CN101753225B - 射频频道决定与变换方法及其射频无线收发系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种射频频道决定与变换方法，其可根据信号通讯状态而自动随机变更通讯频道，使得发射端与接收端得以维持通讯状态，以确保信息传输。在另一实施例中，本发明更提供一种射频无线收发系统，其让两个无线传输模块之间相互沟通的频道自动随机产生，并且具有防止频道碰撞的功能，避免频道重复。此外，本发明具有防止数据遗失的自动跳频功能，与防止数据误接收的特殊编码，以确保使用者在使用的过程中，不会有数据接收停止、错误或遗失的状况。

Description

射频频道决定与变换方法及其射频无线收发系统

技术领域

本发明涉及一种射频技术，尤其是指一种具有可以根据通讯状态而自动随机产生通讯频道的一种射频频道决定与变换方法及其射频无线收发系统。

背景技术

当同一空间内，有多人同时使用无线传输装置，便有可能出现频道碰撞的情形，且由于科技进步，周围的生活环境充斥着电脑、仪器、电缆线等设备，伴随而来的是各种电磁波的干扰，也因此造成无线传输装置在数据传输的过程中，会出现频道无法正常使用的情形，造成数据传递的停摆或接收错误。

为了避免信号干扰造成数据传递或者是接收的问题，常用技术如：中国台湾公告专利I23264所公开的一种单向多频式无线半自动搜频遥控装置的技术。在该技术中，该装置有一频道搜寻的机制，使用者通过触发该机制，便能够使发射端选定一个频道，将数据发送出去，而接收端通过扫瞄频道，亦即接收端一个一个频道做切换，测试是否有接收到数据，借此找寻发射端所使用的频道。倘若接收端没有成功接收到任何数据，使用者必须重新触发频道搜寻机制，而发射端会依顺序使用下个频道将数据发送出去，接收端再次扫瞄频道。

另外，又如美国公开专利US.Pub.No.20040133921所公开的一种射频输出频道设定装置，其利用人为手动的方式来设定改变通讯频道。当使用者根据需要按下特定的按键数秒之后，发射端便取得相对应的频道。此时，该接收端利用扫描频道的方式得知变更的频道，以接收由该发射端所发送的信号。

发明内容

本发明提供一种射频频道决定与变换方法，其具有防止数据遗失的自动跳频功能，与防止数据误接收的特殊编码，倘若使用者欲重新设定编码与频道，便会启动乱数选取频道机制与防止频道碰撞机制，又或者发生干扰使该频道不堪使用时(发射端会检视是否数据重传的次数超过设定值，接收端会检视是否超过预设的时间无数据接收)，便会进入自动跳频的功能，亦即本发明可在频道受到干扰的情形出现时，立即自动更换一组新的沟通频道(跳频)，并确保不会接收错误的数据。让使用者在使用的过程中，不会有数据接收停止、错误或遗失的状况。

本发明提供一种射频无线收发系统，其可让两个无线传输模块(发射端与接收端)之间相互沟通的频道自动随机产生，并且具有防止频道碰撞的功能，避免频道重复。接收端的无线传输模块更可以与一电子装置相连接，使发射端的无线传输模块可与该电子装置通讯进而产生互动。

在一实施例中，本发明提供一种射频频道决定方法，其包括有下列步骤：产生一乱数值；根据该乱数值决定一更新频道；以及将一射频无线发射装置的发射信号频道设定为该更新频道。

本发明提供一种射频频道决定方法，其包括有下列步骤：利用一射频无线发射装置以一通讯频道发出信号给一接收端；判断是否要变更该通讯频道，如果要变更该通讯频道则通知该接收端变更频道；接收到由该接收端所发的确认变换的信号后，以一射频频道决定方法决定出一更新频道；利用该更新频道发出信号与该接收端通讯。

本发明还提供一种射频无线收发系统，包括有一射频无线发射装置，该系统还具有：一第一射频模块，其根据一通讯频道发射一通讯信号；一第一微控制单元，具有：一乱数产生器，其产生一乱数；一第一处理器，其与该乱数产生器以及该第一射频模块电性连接，该第一处理器可根据该乱数进行自动频道变更以产生新的更新频道取代该通讯频道。

