CN102036125B

CN102036125B - 便携式数字无线电团体导览系统

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Publication number: CN102036125B
Application number: CN 200910179126
Authority: CN
Inventors: 徐佳义
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2029-09-29
Also published as: CN102036125A

Abstract

本发明公开了一种便携式数字无线电团体导览系统，包括：一个主机以及至少一个子机，该主机和各子机间，以跳频展频无线电基带为物理层，具有相同的信道跳变顺序；所述主机和各子机间，构建有一个同步连接导向SCO链路，以及至少一个异步连接导向ACL链路；该同步连接导向链路是由一个同步下传语音信道及一个同步上传语音信道所组成，且该同步下传语音信道在前，同步上传语音信道紧接在后；该异步连接导向链路，是由至少一个能供主机对子机进行轮询的轮询信道及能供被轮询子机对主机进行响应的轮询响应信道所组成，且该轮询信道在前，轮询响应信道紧接在后。本发明突破了蓝牙技术的限制，实现了一个比较理想的团体导览系统需要具备的各种功能。

Description

便携式数字无线电团体导览系统

技术领域

本发明涉及广播通信技术领域，特别是涉及跳频展频无线电通信技术领域，尤其是一种便携式数字无线电团体导览系统，其具备实时语音广播和对话功能，并且能进行数据广播。

背景技术

在博物馆和美术馆中，经常会遇见导览员对一组团体访客进行导览解说的情形，导览员的声音经常会对其它的访客造成干扰。在一些户外的参观场所，例如：古迹现场，户外艺术装置等，导览员使用扩音器进行解说的情形，也是经常可见；如果有两组以上的参观团同时在现场，相互干扰的情形就更严重，令人困扰。簇拥在导览员身边的组员，也经常造成参观动线不顺畅的情形，在博物馆和美术馆环境中，这种干扰到别人的状况，显然是一种不文明的现象。因此，一些著名博物馆，规定团体访客必须使用耳机式的导览系统。

另外，对于导览员而言，经常重复相同的介绍内容，也是一件非常枯燥无趣的事，如果能将一些比较固定的参考性导览内容，以数据广播的方式传送给组员，由组员自行播放收听，导览员专注于介绍比较趣味性的导览内容和回答各别组员比较特别感兴趣的问题，则导览员的工作将更为生动，工作质量和工作效益能够得到提升。

为了改善上述干扰到别人的现象，以保障每一位访客的权益，维护博物馆和美术馆的文明秩序，并且提升导览员的工作质量和效益，显然需要借助于适当的导览系统。

现有的导览系统可以概略的区分为广播式导览系统与便携式导览系统，广播式导览系统是对全体参观人员进行集中式的导览，最简单的方式就是在局部区域，利用扩音器广播，导览内容循环播放，这样的导览方式实际上是很粗糙的，一般而言，只适合进行简略的介绍，而且访客无法拒绝收听，实质上经常是一种干扰。

为了避免对不需要收听的访客造成干扰，广播式导览系统也经常采用红外广播技术，访客在需要收听的时候，利用红外接收耳机，收听导览内容，红外广播式导览系统的导览内容，基本上仍然是集中式的导览。

对于需要针对各别项目作较详细导览说明的情形，便携式导览系统比较受欢迎，便携式导览系统是个人化的便携式装置，导览内容预先存入便携式导览装置。使用便携式导览系统时，访客可以依照自己的需要，根据现场展示物的代号，选择自己有兴趣的导览内容，世界上比较著名的博物馆和美术馆中，都提供便携式导览系统的服务。

各种导览方式中，导览员进行现场解说的导览方式，仍是最生动的导览方式，通过对话，可以使访客得到最佳的收获，通常，导览员的服务对象由一人到十几个人比较常见，有时人数也可能达到几十人，例如一班学生可能超过三十人。

现有的便携式团体导览系统，基本上是一种简化的无线电对讲系统(walkie-talkie)，导览员的便携装置具有发话功能，每一组员的便携装置具有接收功能。由于频道有限，这类团体导览系统，比较容易受到干扰，例如：在有效半径范围内，遇到另一个设定相同无线电频道的无线电对讲系统时，双方都会受到干扰，而且这类团体导览系统，不具备数字通信功能，不能传送数据文件。

综合而言，一个比较理想的团体导览系统，至少需要具备下列功能和效果：

1、导览员与每一组员，都有一台自己的手持移动装置，能利用耳机收听说明。

2、当导览员在进行导览时，组员不需要簇拥在导览员身边，不妨碍他人的行动。

3、当有多组的参观团体进行参观时，各参观团体导览系统之间，不会相互造成干扰。

4、组员能利用导览系统，向导览员提问，并能与导览员进行对话。

5、组员人数没有不合理的限制。

6、具有语音和数字广播传送能力，导览员可以选择用演说方式或语音数据文件传送方式，对组员广播，以提供导览服务。

7、低功耗，使用电池，能长时间工作。

8、低价位，使系统的设置、租用、维护各方面价格合理。

在现有技术中，IEEE 802.15.1个人局域网(PAN)技术，最接近前述的团体导览系统的要求，IEEE 802.15.1，2002规格与蓝牙(bluetooth)V1.1完全一致。IEEE 802.15.1个人局域网(下文中简称蓝牙)是一种跳频展频(Frequency Hopping Spread Spectrum，FHSS)无线电通信技术；跳频展频(FHSS)技术，最初是应用于军事通信领域，例如：鱼雷的导引，具有优异的抗干扰能力。

「蓝牙」则是跳频展频技术，在民生领域上的一种应用；现今的计算机周设装置、音响、电话、照相机，都已广泛采用蓝牙技术，蓝牙技术除了优异的抗干扰能力外，低能耗，低价位等特性，也是其广受欢迎的原因；另外，蓝牙技术也具有优异的语音和数字传输能力；综合而言，蓝牙技术最接近上述的团体导览系统性能要求。

