接收器210可以适合于接收和发送器230可以适合于发送。

在一些实施例中，接收器210可以适合于接收最大电流强度作为关于发送资源的信息，且发送器230可以适合于通过汲取强度等于或者小于最大电流强度的电流来发送数据。此外，接收器210可以适合于接收关于传播电流强度(broadcast current strength)的信息，分别地，在已经接收了关于传播电流强度的信息之后，发送器230可以适合于通过根据作为预定时间帧内发送资源的传播电流强度而汲取电流来发送数据。

图3图示了通信系统的实施例。图3示出了通信设备300，该通信设备300对应于如上所述的主设备100或主通信设备150。而且，图3示出了从通信设备310和另一从通信设备320，其中两个从通信设备310和320都可以对应于如上所述的从通信设备200。在图3中，示出了两个从通信设备310和320。然而，在通信环境或者系统的其它实施例中，从通信设备的数目可能多于或者少于两个。而且，图3示出了主通信设备300在通信链路330上与从通信设备310和320通信。在通信系统的实施例中，系统可以包括单一的主通信设备300和单一的从通信设备310。根据图3描绘的情况，系统可以包括多个与主通信设备300通信的从通信设备310和320。根据上述说明，主通信设备300可以适合于使用电压信号来与从通信设备310通信，该从通信设备310适合于使用从主通信设备300汲取的电流信号用于与主通信设备300通信。因此，从通信设备320可以适合于以类似方式与主通信设备300通信。

在实施例中，主通信设备300和从通信设备310可以适合于根据SWP规范、ETSI TS 102613进行通信，其中主通信设备300还可以适合于通过给所述从设备310和320分配预定时隙或者时隙标记来解决从设备通信尝试的冲突。

图4示出了一种方法的实施例，该方法的实施例用于基于总发送资源向通信对方提供通信资源。图4示出了确定一定数目的通信对方(communication partner)的第一步骤，和根据通信对方数目划分总发送资源以获得片断的发送资源的第二步骤。在步骤410之后是步骤420，步骤420提供发送资源到通信对方，该发送资源等于或者少于所述片断的资源。

在方法的实施例中，进行确定的步骤400可以包括以下子步骤：分配初始资源，将初始资源传播给所有通信对方，从所有消耗组合资源的通信对方接收组合响应，由组合资源和初始资源的关系估计组合资源并确定通信对方的数目。

在实施例中，分配初始资源可以对应于分配最少资源。提供发送资源可以包括将关于发送资源的信息传播给所有通信对方。根据以上所述，通信资源、总通信资源和片断的资源可以对应于电流强度。此外，通信对方可以指代根据SWP规范、ETSI TS 102613的从设备200。

根据以上说明，SWP可以在通信环境中使用。在这样一种情况下，主设备100和150的实施例可以适合于将超过了冲突解决方案范围的S2电流的值调整为一个值，该值可能没有超过主设备100和150的输出电流限制，以防所有的从设备200同时汲取电流。在实施例中这可以通过主设备100和150将对应的消息传播到所有从设备200而实现。在实施例中，可以假设总线上的SWP从设备200的数目是有限的。

在其它实施例中，主设备100和150可以以重复的方式执行预调整以便将冲突解决期间的电流改变为最佳值。一旦分配了初始资源，S2域中的冲突可能在冲突解决过程期间的任何时间发生，且因而实施例适合多种冲突解决机制。在一些实施例中，可以在用于非接触式卡的情况下使用时隙方法。

图5图示了具有SWP主设备500和三个从设备510、520和530的另一通信环境。SWP主设备500分别地对应于主设备100和主通信设备150。SWP主设备500包括将发送信号“TX”转换到电压域的放大器502。在SWP主设备的输出端，存在电流测量设备504，其用于确定从放大器502汲取的电流以便确定接收信号“RX”和所汲取的电流值“CUR_VAL”。

在图5描绘的情况下从设备510、520和530是相似的。每个SWP从设备510、520和530各自包括放大器512、522和532。放大器512、522和532用作确定从设备510、520和530的接收信号，在图5中该接收信号也被标记为“RX”。而且，每个从设备510、520和530各自包括电流源514、524和534以便从SWP主设备500汲取电流，用于传送标记为“TX@CUR_VAL”的发送信号。

如图5中所示，通过使用SWP规范经由单线进行SWP主设备500与SWP从设备510、520和530之间的通信。

为了提供对图5所描绘情况下的控制信息的通信的更好理解，图6图示了消息序列图表的实施例，该消息序列图表显示SWP主设备500与三个SWP从设备510、520和530之间的消息。

在冲突解决过程中，实施例可以提供“从设备ID”(SID)给每个从设备。这可以对应于在正常操作中与每个数据包一起发送的地址，其中只有当发送的SID与由SWP主设备500分配的SID相匹配时，SWP从设备510、520、530等才可能分别响应。