附图说明

图1A为本发明的射频频道决定方法实施例流程示意图；

图1B为乱数产生流程示意图；

图1C为决定该更新频道流程示意图；

图1D为频道与余数对应表示意图；

图2为本发明的一种射频无线收发系统实施例示意图；

图3A至图3C为本发明的射频频道变化方法流程示意图；

图4A与图4B分别为两台不同的射频无线发射装置的频道与识别编码对照表示意图；

图5为本发明的射频无线收发示意图。

其中，附图标记

2-射频频道决定方法

  20～22-步骤

      201～202-步骤

      210～212-步骤

3-射频无线收发系统

  30-射频无线发射装置

     301-第一射频模块

     3010-数据天线

     3011、3012-通知天线

 302-第一微控制单元

    3020-乱数产生器

    3021-第一处理器

    3022-存储单元

    3023-模拟/数字转换器

 303-电源

 304-周边输入元件

 305-计时器

31-射频无线接收装置

   311-第二射频模块

     3110-数据天线

     3111、3112-通知天线

 312-第二微控制单元

    3120-第二处理器

    3121-存储单元

 313-周边输入元件

 314-连接端口

  32-电子装置

4、5-射频频道变换方法

   400～412步骤

      4080～4084-步骤

   500～511步骤

具体实施方式

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

请参阅图1A所示，该图为本发明的射频频道决定方法实施例流程示意图。在本实施例中，该方法2包括有下列步骤：首先进行步骤20产生一乱数值。产生乱数的方式在常用技术中有很多种，本发明实施例的方式可见图1B所示。首先进行步骤201，决定一乱数种子。决定乱数种子的方式可以利用发射端(本实施例为一射频无线发射装置)内的电源所具有的电压值或者是计时元件所产生的时间信号来作为乱数种子。接着进行步骤202，根据该乱数种子产生该乱数值。

再回到图1A所示，当决定出该乱数值之后，再以步骤21根据该乱数值决定一更新频道。请参阅图1C所示，该图为决定该更新频道流程示意图。首先以步骤210决定一余数与频道关系对应表。该余数与频道关系对应表如图1D所示。例如本发明的射频无线发射装置可使用16个频道，其编号由0～15。而余数的决定则取决于除数的大小，因为本实施例可使用的频道有16个，因此除数值为16，而被除数则为乱数值的大小。另外，为了避免数据被其他接收端的装置误接收，本发明更具有对应于每一个频道可使用的一识别编码，如图1D所示。当数据由特定的频道发出时，发出的数据包(package)内的第一个比特组即为该数据编码，因此当数据包被解码时，接收端即可根据该识别编码判断是否为需要的信息。

再回到图1C所示，当决定出该对照表之后，接着以步骤211将该乱数值除以该射频无线发射装置可使用的频道总数以取其余数。最后，再以步骤212根据该余数与频道关系对应表找出对应该余数的频道。例如：根据步骤20所产生的乱数值为81，则将该81除以16之后所得到的余数为1。此时，再将余数1根据图1D所示的表，即可找到对应的频道编号(本实施例为频道1)以及频道专用的识别编码0x0B。再回到图1A所示，当决定出更新频道之后，再以步骤22将一射频无线发射装置的发射信号频道设定为该更新频道。

请参阅图2所示，该图为本发明的一种射频无线收发系统实施例示意图。该射频无线收发系统3具有一射频无线发射装置30以及一射频无线接收装置31。该射频无线发射装置30可发射射频通讯的信号而由该射频无线接收装置31所接收。一般而言，该射频无线发射装置30可为无线惯性感测滑鼠、无线惯性控制装置或者是其他利用射频进行通讯的装置。该射频无线发射装置30具有一第一射频模块301、一第一微控制单元302、一电源303以及一周边输入装置304。该第一射频模块301，其具有一数据天线3010以及至少一个通知天线3011与3012(附图中虽然显示多个，但实际上亦可以只有一个，其数量可根据实际需要而定)。该数据天线3010其对应到一个通讯频道，该数据天线3010可依该通讯频道发射数据信号；而该通知天线3011与3012其分别对应至一个通知频道，每一个通知天线3011与3012可于该通知频道下发射出一通知信号。