蓝牙以2400MHz～2483.5MHZ电磁波频段为无线电传输媒介，全频段分为79个频宽为1MHz的信道(channel)(有些国家为23个信道)，利用较低的射频功率(1mW)和快速的频率跳变(Frequency Hopping，FH)，避免不同蓝牙装置之间的射频碰撞和干扰，蓝牙技术的有效距离一般是10米(较大功率模式有效距离可达100米)，频率跳变每秒1600次。

蓝牙技术的射频功率较低，其有效距离一般是在使用者的四周10米范围内，因此其形成的网络称为无线个人局域网络(Wireless Personal AreaNetwork，WPAN)，称为微微网(piconet)。

每一微微网(piconet)有一个主单元(master)和至少一个、至多7个从属单元(slave)，超出7个的从属单元，虽然仍然可以归属于该微微网(piconet)，但是必须进入停泊(PARK)状态，停泊状态的从属单元，只能与该微微网(piconet)保持频率同步，而不能进入连网(CONNECT)状态，必须要通过主单元的寻呼(PAGE)或停泊的从属单元的要求(REQUEST)，停泊(PARK)状态的从属单元才可以进入连网(CONNECT)状态，但是微微网(piconet)中的从属单元，若是已经达到满额，已经有7个从属单元，就必须先中止其中至少一个从属单元的连网(CONNECT)状态，新的从属单元才能加入连网，连网的单元才能进行实质的通信。微微网(piconet)是一种ad-hoc网络，具有无中心、自组织的能力。

建立微微网(piconet)的过程是一个主单元(master)和从属单元(slave)相互辨认及建立频率跳变同步的过程，建立连网状态的过程中，从属单元(slave)被主单元(master)赋与一个活动单元地址(AM_ADDR/ActiveMember ADDRess)，又名逻辑传输地址(LT_ADDR/Logical TransportADDRess)，各从属单元利用其活动单元地址(AM_ADDR)截取封包(packet)，连网状态的从属单元，在没有动作时可以进入节能状态，或脱离连网进入停泊(PARK)状态，停泊状态是微微网(piconet)最节能的状态。

进入停泊状态的从属单元，自动舍弃其活动单元地址(AM_ADDR)，但是会被主单元赋与一个新的停泊单元地址(PM_ADDR/Park MemberADDRess)，和一个新的接入要求地址(AR_ADDR/Aaccess RequestADDRess)。

活动单元地址(AM_ADDR)是由3个位构成，停泊单元地址(PM_ADDR)和接入要求地址(AR_ADDR)，各由8个位构成。

活动单元地址(AM_ADDR)、停泊单元地址(PM_ADDR)和接入要求地址(AR_ADDR)，都是暂时地址，会随着微微网(piconet)连网状态而自动变化，此外每一个蓝牙单元都具有一固定且唯一的身份识别码，称为蓝牙装置地址(BD_ADDR/Bluetooth device address)，蓝牙装置地址(BD_ADDR)由48位构成，具有重要的功能性作用。例如：每一微微网(piconet)的频率跳变(Frequency Hopping)顺序便是由主单元(master)的蓝牙装置地址(BD_ADDR)决定。

主单元(master)可以用停泊单元地址(PM_ADDR)或蓝牙装置地址(BD_ADDR)，对停泊(PARK)状态的单元，下达解除停泊(UNPARK)指令，回复其连网(CONNECT)状态。

微微网(piconet)有两种模式建立逻辑链路(logical link)，分别是传输数据(data)的异步连接导向链路(ACL/Asynchronous ConnectionLessoriented)(以下简称ACL链路)，支持封包交换(packet switch)，和传输语音(voice)的同步连接导向链路(SCO/Synchronous Connection Oriented)(以下简称SCO链路)与eSCO(extended SCO)，支持电路交换(circuitswitch)。

在建立SCO(包含eSCO)链路之前，必须先建立ACL链路；在建立ACL链路时，从属单元(slave)取得主单元(master)的蓝牙装置地址(BD_ADDR)和时钟相位数据，这些数据能利用跳频同步封包(FHS/Frequency Hop Synchronization)获得，从属单元(slave)依据主单元(master)的蓝牙装置地址(BD_ADDR)和时钟相位，建立与主单元一致的频率跳变顺序。

频率跳变顺序是蓝牙装置最重要的功能，频率跳变顺序完全同步的蓝牙装置，才能互相辨识进行通信，频率跳变顺序是由微微网(piconet)主单元(master)的蓝牙装置地址(BD_ADDR)和时钟相位决定。

因此，各子机取得主机的蓝牙装置地址(BD_ADDR)和时钟相位后，都能建立与主机一致的同步频率跳变顺序，形成一个通信网络；进入停泊(PARK)状态的蓝牙装置，便是利用此一特性，保持其与微微网(piconet)的关系。

蓝牙技术是一个仍在发展中的技术，例如：蓝牙V1.2对于V1.1中SCO链路不能重传的缺点，做了改进，增加了eSCO架构。但是蓝牙技术也有许多限制，例如：从属单元的数量受到限制，每一微微网(piconet)，其从属单元的数量，不能超过7个，其语音传输为点对点通信等，这些限制，使蓝牙技术无法满足前述团体导览系统的需求，必须寻求新的技术方案才能解决问题。

美国专利第US7336924号「Broadcast type service system usingbluetooth type radio network」和美国专利公开第US 20060116075A1号「Bluetooth broadcast data stream to multiple bluetooth mobile terminals 」，公开的技术方案，都是设法突破微微网(piconet)中从属单元数量不能超过7个的限制，以实现广播功能或类似广播的功能。

美国专利US7336924主要是利用一个「接收信息提供装置(RECEPTION INFORMATION PROVIDING DEVICE)」作为协调装置，「接收信息提供装置」先从发射端的蓝牙装置，取得接收其无线电信息时需要的设定数据，接收端的蓝牙装置欲接收发射端的无线电信息时，先从该「接收信息提供装置」取得进入接收状态的设定数据，接收端的蓝牙装置，完成接收状态的设定后，开始接收发射端的无线电信息。其目的是发射端的蓝牙装置，能对多于七个的蓝牙装置接收端，轮流提供信息服务，这样的系统只是一个类似广播的系统，不能提供实时语音广播，而且「接收信息提供装置」使系统复杂化，不适合作为手持移动式无线电系统。