在图6中，在第一步骤610中，SWP主设备500将命令传送到所有SWP从设备510、520和530。在图6中这通过将SID设置为“全部”而表示。而且，在步骤610中，命令所有的SWP从设备510、520和530设置它们的输出电流为最小值，该最小值在步骤610中由“CUR_VAL＝MIN”表示。如步骤610中所示，该命令与所有从设备510、520和530有关，即“COMMAND＝REQ_ALL SLAVES”。

图5和6描述的情况示出了三个从设备，然而，通常任何数目的从设备都是可能的。例如基于SWP的系统可以被设计用于最多十个从设备。然而，在图5和6中所示的示例中，只有三个从设备510、520和530与SWP连在主设备500上。

根据图5，SWP主设备500具有测量S2电流的装置504，以及举例来说，假设主设备500能够检测在100μA到1000μA范围内的S2信号。从设备510、520和530提供装置514、524和534以分四个步骤调整S2电流。例如，100/200/400/800μA。根据图6，在步骤610中，SWP主设备500传播100μA的电流值。在步骤620中，所有三个从设备510、520和530都可以同时以100μA做出响应，基于此则主设备500可以检测到300μA。图6中，这在步骤620中由来自三个SWP从设备510、520和530的三个响应表示，所述三个从设备510、520和530以它们的最大电流值进行通信，基于此则图5和6描绘的示例中SWP主设备500能够检测到N*Min＝3*100μA＝300μA。

在步骤620之后进行步骤630，在步骤630中SWP主设备500可以检查所接收的电流值，或者在其它实施例中，如果需要的话，SWP主设备500可以分别重复步骤610和620，以便确定对于冲突的最佳电流值。

根据图6，然后在步骤630中，SWP主设备500可以用请求防冲突程序的命令来响应从设备510、520和530，所述命令被传送到所有的从设备(SID＝ALL)以及请求的电流值可以根据步骤630中的估计而设置。在该示例中，假设在步骤630中SWP主设备500传播200μA的电流。如图6中步骤630所示，命令也可以还包括防冲突参数。

根据以上描述，在步骤640中，SWP从设备510、520和530可以根据步骤620做出响应，其中在步骤640中使用的电流被设置为在步骤630中传送的值。因而，在步骤640中所有的三个从属实体510、520和530同时以200μA做出响应，基于此则SWP主设备500检测到600μA。

在步骤650，SWP主设备500分配200μA作为实际电流值，且可以启动冲突解决程序，所述冲突解决程序可以包括将唯一的SID分配到每个SWP从设备510、520和530.

在冲突解决之后，根据图6中的步骤660，用于正常操作的另一实际电流值可以被SWP主设备500发送到每个从设备510、520和530。这可以由SWP主设备500通过传播或者发送命令到每个从设备来执行，在实施例中可以以不同的方式实现传播或者发送命令到每个从设备。

在对于防冲突程序的实施例中，可以利用使用随机SID的时隙方法。SWP主设备500可以首先传播一定数目的时隙，基于时隙每个SWP从设备510、520和530可以随机地选择响应时隙及其SID。然后SWP主设备500可以传播时隙标记命令。继而，选择了时隙数目的SWP从设备510、520和530同时以其SID做出响应。主设备500然后可以检测到无响应、正确的响应或者冲突响应并解决该冲突。在实施例中，可以循环重复进行时隙分配，类似于ISO 14443的类型B所示的原理。

在此之后，如在图6中的步骤670中同样示出的，正常的操作可以继续进行，例如可以利用其SID对SWP从设备寻址。如上所述，在解决冲突结束的时候，SWP主设备500可以传播消息以将S2电流设置为用于正常操作的值。

本发明的实施例提供了这样的好处，即在不需要静态ID分配的情况下可以在SWP结构中提供链路上的多点通信。而且，由于所汲取电流的限制，实施例提供了稳定的电力环境，因为在所有情况下用所述实施例可以预测S2电流值。而且，所述实施例能够重新利用在非接触式通信中已验证的冲突解决机制。

Claims (24)

1.一种用于通过具有有限资源的通信链路与一定数目的从设备通信的主设备，该主设备包括：

收发器，其适合于在所述通信链路上与所述从设备通信；和

控制器，其适合于检测从设备的数目且适合于确定与从设备相关联的将从所述通信链路消耗的个体资源，其中所有从设备的所述个体资源的总和少于所述有限资源且所述收发器适合于将所述个体资源分配到所述相关联的从设备。

2.根据权利要求1所述的主设备，其特征在于，所述收发器适合于通过使用电压信号将数据发送到从设备，且适合于通过检测由所述从设备汲取的电流强度信号而接收来自从设备的数据。