该第一微控制单元302与该第一射频模块301电性连接，该第一微控制单元302可控制该第一射频模块301发射信号。在本实施例中，该第一微控制单元302具有一乱数产生器3020，其可产生一乱数。该第一处理器3021，其与该乱数产生器3020以及该第一射频模块301电性连接，该第一处理器3021可根据该乱数进行自动频道变更以产生新的更新频道取代该通讯频道。在本实施例中，该乱数产生器3020内更具有一模拟/数字转换器3023(analog/digitconverter，ADC)，其与该电源303电性连接。该模拟/数字转换器3023可撷取该电源303的模拟电压值，并将其转换成数字信号以供该乱数产生器3020作为产生该乱数值的乱数种子。当然，在另一实施例中，该模拟/数字转换器3023亦可撷取计时器305的信号，同样转换成数字信号以供乱数产生器3020作为乱数种子产生乱数。该存储单元3022，为闪速存储器(FLASH)或者是一般的存储器(DRAM or SDRAM)等，但不以此为限。存储单元3022的作用在于提供记录该第一射频模块301发射信号所需的通讯频道、通知频道以及对应的辨识编码(可参阅图1D所示)。此外，该第一微控制单元302更耦接有一周边输入元件304，其可为按键或者是滚轮等元件。

该射频无线接收装置31则具有一第二射频模块311以及一第二微控制单元312。该第二射频模块311同样具有一数据天线3110以及至少一个通知天线3111与3112(附图中虽然显示多个，但实际上亦可以只有一个)。该数据天线3110其对应到一个通讯频道，该数据天线3110与3112可依该通讯频道接收由该射频无线发射装置30所发送的数据信号；而该通知天线3111与3112其分别对应至一个通知频道，每一个通知天线可在该通知频道下接收由该射频无线装置30所发出的出一通知信号。该第二微控制单元312与有一第二处理器3120与一存储单元3121。该控制器3120可对该第二射频模块311所接收的信号进行运算处理。该存储单元3121，为闪速存储器(FLASH)或者是一般的存储器(DRAM or SDRAM)等，但不以此为限。存储单元3121的作用在于提供记录该第二射频模块311接收信号所需的通讯频道、通知频道以及对应的辨识编码(可参阅图1D所示)。该第二微控制单元312更耦接有一周边输入元件313，其可为按键或者是滚轮等元件。该射频无线接收装置31更具有一连接端口314以与一外部电子装置32做电性连接。该电子装置32可为电脑、多媒体游戏主机或者是其他可与使用者互动的电子装置。

接下来说明本发明的射频频道变换方法，请参阅图3A至图3C所示，该图为本发明的射频频道变化方法流程示意图。在图2所示的系统结构下说明图3A至图3C的流程。其中，图3A代表着射频无线发射装置30的工作流程，其由该第一处理器3021负责执行，而图3B则代表射频无线接收装置31的工作流程，其由该第二处理器3120负责执行。首先参阅图3A与图3B所示，方法4由在步骤400开始，第一射频模块301中的数据天线3010利用存储单元3022内所储存的通讯频道发出信息信号。而在射频无线接收装置31侧的第二射频模块311则利用步骤500使用存储单元3121中所储存的编码与频道来接收由该第一射频模块301发射的信号。当系统3工作开始时，射频无线发射与接收装置30与31分别使用储存于存储单元3022与3121内部的编码与频道，假设数据传输的过程中，没有任何的干扰情形，使用者亦无要强制重新设定，此系统便持续使用存储单元一开始所记录的识别编码与频道。