美国专利公开号US2006/0116075A1(PCT/IB03/05461)公开的技术方案，基本上是一固定系统，利用至少一个基地蓝牙装置，将广播数据以数据流(data streaming)的方式传播出去，同时利用停泊(PARK)状态的从属单元，仍然能接收信标(beacon)封包的特性，使微微网(piconet)中的每一从属单元，包括停泊(PARK)状态的单元，继续接收数据流，但是基地蓝牙装置依照内建程序，适时解除停泊(PARK)单元的停泊状态，以避免发生定时器超时中断。此系统虽然能利用蓝牙装置，对多于七个的蓝牙从属单元进行广播，但是固定基地蓝牙装置，显然不能作为手持移动式无线电导览系统，而且其目的不是实时语音广播，从属单元与主单元间也不能进行对话。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于上述蓝牙技术的限制，本发明欲达到的目的是一种便携式数字无线电团体导览系统，以突破蓝牙技术的限制，实现前述的一个比较理想的团体导览系统需要具备的各种功能。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种便携式数字无线电团体导览系统，其具备实时语音广播和对话功能，包括：

一个主机以及至少一个子机，该主机和各子机间，以跳频展频无线电基带为物理层，具有相同的信道跳变顺序；

所述主机和各子机间，构建有一个同步连接导向(SCO)链路，各子机均设定相同的逻辑传输地址，接入该同步连接导向(SCO)链路；以及至少一个异步连接导向(ACL)链路，各子机均设定相同的逻辑传输地址，接入该至少一个异步连接导向(ACL)链路；

该同步连接导向链路是由一个同步下传语音信道及一个同步上传语音信道所组成，且该同步下传语音信道在前，同步上传语音信道紧接在后；

该同步下传语音信道是主机对子机的语音广播信道；

该同步上传语音信道是子机对主机的语音通话信道；

而该异步连接导向链路，是由至少一个能供主机对子机进行轮询的轮询信道及能供被轮询子机对主机进行响应的轮询响应信道所组成，且该轮询信道在前，轮询响应信道紧接在后；

该轮询信道是主机轮询监测子机是否要求发言的信道；

该轮询响应信道是子机响应主机轮询监测的信道。

上述方案中，所述异步连接导向链路的轮询信道与轮询响应信道是对称配置；

主机对子机进行轮询监测时，主机经由轮询信道以广播的方式发出轮询指令给全部子机，轮询指令中包含有一子机识别码，相应于该子机识别码的子机，必须响应，该子机经由紧接在轮询信道后的轮询响应信道立即响应；

主机依照响应次序辨识该子机，并将响应要求发言的子机排序；

排序中要求发言的该子机，被该主机通过同步下传语音信道，下达授权发言指令后，成为可通话的子机，可通话的子机根据主机下达的授权发言指令，改变同步连接导向链路的逻辑传输地址设定，取得同步上传语音信道的使用权。

上述方案中，所述主机是为上传语音的广播中继装置，能将可通话的子机上传的语音，经由主机的中继，由同步下传语音信道广播出去，可通话的子机和主机间的对话，对全体子机广播。

上述方案中，所述主机是为上传语音的广播中继装置，并且该主机还设置有一广播选择装置，该广播选择装置启动后，能将可通话的子机上传的语音，经由主机中继，由同步下传语音信道广播出去，可通话的子机和主机间的对话，对全体子机广播；

关闭广播选择装置，主机和可通话的子机间的对话，不被中继广播。

上述方案中，主机还设置有数据广播设施，通过所述异步连接导向链路，能将数据文件，以数据广播的方式，由主机对全部子机广播传送。

上述方案中，所述主机设置有存储器插口，以承接数据文件存储器。

上述方案中，所述便携式数字无线电团体导览系统，使用蓝牙基带技术，主机和各子机间建立有一个SCO同步语音链路，使用HV2每间隔四个时隙传送的模式，SCO同步语音链路占用两个时隙，剩余的两个ACL信道组成一个ACL异步数字链路；

所述各子机都设定相同的同步连接导向链路逻辑传输地址及相同的异步连接导向链路逻辑传输地址；

该同步连接导向链路的偶数时隙，是主机对子机的同步下传语音信道；

该同步连接导向链路的奇数时隙，是子机对主机的同步上传语音信道；

所述异步连接导向链路，是主机对子机进行轮询的链路；

该异步连接导向链路的偶数时隙，是主机对子机进行轮询的轮询信道；

该异步连接导向链路的奇数时隙，是子机对主机的轮询，进行响应的轮询响应信道。

上述方案中，所述便携式数字无线电团体导览系统，利用蓝牙基带技术，主机和各子机间建立有一个SCO同步语音链路，使用HV3每间隔六个时隙传送的模式，SCO同步语音链路占用两个时隙，其余的四个ACL信道组成两个ACL异步数字链路；

所述该异步连接导向链路，是主机对子机进行轮询的链路；

上述方案中，所述便携式数字无线电团体导览系统，启动系统设定程序进行系统构建时，系统设定程序将主机的蓝牙装置地址和时钟相位，传送给每一个欲与主机连接的子机；

系统设定程序同时赋予各子机相同的同步连接导向链路逻辑连接地址及相同的异步连接导向链路逻辑连接地址；

所述系统设定程序将各子机的蓝牙装置地址存储于主机中，系统设定程序还依顺序，赋与每一子机一个团体组员地址，该团体组员地址存储于各相对应的本子机和主机中，在主机中与主机取得的各子机的蓝牙装置地址，建立一一对应的系统关系列表。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、与目前市面上的传统团体导览系统比较，本发明使用跳频展频数字无线电技术，抗干扰能力强，语音质量高，而且能传输数据。