3.根据权利要求1所述的主设备，其特征在于，所述收发器适合于根据SWP(单线协议)规范、ETSI TS 102613而与所述从设备进行通信。

4.根据权利要求1所述的主设备，其特征在于，所述控制器适合于通过首先将最少资源分配到所有从设备，然后在所有从设备同时通信期间确定组合资源来确定从设备的数目。

5.根据权利要求1所述的主设备，其特征在于，所述控制器适合于反复确定所述个体资源。

6.一种用于在通信链路上与主通信设备通信的从通信设备，当向主通信设备进行发送时，所述从通信设备消耗来自所述通信链路上的发送资源， 所述从通信设备包括：

接收器，其适合于从所述主通信设备接收关于所述发送资源的信息；

控制器，其适合于从所述信息中确定所述发送资源；和

发送器，其适合于通过使用所述发送资源而将数据发送到所述主通信设备。

7.根据权利要求6所述的从通信设备，其特征在于，所述接收器适合于通过电压信号接收所述信息，且所述发送器适合于通过从所述主通信设备汲取电流强度信号来发送数据。

8.根据权利要求6所述的从通信设备，其特征在于，根据SWP规范、ETSI TS 102613，所述接收器适合于接收且所述发送器适合于发送。

9.根据权利要求6所述的从通信设备，其特征在于，所述接收器适合于接收最大电流强度作为关于所述发送资源的信息，且所述发送器适合于通过汲取强度小于或者等于所述最大电流强度的电流来发送数据。

10.根据权利要求6所述的从通信设备，其特征在于，所述接收器适合于接收关于传播电流强度的信息，且在接收了关于传播电流强度的信息之后，所述发送器适合于通过根据作为预定时间帧内发送资源的传播电流强度而汲取电流来发送数据。

11.一种用于在通信链路上与一定数目的从通信设备进行通信的主通信设备，所述从通信设备在与所述主通信设备通信时消耗来自所述通信链路上的发送资源，其中所述通信链路具有有限资源，所述主通信设备包括：

用于检测在所述通信链路上进行通信的从通信设备的数目的装置； 

用于确定每个从通信设备将从所述通信链路中消耗的个体资源的装置，其中所述从通信设备数目的个体资源总和少于所述有限资源；和

用于将所述个体资源传送到所述从通信设备的装置。

12.根据权利要求11所述的主通信设备，其特征在于，所述用于检测的装置还用于提供初始资源，所述用于传送的装置还用于将所述初始资源传送到所有的从通信设备并且用于在所有的所述从通信设备做出响应之后提供组合初始资源回到所述用于检测的装置，该用于检测的装置还用于通过将所述组合初始资源与所述初始资源进行比较来检测从设备的数目。

13.根据权利要求11所述的主通信设备，其特征在于，所述用于传送的装置适合于根据SWP规范、ETSI TS 102613进行传送。

14.根据权利要求11所述的主通信设备，其特征在于，所述个体资源对应于电流强度，且所述通信链路的有限资源对应于来自所述用于传送的装置的最大可用电流强度。

15.根据权利要求11所述的主通信设备，其特征在于，所述用于传送的装置还用于通过使用电压信号而将数据发送到从设备、以及通过检测由所述从设备汲取的电流强度信号而接收来自从设备的数据。

16.一种具有主通信设备的系统，该主通信设备用于通过具有有限资源的通信链路与一定数目的从通信设备进行通信，所述主通信设备包括：

收发器，其适合于在所述通信链路上与所述从设备进行通信；和

控制器，其适合于检测从设备的数目且适合于确定与从设备相关联的将从所述通信链路消耗的个体资源，其中所有从设备的所述个体资源的总和少 于所述有限资源且所述收发器适合于将所述个体资源分配到所述相关联的从设备；和

其中所述从通信设备适合于在所述通信链路上与所述主通信设备进行通信，当向所述主通信设备进行发送时，所述从通信设备消耗来自所述通信链路上的发送资源，所述从通信设备包括：

接收器，其适合于从所述主通信设备接收关于所述发送资源的信息；

控制器，其适合于从所述信息中确定所述发送资源；和

发送器，其适合于通过使用所述发送资源而将数据发送到所述主通信设备。

17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，其具有多个与所述主通信设备通信的从通信设备。

18.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述主通信设备适合于使用电压信号用于与所述从通信设备通信，且所述从通信设备适合于使用从主通信设备汲取的电流信号用于与主通信设备通信。

19.根据权利要求17所述的系统，其中所述主通信设备和所述多个从通信设备适合于根据SWP规范、ETSI TS 102613进行通信，其中所述主通信设备适合于通过向所述多个从设备分配预定的时隙或者时隙标记而解决从设备通信尝试的冲突。

20.一种用于基于总发送资源将通信资源提供给通信对方的方法，该方法包括： 

确定一定数目的通信对方；

根据通信对方的数目划分所述总发送资源以获得片断的发送资源；和

将所述发送资源提供给所述通信对方，所述发送资源少于或者等于所述片断的资源

其中，所述确定包括：

分配初始资源；

将初始资源传播到所有通信对方；

从消耗组合资源的所有通信对方接收组合响应；

估计所述组合资源；以及

根据所述组合资源和所述初始资源的关系确定通信对方的数目。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，分配所述初始资源包括分配最少资源。

22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述发送资源的提供包括将关于所述发送资源的信息传播到所有通信对方。

23.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述通信资源、所述总通信资源和所述片断的资源是电流强度。

24.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，通信对方指的是根据SWP规范、ETSI TS 102613的从设备。 

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