步骤400之后，以步骤401判断是否重新更换通讯频道与识别编码。在本步骤中可以利用手动的方式来启动更换，如果没有的话则进行步骤402继续使用存储单元3022内所记录的通讯频道与识别编码。接着，再以步骤403判断通讯是否有中断。本步骤的判断方式为根据第二射频模块311是否有回传确收的认可信号(handshaking signal)，因为当第二射频模块311接收到信息之后，如果没有回复确收的认可信号，则第一处理器3021会判断与该射频无线接收装置31失去联系。当然，判断通讯中断的方式在常用技术中有很多种，并不以前述所举之例为限。如果没有中断现象，则回到步骤402。此时在图3B的方法5的流程也会在步骤501与502之间循环。

再回到图3A所示，反之如果有通讯中断的情况，则进行步骤404，根据在存储单元3022内所记录对应于通知天线3011使用的通知频道与对应的识别编码，以通知天线3011发出通知变换频道的通知信号。此时，参阅图3B所示，在射频无线接收装置31中，根据前述的步骤404第一射频模块301已经送出通知变更的信号，因此图3B的流程会进入至步骤503与504，并在步骤504中判断出接收到由第一射频模块301的通知天线3011所发出的通知信号，而进行步骤505利用对应的通知天线3111发出回应一认可信号(ACK)给射频无线发射装置30。

再回到图3A所示，利用步骤405判断当收到由第二射频模块311所发射的回应信号之后，则进行步骤408重新变更通讯频道。反之，如果没有收到回应信号，则代表通知天线3011所使用的通知频道无法与第二射频模块311通讯，因此可以步骤406先判断第一射频模块301内是否还有其他的通知天线(因为每一个通知天线对应一个通知频道)，在本实施例中，因为通知天线3011无法与射频无线接收装置31通讯，由于还有第二个通知天线3012，因此可以步骤407更换至通知天线3012进行通知射频无线接收装置31要变更通讯频道。当然如果还是无法收到由射频无线接收装置的回应，则再以步骤406看看有无可以使用的通知频道，如果没有则回到步骤402。

再回到步骤408进行变更通讯频道的程序，请参阅图3C所示，该图为本发明变更通讯频道的流程示意图。首先进行步骤4080启动乱数产生器3020的模拟/数字转换器3023(ADC)的功能。请参阅图2所示，在本步骤中，模拟/数字转换器3023撷取射频无线发射装置30内电源303的电压值。接着，以步骤4081将系统的模拟电压值转换为数字电压值，利用电压的不稳定性，取得一乱数种子(M)的来源。然后，再进行步骤4082，使乱数产生器3020内的乱数函式产生一随机的乱数值(R)。接着进行步骤4083，假设可选用的频道范围为0～N，则将此乱数值除以(N+1)取得0～N的余数。接着再以步骤4084，将此余数根据图1D的对应表即可对应出一频道值以及识别编码，其中该频道值即为要变更的一更新频道。

前述所谓产生新的识别编码是为了防止信号干扰，为了避免射频无线接收装置31接收到非对应频道所发出的信息，所以在射频无线发射装置30发出的每个数据封包前面皆有一特殊的编码。当射频无线接收装置31收到数据后，会先进行识别编码的比对，假使接收到数据的识别编码值与预设的编码值不一致时，便将数据舍弃不储存，假使识别编码比对无误，便将数据储存。请参阅图4A、图4B与图5所示，其中图4A与图4B该图分别为两台不同的射频无线发射装置30a与30b的对照表图；而图5则为本发明的射频无线收发系统示意图。由该图可以发现不同的频道对应到不同的识别编码。而图5中，本发明的通讯系统应用于电脑控制中，而该两台不同的射频无线发射装置30a与30b分别代表无线惯性感测装置，其可通过射频无线接收装置31与电脑通讯。当射频无线识别装置30a以及射频无线识别装置30b同时以频道1作为通讯频道时，因为其识别编码不同(分别为0x0B以及0x1B)，所以当射频无线接收装置在正常情况下是要接收射频无线发射装置30a的信号，如果误接收到射频无线识别装置30b所发出的信号时，由于识别编码不同，因此也不会造成数据错误接收的问题。