2、本发明能利用蓝牙基带技术为基础，在现有的蓝牙基带技术上，进行创新和扩充，目前，蓝牙系统已经是相当成熟的技术，特别是蓝牙的硬件价格，已经相当平稳，本发明可以分享蓝牙硬件的价格优势，达到低价位的目标，使本发明能普及化与实用化，符合经济原则。

3、对称配置的同步连接导向链路内的信道，在前的同步下传语音信道提供主机对子机进行语音广播的机制；紧接在后的同步上传语音信道，提供可通话的子机对主机进行语音对话的机制，其控制方法只涉及媒体接入控制(MAC，Medium Aeecss Control)，不牵涉硬件。

4、对称配置的异步连接导向链路内的信道，提供主机对子机进行轮询的机制；透过子机对轮询指令必须响应的机制，除了能持续监测子机是否要求发言外，也能监测子机的通讯状态。

5、与数字音频广播DAB(Digital Audio Broadcast)对比，本发明不仅是一个可移动数字音频广播系统DAB，还兼具实时双向对话功能，任一子机S都能与主机M进行对话，实现团体导览系统组员与导览员对话的功能。

6、主机中设置广播中继装置，能将可通话的子机和主机间的对话中继广播出去，与全体组员分享，以符合团体导览时的实际需求。

7、主机中还设置广播选择装置，让使用本发明团体导览系统的使用者，能依实际需要选择使用广播或单独对话。

8、透过异步连接导向链路，主机对全部子机能进行数据广播，传送数据文件，例如音频压缩文件，传送数据文件时，不影响主机的语音广播或与可通话的子机间的对话。

9、利用蓝牙为基础实施构建时，可以直接使用蓝牙的封包为HV2型的同步连接导向(SCO)链路，于主机与子机间构建出一个同步连接导向(SCO)链路及一个异步连接导向(ACL)链路。或直接使用蓝牙的封包为HV3型的蓝牙同步连接导向(SCO)链路，于主机与子机间，构建出一个同步连接导向(SCO)链路及两个异步连接导向(ACL)链路。

10、启动系统设定程序进行系统设定时，系统设定程序将主机的蓝牙装置地址和时钟相位，传送给每一子机成员，以建立同步的频率跳变顺序，且主机赋予每一子机相同的SCO链路和ACL链路的逻辑传输地址，使成为以主机为中心的实时语音广播系统，全部设定工作在启动系统设定程序时完成，电磁波环境比较单纯。

11、进行系统设定程序时，系统设定程序还分别依顺序赋予每一子机一个团体组员地址，可以作为各子机的第一识别码蓝牙装置地址以外的第二识别码，团体组员地址是一短地址，必要时有利于传输效率。

附图说明

图1：本发明的系统说明图。

图2：本发明封包格式示意图。

图3：本发明系统地址列表说明图。

图4：本发明SCO和ACL封包时序的第一实施例的示意图。

图5：本发明SCO和ACL封包时序的第二实施例的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

为了便于说明，本发明实施例将以蓝牙技术为基础进行比对，因此，蓝牙的技术规格文件，也是本发明说明书的参考文件。另一方面，虽然本发明可以在蓝牙的基础上进行构建，但是本发明并不限制于构建在蓝牙基础上。

为了具体呈现本发明的技术方案，下文实施例将用蓝牙为基础进行构建和说明，使用蓝牙术语，例如，为了行文顺畅，时隙和信道经常具有相同的意义。

以下依据图面所示的实施例详细说明如后：

如图1所示为本发明的系统说明图。图中揭示出，本发明一种便携式数字无线电团体导览系统的应用情形，在一个展厅Z中，同时有两个参观团体使用本发明的便携式数字无线电团体导览系统(下文简称团体导览系统)，分别为团体导览系统100和团体导览系统200，每一系统各有一个由导览员持用的主机M及由若干组员持用的子机S。团体导览系统100的主机M为M 100，团体导览系统200的主机M为M 200；

团体导览系统100和200是以跳频展频(FHSS，Frequency HoppingSpread Spectrum)无线电基带为物理层的数字无线电系统；每一团体导览系统包括一个主机M以及至少一个子机S；图1中主机M 100有5个子机S，其为S101、S102、S103、S104、S105；主机M 200有8个子机S，其为S201、S202、S203、S204、S205、S206、S207、S208；

所述主机M和子机S都是手持可移动装置；

同时参见图4，其中，所述的同步连接导向链路，简称为SCO；异步连接导向链路，简称为ACL。

所述主机M和各子机S间，构建有一个相同的同步连接导向链路SCO及一个相同的异步连接导向链路ACL；

而该同步连接导向链路SCO是由一个同步下传语音信道A及一个同步上传语音信道C所组成，且该同步下传语音信道A在前，同步上传语音信道C紧接在后；

该同步下传语音信道A是主机M对子机S的语音广播信道；

该同步上传语音信道C是子机S对主机M的语音通话信道；

而该异步连接导向链路ACL，是由一个能供主机M对子机S进行轮询的轮询信道B1及一个子机S对主机M的轮询进行响应的轮询响应信道B2所组成，且该轮询信道B1在前，轮询响应信道B2紧接在后；

该主机M透过轮询信道B1，轮询各子机S是否要求发言，被轮询的子机S则经由轮询响应信道，把响应信息上传给主机M，当要求发言的子机S响应肯定信息，且回应肯定信息的子机S，被该主机M授权后，便成为可通话的子机，该可通话的子机取得同步上传语音通话信道C的使用权，同步上传语音通话信道C，只对该可通话的子机开通，且同一时间内只有一个子机S可通话。

所述异步连接导向链路ACL内的信道，是呈对称配置；

而所述主机M对子机S进行轮询时，主机M所发出经由轮询信道B1传给子机S的轮询信息内，具有一子机识别码SC，被轮询且相应于该子机识别码SC的子机S必须响应，子机S依序经由轮询响应信道B2，将响应信息上传给主机M。

如图1所示，使用本发明的各团体组员，可以自由行动，不必围绕在导览员身边，导览员利用各自的主机(M100、M200)，对组员持用的子机S进行实时语音广播，如图1中同步下传语音信道A所示，当组员不在导览员身边，如子机S201，也能听到导览员的解说；导览员除了能对组员进行实时语音广播外，也能利用主机M对组员持用的各子机S进行数据广播，如图1中异步连接导向链路B(亦即图4中的ACL)所示；利用数据广播，导览员可以将预先准备好的音频压缩文件，例如：符合ISO-MPEG-1LayerIII(ISO11172-3)(习称MP3)标准的音频压缩文件，传送给组员持用的子机S，各子机S能边接收边播放收听，或是将接收到的音频压缩文件，储存起来，随后再自行播放收听。

前述ISO-MPEG-1Layer III(MP3)标准，最初是为了数字音频广播(DAB/Digital Audio Broadcast)，而从1987年开始发展的音频压缩技术，能将音频压缩至12比1而仍保持CD的音质，很适合音频数字广播，若是只有电话语音(2.5kHz)，则能压缩至96比1。

虽然语音导览是提供导览服务的主要方式，但是图像和影片也是很有帮助信息，因此前述数据广播并不限制为音频数字广播，也可以传送图像或影片数据文件，当数据广播包含传送图像和影片数据文件时，主机M和子机S自然必须具备适当的显示装置。

再者，主机(M100、M200)具有一存储器插口(未揭示)，以承接预先准备好的存储器(未揭示)；每一团体导览系统(100、200)中的组员，能随时利用持用的子机S，向相应导览员所持用的主机(M100、M200)，发出对话要求，如图1所示持用子机S105、S206的组员，要求对话并经导览员藉由主机(M100、M200)授权后，持有该子机S105、S206的组员，便能与导览员透过同步连接导向链路中的同步上传语音通话信道C，开始对话。

如果同时有多人要求通讯对话时，主机M依照子机S发出对话要求时的先后顺序，将子机排序，经导览员依序授权，被授权的子机开始对话。

主机M是通过同步下传语音信道A，以数据封包对排序中要求发言的该子机S下达授权指令，被授权的子机成为可通话的子机，可通话的子机根据主机M下达的授权指令，改变同步连接导向链路的逻辑接入设定，取得同步上传语音信道C的使用权。

如图2所示，是蓝牙封包格式示意图，蓝牙传输是以时隙(slot)10为一基本单位，一个时隙间隔时间T为625微秒(μs)，每一个时隙就是一个信道；每一个时隙每次传送一个封包(packet)，蓝牙封包由三部分组成，分别是接入识别码(access code)1、封包标头(packet header)2和酬载(payload)3。

接入识别码1有68或72位，封包标头2有54位，酬载3有0～2745位。

接入识别码1是由4个位的前同步码(preamble)11、64个位的同步码(sync word)12和4个位的尾同步码(trailer)13组成，接入识别码1使蓝牙装置能辨识自己的微微网(piconet)；封包标头(packet header)2使蓝牙装置，能截取自己的封包，封包标头2中，具有3个位的活动单元地址(AM_ADDR)21又名逻辑传输地址，4个位的封包型式(type)码22，3个位的旗标(flag)23、24、25，分别为flow 23、ARQN 24、SEQN 25，和8个位的封包标头侦错码HEC 26组成，封包标头具有1/3前向纠错(Forward Error Correction，FEC)功能，因此全长有54位；酬载(payload)3是信息内容。

SCO链路和ACL链路各有专用的封包型式(type)，有四种控制用封包通用于SCO链路和ACL链路，它们是：ID、NULL、POLL、FHS封包。

ID封包只有接入识别码(access code)1做为信号传递用。

NULL封包只有接入识别码(access code)1和封包标头(packetheader)2，用来传送封包标头中与控制相关的信息。

POLL封包也只有接入识别码(access code)1和封包标头(packetheader)2供主单元强制从属单元响应。

FHS是跳频同步(FH-Synchronization)封包，用来交换蓝牙装置地址(BD_ADDR)和时钟相位。

封包至少包含接入识别码(access code)1，每一封包占用一个时隙(slot)10，每一个时隙的时间间隔T为625微秒(μs)，时隙10显示的就是信道，蓝牙频率跳变每秒1600次，亦即每秒有1600个时隙，主单元(master)只能在偶数时隙传送，从属单元(slave)只能在其受信偶数时隙的次一奇数时隙传送，是一种时分双工TDD(Time Division Duplex)通信。

蓝牙的SCO链路的语音通信，具有电话语音质量(64Kbps)，有四种型式的语音专用封包，分别为HV1、HV2、HV3、DV。

四种型式都是对称的传输，每次传送都是一个时隙，另外，单时隙DM1型数据封包，是在SCO链路和ACL链路中都能使用的数据封包型，DM1型数据封包占用一个时隙。

HV1语音专用封包，每间隔两个时隙传送一次，HV2语音专用封包，每间隔四个时隙传送一次，HV3语音专用封包，每间隔六个时隙传送一次，DV是语音和数据封包，能同时传送语音和数据。

SCO链路会将使用的时隙，预订保留下来，因此SCO链路被视为电路交换(circuit switch)链路。SCO链路建立完成后，随时直接通信，不需要再轮询。每一主单元对同一从属单元或不同的三个从属单元，能同时建立三个SCO链路。

建立SCO链路前，必须先建立ACL链路，建立SCO链路后，如有多余的ACL链路，则能用来对任一从属单元进行ACL数字通信，包括已建立SCO链路的从属单元，主单元对同一从属单元只能有一个ACL链路。

建立ACL链路时，主单元(主机)赋与从属单元(子机)一个活动单元地址(AM_ADDR)，主单元(主机)自己没有活动单元地址(AM_ADDR)，活动单元地址(AM_ADDR)是由三个位构成，其中b000保留给广播专用，所以蓝牙最多只能有七个从属单元(子机)，广播时从属单元(子机)禁止回传。