再回到图3A所示，步骤408决定出新的更新频道以及对应的识别编码之后，更可以进行步骤409，检查该更新频道是否有被使用以建立防止频道碰撞机制。本步骤检查的方式为射频无线发射装置30先以该更新频道作为收讯的频道，如果第一处理器3021判断该第一射频模块301在该更新频道下有收到任何数据，则代表该更新频道有其他装置在使用。因此会重新进行步骤408选择出新的更新频道。反之，如果没有收到任何数据，则代表该频道无任何装置使用，因此会以步骤410，以通知天线3011发出通知信号告知射频无线接收装置31频道变更的信息。再回到图3B所示，当射频无线接收装置31在步骤506中接收到由该射频无线发射装置30所发出的变更频道以及识别编码的信息之后，以步骤507回应确认的认可信号，再以步骤508将新的频道以及对应的识别编码储存于存储单元3121中，以供第二射频模块311接收数据时使用。

再回到图3A所示，当以步骤411判断收到了射频无线接收装置31所回应的信号时，即以步骤412，将更新频道与对应的识别编码储存于存储单元3022中以取代原本的通讯频道与识别编码，以供该射频无线发射装置30使用。前述的流程为当通讯中断时变更频道的流程，除此之外，使用者亦可以自行变更频道。请参阅图3A所示，在步骤401中如果使用者想要变更频道时，则会进入步骤404中，开始进入告知与频道决定的流程，亦即步骤404至412的程序，其系如前所述，在此不作赘述。

综合上述，本发明提供的射频频道决定与变换方法及其射频无线收发系统，具有防止数据遗失的自动跳频功能，与防止数据误接收的特殊编码，让使用者在使用的过程中，不会有数据接收停止、错误或遗失的状况。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (27)

1.一种射频频道决定方法，其特征在于，该方法包括有下列步骤：

产生一乱数值；

决定一余数与频道关系对应表，该余数与频道关系对应表中还包括有频道与识别编码的关系表，将该乱数值除以一射频无线发射装置可使用的频道总数以取其余数，根据该余数与频道关系对应表找出对应该余数的频道作为更新频道；以及

将该射频无线发射装置的发射信号频道设定为该更新频道；

射频无线接收装置通过该更新频道接收数据，该数据中包括识别编码，该射频无线接收装置舍弃识别编码与该更新频道对应的识别编码不一致的数据。

2.根据权利要求1所述的射频频道决定方法，其特征在于，该产生一乱数值的步骤还包括有下列步骤：

决定一乱数种子；以及

根据该乱数种子产生该乱数值。

3.根据权利要求2所述的射频频道决定方法，其特征在于，该乱数种子由该射频无线发射装置的一特征值来决定。

4.根据权利要求3所述的射频频道决定方法，其特征在于，该特征值为电压值以及时间值其中之一。

5.一种射频频道变换方法，其特征在于，该方法包括有下列步骤：

利用一射频无线发射装置以一通讯频道发出信号给一接收端；

判断是否要变更该通讯频道，如果要变更该通讯频道则通知该接收端变更频道；

接收到由该接收端所发的确认变换的信号后，以一射频频道决定方法决定出一更新频道；以及

利用该更新频道发出信号与该接收端通讯；

其中，该射频频道决定方法还包括有下列步骤：

产生一乱数值；

决定一余数与频道关系对应表，该余数与频道关系对应表中还包括有频道与识别编码的关系表，将该乱数值除以该射频无线发射装置可使用的频道总数以取其余数，根据该余数与频道关系对应表找出对应该余数的频道以作为更新频道；以及