蓝牙的SCO链路，只能提供点对点的连系，因此蓝牙的SCO链路没有广播功能，而且最多只能有三个SCO链路。ACL链路最多也只能有七个从属单元，因此，蓝牙技术也无法利用ACL链路提供多于七个单元的广播式服务。

前述专利文献公开的技术方案，便是为了突破蓝牙技术最多只能有七个从属单元的限制，以实现广播功能，但是其技术方案如前述，显然不能满足团体导览系统便携式实时语音广播的要求。

如前文所述，蓝牙建立微微网(piconet)的过程是一个主单元(master)和从属单元(slave)相互辨认及建立频率跳变同步的过程，建立连网的过程中，每一个从属单元被主单元赋与一个活动单元地址(AM_ADDR)，活动单元地址(AM_ADDR)是一个逻辑地址。

图3是本发明系统地址列表说明图。图中揭示，启动系统设定程序时，主机M会将自己的蓝牙装置地址(BD_ADDR)和时钟相位，传送给每一个欲与主机M连接的子机S成员，以建立同步的频率跳变顺序，且主机M同时赋与各子机S一相同的活动单元地址(AM_ADDR)，以供在主机M和每一个子机S间，构建一个相同的同步连接导向链路及至少一个相同的异步连接导向链路；

进行系统设定程序时，主机M还会依次序，赋与每一子机S一个在该系统中唯一的团体组员地址(GM_ADDR)，并且主机M亦同时取得各子机S的蓝牙装置地址，主机M会将每一子机S的蓝牙装置地址(BD_ADDR)及团体组员地址(GM_ADDR)，一一对应，存储于主机中，所述该团体组员地址(GM_ADDR)是8位地址，除了存储于主机中，也存储于本子机中，主机对子机进行轮询时，依团体组员地址(GM_ADDR)顺序，逐一轮询。

团体组员地址(GM_ADDR)对应于蓝牙的停泊单元地址(PM_ADDR)，是8位地址，因此当使用本发明时，每一团体最多能够有255个组员，对一组参观团体而言，显然这是太大的数字，因此组员人数实际上是不受限制的。

团体组员地址(GM_ADDR)，是一短地址，有利于提高通信效率，因此子机也存储有自己的团体组员地址(GM_ADDR)，团体组员地址(GM_ADDR)成为第一子机识别码蓝牙装置地址(BD_ADDR)以外的第二子机识别码，主机M对各子机S下达指令时，能使用子机的蓝牙装置地址(BD_ADDR)或团体组员地址(GM_ADDR)区分各子机。

综上所述，当主机与子机，完成启动系统设定程序后主机M赋与每一子机S的一个短地址，也就是团体组员地址(GM_ADDR)，主要是存储于主机M中，在主机M对子机S下达轮询指令时，便于排序；如图3所示每一子机S中存储主机M的蓝牙装置地址(BD_ADDR)和本子机的团体组员地址(GM_ADDR)；实际上主机M依据团体组员地址(GM_ADDR)，便足以完成工作，因为主机M是依据团体组员地址(GM_ADDR)顺序进行轮询，每一子机存储自己的团体组员地址(GM_ADDR)即可辨别属于自己的指令，主机M不必要存储每一子机S的蓝牙装置地址(BD_ADDR)。

如图4所示为本发明第一实施例的SCO和ACL封包时序示意图。图中揭示出，所述主机M和各子机S间，利用蓝牙基带技术，构建有相同的SCO链路及相同的ACL链路。

图4所示SCO链路，其封包类型为使用HV2型，每间隔四个时隙传送的模式，前两个时隙组成一个SCO链路，其余的后两个时隙组成一个ACL链路。

各子机S都设定相同的SCO链路及相同的ACL链路逻辑接入地址；而该SCO链路的偶数时隙，是主机M对子机S的同步下传语音信道A；又该SCO链路的奇数时隙，是子机S对主机M的同步上传语音信道C。

该ACL链路，是主机对子机进行轮询的链路；而该ACL链路的偶数时隙是主机对子机进行轮询的轮询信道B1；又该ACL链路的奇数时隙，是子机对主机的轮询，进行响应的轮询响应信道B2。

第一实施例中，只有一个SCO链路，使用HV2每间隔四个时隙传送的模式。HV2封包具有2/3前向纠错(Forward Error Correction，FEC)功能，抗干扰能力较强。

SCO链路的奇数时隙，是被指定发话的子机的同步上传语音信道，平时保持静音，只有在被指定的子机取得发话权后才能使用。

其余两个时隙所组成的ACL链路，其功能为供主机发出轮询封包，监测各子机是否请求发言，或供作数字广播下传语音压缩文件(如MP3)的用途。

主机M发送SCO语音广播封包时，各子机S均能收听语音广播，如图4中斜线三角形所示，但是各子机S此时均是处于禁止响应的设定状态，亦即主机M语音广播时，各子机S禁止使用SCO链路的奇数时隙回传，SCO链路奇数时隙，保持静音。

主机M利用ACL链路，依团体组员地址(GM_ADDR)顺序对各子机S发出轮询封包，轮询信息内，具有-子机识别码SC，进行点名式的轮询，以监测各子机S是否要求发言，图4中有五个子机(S1、S2、S3、S4、S5)，被点名的子机S，如图4中空三角形所示，会立即在次一时隙中，做出响应，例如：回传一ID封包，如果主机M没有实时收到响应封包，主机M可以假设该子机S离队太远，在下一次轮询该子机S时，增强发射功率，如果有子机S要求发言，例如图4中，子机S3在时间点X处，按下要求发言装置(图中未示)，则子机S3在被点名轮询时，会回传要求发言信息，例如：回传一NULL封包。

主机M收到子机S3要求发言信息后，当导览员于时间点Y处，允许该子机S3发言时，主机M会利用SCO链路的偶数时隙，对该被指定的子机S3，发出发言许可指令，指令是以广播的方式发送，发送DM1型封包给全部子机S，指令中载有被指定的子机S3的团体组员地址(GM_ADDR)或蓝牙装置地址(BD_ADDR)，如图4中反斜线三角形所示，该被指定团体组员地址(GM_ADDR)或蓝牙装置地址(BD_ADDR)的子机S3，收到发言许可指令后，会解除禁止使用SCO链路奇数时隙的设定，响应确认，例如：回传一个DM1型封包，该被指定地址的子机S3，并根据收到的指令，设定一新的活动单元地址(AM_ADDR)，例如b111，主机M收到确认响应后，将SCO封包的封包标头中的活动单元地址(AM_ADDR)，也设定为b111，完成可通话的子机S3与主机M，在SCO链路中的逻辑连系。

该被指定的可通话的子机S3与主机M，利用新设定的活动单元地址(AM_ADDR)，进行单独对话，图4中SCO链路中的网线部分显示的便是可通话的子机S3与主机M单独对话的情形。

与此同时主机M继续利用ACL链路，监测其余各子机S是否要求发言，并把要求发言的子机S的身份识别码，依其先后顺序，排序等待授权。

另外，导览员所使用的主机M，能随时终止该被指定子机S3的对话设定，回复该被指定子机S3的原活动单元地址(AM_ADDR)设定，以终止对话。

主机M设置有广播中继装置(图中未示)，能将可通话的子机S3上传的语音，经由主机M的中继，经由同步下传语音信道A广播出去，可通话的子机S3和主机M间的对话，对全体子机S广播。

主机M上还设置有广播选择装置(图中未示)，如果导览员启动广播选择装置，则导览员与该可通话的子机S3的对话，就能通过主机M中继广播出去。

如果导览员关闭广播选择装置，则导览员与该可通话的子机，能通过SCO链路，单独对话。

单独对话时，其它子机S虽然仍然是处于接入SCO链路的状态，但是并不能滤取信息，因此主机M发出的语音封包，只能被该可通话的子机S截收，其余子机S无法收听。

图4中显示的是关闭广播选择装置的情形，于时间点Y处，导览员授权子机S3成为可通话的子机后，只有主机M与子机S3能对话。

导览员启动主机M的广播装置时，因为可通话的子机S3，只能用SCO链路的奇数时隙，将语音上传给主机，可通话的子机S3只能在奇数时隙发话，主机M(亦即导览员)也是在此时隙，接收可通话的子机S3所上传的语音，如果要将可通话的子机S3、其所上传的语音广播出去，主机M必须将可通话的子机S3、其上传给主机M的语音，延迟参个时隙，在下一个SCO链路的偶数时隙广播出去，此时主机M的功能，类似中继器。

为了避免相互干扰，主机M中设置有一自动切换装置(未揭示)，启动广播装置后，主机M的语音优先广播，主机M不发话时，便会自动转播接收到的可通话子机S3的语音。

启动广播装置时，语音封包的封包标头中的flow位(封包标头第八位)，可以用来区别该语音封包，是主机M发话语音或中继转播的子机S3的语音，例如：主机M发话语音时、flow位设定为b1，中继转播的子机S3语音时、flow位设定为b0，可通话的子机S3依据flow位的状态，分辨接收到的语音封包，当接收到的语音封包，是主机M中继而来的自己的语音时，子机S3自动切断耳机输出，以避免产生回音的问题。

选择广播功能时，广播内容由主机M中的音控开关(图中未示)决定，主机M的语音，优先广播，主机M在子机S3发话的奇数时隙，收听可通话子机S3的语音，而可通话的子机S3，只能经由广播收听导览员的语音，听不到自己的声音。

导览员启动广播装置时，主机M传送出去的封包的封包标头中的活动单元地址(AM_ADDR)，设定为b000，全部子机(S)都能截取信息收听。关闭广播装置时，封包的封包标头中的活动单元地址(AM_ADDR)，设定为与被指定可通话的子机S3一样的新的活动单元地址(AM_ADDR)指定值，只让可通话的子机S3能截取信息。

如图5所示为本发明第二实施例的SCO和ACL封包时序示意图。图中揭示出，所述主机M和子机S间，利用蓝牙基带技术，构建有一个相同的SCO链路及两个相同的ACL链路；

该SCO链路，使用HV3型封包，每间隔六个时隙传送的模式，前两个时隙组成一个SCO链路，其余的后四个时隙组成两个ACL链路。

各子机S都设定相同的SCO链路及相同的ACL链路的逻辑接入地址；而该SCO链路的偶数时隙，是主机M对子机S的同步下传语音信道A；又该SCO的奇数时隙，是子机S对主机M的同步上传语音信道C。

该两个ACL链路，是主机M对子机S进行轮询的链路；而该两个ACL链路的偶数时隙，是主机M对各子机S进行轮询的轮询信道；又该两个ACL链路的奇数时隙，是各子机S对主机M的轮询，进行响应的轮询响应信道。

第二实施例中，两个ACL链路，都能用来进行轮询和数据广播，轮询和数据广播可以交互轮流进行，也能同时分路进行。

第二实施例与第一实施例的差异在于，第二实施例的SCO链路的HV3型封包，没有前向纠错(FEC)功能，抗干扰能力较弱，但是两个ACL链路有比较多的ACL链路使用弹性。

相同于第一实施例，主机M上设置有广播选择装置(图中未示)，如果导览员关闭广播选择装置，则导览员与该可通话的子机S3组员，通过SCO链路单独对话。

其单独对话的机制，与第一实施例相同，利用将被指定可通话的子机S3的活动单元地址(AM_ADDR)，设定为b111，主机M发送SCO链路封包时，封包标头中的活动单元地址(AM_ADDR)也设定为b111，完成可通话的子机S3与主机M的单独对话的逻辑连系机制。