将该射频无线发射装置的发射信号频道设定为该更新频道；

利用该更新频道发出信号与该接收端通讯的步骤进一步包括：该接收端舍弃所包括的识别编码与该更新频道对应的识别编码不一致的数据。

6.根据权利要求5所述的频道变换方法，其特征在于，该产生一乱数值的步骤还包括有下列步骤：

决定一乱数种子；以及

根据该乱数种子产生该乱数值。

7.根据权利要求6所述的频道变换方法，其特征在于，该乱数种子由该射频无线发射装置的一特征值来决定。

8.根据权利要求7所述的频道变换方法，其特征在于，该特征值为电压值以及时间值其中之一。

9.根据权利要求5所述的频道变换方法，其特征在于，判断是否要变更该通讯频道的方式为根据是否收到接收端的回应作为判断的依据。

10.根据权利要求5所述的频道变换方法，其特征在于，决定该更新频道之后还包括有检查该更新频道是否有被使用的一步骤。

11.根据权利要求10所述的频道变换方法，其特征在于，检查该更新频道是否有被使用之后还包括有下列步骤：

发出一通知信号给该接收端告知选定的更新频道；以及

如果有收到该接收端的回应则以该更新频道取代该通讯频道。

12.根据权利要求11所述的频道变换方法，其特征在于，该接收端在收到该通知信号时即更新接收的频道为该更新频道。

13.根据权利要求5所述的频道变换方法，其特征在于，该方法还包括有将该更新频道以及该更新频道所对应的一识别编码予以储存的步骤。

14.根据权利要求5所述的频道变换方法，其特征在于，该射频频道决定方法还可以决定对应该更新频道的一识别编码。

15.一种射频无线收发系统，包括有射频无线发射装置以及射频无线接收装置，其特征在于，该射频无线发射装置还具有：

一第一射频模块，其根据一通讯频道发射一通讯信号；以及

一第一微控制单元，具有：

一乱数产生器，其产生一乱数值；以及

一第一处理器，其与该乱数产生器以及该第一射频模块电性连接，该第一处理器可根据该乱数值进行自动频道变更以产生新的更新频道取代该通讯频道；

其中该第一处理器将该乱数值除以该射频无线发射装置可使用的频道总数以取其余数，再根据一余数与频道关系对应表找出对应该余数的频道以形成该更新频道，该余数与频道关系对应表中还包括有频道与识别编码的关系表；

射频无线接收装置通过该更新频道接收数据，该数据中包括识别编码，该射频无线接收装置舍弃识别编码与该更新频道对应的识别编码不一致的数据。

16.根据权利要求15所述的射频无线收发系统，其中该第一射频模块还具有：

一第一数据天线，其对应至该通讯频道以提供发射一数据信号；以及

至少一个第一通知天线，其分别对应至一通知频道，以发射一通知信号。

17.根据权利要求15所述的射频无线收发系统，其特征在于，该乱数产生器内还具有一模拟/数字转换器，其将一模拟信号源转换成一乱数种子给该乱数产生器。

18.根据权利要求17所述的射频无线收发系统，其特征在于，该模拟信号源为该射频无线发射装置的电压信号或时间信号。

19.根据权利要求15所述的射频无线收发系统，其特征在于，该第一微控制单元内还具有一第一存储单元以储存该通讯频道。

20.根据权利要求15所述的射频无线收发系统，其特征在于，该第一处理器还根据该更新频道决定一识别编码。

21.根据权利要求15所述的射频无线收发系统，其特征在于，该射频无线接收装置具有：

一第二射频模块，其根据所述通讯频道接收该通讯信号；以及

一第二微控制单元，其与该第二射频模块电性连接，第二微控制单元可接收该通讯信号予以解码得到一信息数据。

22.根据权利要求21所述的射频无线收发系统，其特征在于，该第二微控制单元内还具有一第二处理器以及一第二存储单元，该第二处理器提供处理该通讯信号，该第二存储单元提供储存该更新频道。

23.根据权利要求21所述的射频无线收发系统，其特征在于，其还具有一电子装置与该射频无线接收装置电性连接以接收该信息数据。

24.根据权利要求21所述的射频无线收发系统，其特征在于，该第二射频模块还包括有一数据天线以及至少一通知天线。

25.根据权利要求24所述的射频无线收发系统，其特征在于，该数据天线可依该通讯频道接收由该射频无线发射装置所发送的数据信号。

26.根据权利要求24所述的射频无线收发系统，其特征在于，该通知天线可在通知频道下接收由该射频无线发射装置所发出的一通知信号。

27.根据权利要求21所述的射频无线收发系统，其特征在于，该第二微控制单元还耦接有一周边输入元件，其为按键或者是滚轮。

Images