不同处在于，启动广播装置后，主机M将收到的可通话的子机语音信息暂存起来，延迟五个时隙后，在次一SCO链路的偶数时隙广播出去。图5中SCO链路黑色部分显示的是启动广播装置后，可通话的子机S3语音信息，延迟五个时隙后广播出去的情形。

图5中显示有五个子机(S1、S2、S3、S4、S5)，被点名的子机S，如图5中空三角形所示，立即在次一时隙做出响应，例如：回传一ID封包。如果有子机S要求发言，例如图5中子机S3在时间点X处，按下要求发言按键(图中未示)，则子机S3在被点名轮询时，会回传一要求发言的信息，例如：回传一NULL封包。

主机M收到要求发言信息后，当导览员于时间点Y处，允许该子机S3发言时，主机M利用SCO链路的偶数时隙，对该被指定的子机S3，发出DM1型信息包发言许可指令，图5中反斜线所示。

图5中的主机M，在时间点R处，启动了广播选择装置(图中未示)，因此在时间点Y，子机S3被指定允许发言后，子机S3的语音，会被主机M中继广播出去，图5中子机S3的语音被延迟5个时隙后广播出去，但是与第一实施例的机制相同，子机S3听不到自己的声音。

上述实施例能都是利用蓝牙个人局域网的跳频展频基带技术，主机M与各子机S间包含一个传输语音(voice)的SCO链路和至少一个传输数据(data)的ACL链路。

其特征在于，所述传输语音的链路和传输数据的链路，在启动时，都设定为主机M对各子机S的广播链路，主机M利用SCO链路，对各子机进行实时语音广播，同时利用ACL链路对各子机进行点名式轮询监测，轮询监测各子机是否要求发言。

对要求发言的子机，主机利用SCO链路，发出DM1型信息包许可发言指令，被许可发言的子机，依照指令取得-新的SCO链路的活动单元地址(AM_ADDR)，完成可通话子机与主机对话的逻辑连系机制。

利用ACL链路数据广播功能，导览员还可以将预先准备好的语音压缩文件(如：MP3)，通过ACL链路广播传送给全部组员持用的子机，让组员自行播放收听，利用ACL链路进行数据广播时语音信道不受影响，但是使用ACL链路进行数据广播时主机停止发出轮询封包，数据广播完成后，主机会自动回复继续发出轮询封包。

数据广播和轮询，也可以设计为交互进行；在第二实施例中，因为有两个ACL链路，所以数据广播和轮询能分别同时进行。

另一方面，利用ACL链路数据广播的语音压缩文件，并不限制为MP3文件，类似的压缩文件种类繁多。数据广播的文件，也能是图像或影片的数据文件。

综上所述能，本发明技术方案具体实现了前文中所述的一个比较理想的团体导览系统需要具备的性能，相较于习知团体导览系统，本发明更具有实用性、功效性与产业利用性。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种便携式数字无线电团体导览系统，其具备实时语音广播和对话功能，其特征在于，包括：

所述主机和各子机间，构建有一个同步连接导向SCO链路，各子机均设定相同的逻辑传输地址，接入该SCO链路；以及至少一个异步连接导向ACL链路，各子机均设定相同的逻辑传输地址，接入该至少一个ACL链路；

该同步下传语音信道是主机对子机的语音广播信道；

该同步上传语音信道是子机对主机的语音通话信道；

该轮询信道是主机轮询监测子机是否要求发言的信道；

该轮询响应信道是子机响应主机轮询监测的信道；

其中，所述异步连接导向链路的轮询信道与轮询响应信道是对称配置；

2.根据权利要求1所述的便携式数字无线电团体导览系统，其特征在于：所述主机是为上传语音的广播中继装置，能将可通话的子机上传的语音，经由主机的中继，由同步下传语音信道广播出去，可通话的子机和主机间的对话，对全体子机广播。

3.根据权利要求1所述的便携式数字无线电团体导览系统，其特征在于：所述主机是为上传语音的广播中继装置，并且该主机还设置有一广播选择装置，该广播选择装置启动后，能将可通话的子机上传的语音，经由主机中继，由同步下传语音信道广播出去，可通话的子机和主机间的对话，对全体子机广播；

4.根据权利要求1所述的便携式数字无线电团体导览系统，其特征在于：主机还设置有数据广播设施，通过所述异步连接导向链路，能将数据文件，以数据广播的方式，由主机对全部子机广播传送。

5.根据权利要求1所述的便携式数字无线电团体导览系统，其特征在于：所述主机设置有存储器插口，以承接数据文件存储器。

6.根据权利要求1所述的便携式数字无线电团体导览系统，其特征在于：所述便携式数字无线电团体导览系统，使用蓝牙基带技术，主机和各子机间建立有一个SCO同步语音链路，使用HV2每间隔四个时隙传送的模式，SCO同步语音链路占用两个时隙，剩余的两个ACL信道组成一个ACL异步数字链路；

所述异步连接导向链路，是主机对子机进行轮询的链路；

7.根据权利要求1所述的便携式数字无线电团体导览系统，其特征在于：所述便携式数字无线电团体导览系统，利用蓝牙基带技术，主机和各子机间建立有一个SCO同步语音链路，使用HV3每间隔六个时隙传送的模式，SCO同步语音链路占用两个时隙，其余的四个ACL信道组成两个ACL异步数字链路；

所述该异步连接导向链路，是主机对子机进行轮询的链路；

8.根据权利要求1所述的便携式数字无线电团体导览系统，其特征在于：所述便携式数字无线电团体导览系统，启动系统设定程序进行系统构建时，系统设定程序将主机的蓝牙装置地址和时钟相位，传送给每一个欲与主机连接的子机；

所述系统设定程序将各子机的蓝牙装置地址存储于主机中，系统设定程序还依顺序，赋与每一子机一个团体组员地址，该团体组员地址存储于各相对应的本子机和主机中，在主机中各子机的团体组员地址与各子机的蓝牙装置地址，建立一一对应的系统关系列表。