CN1105370C - 与10基t以太网兼容的无信通信的方法和收发信机及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供与10BASE-T以太网兼容的无线通信的方法(200)、收发信机(100)和系统(900)。在收发信机中，在半双工系统中的缺席检测器接收发送的信号，确定发送信号的不存在和传送该不存在到激活检测器，以便区分反射信号和接收信号。激活检测器接收该接收信号和确定该接收信号不存在的操作时间信号。

Description

与10基T以太网兼容的 无线通信的方法和收发信机及系统
本发明涉及10BASE-T以太网，特别涉及无线10BASE-T以太网。
自从1990年以来，由IEEE(电气与电子工程师协会)标准802.310BASE-T(10Mb/s基带传输绞线对接线的缩写)规定的有线局域网已迅速地变得引人注目了。它除了广泛地应用在新的设施中以外，在很多情况下，它已替代了早期的同轴电缆以太网和令牌环设施。10BASE-T设施的数量已经很大而且还在继续迅速增长。
诸多10BASE-T网络站各自经过双工未屏蔽的绞线对电缆连接到一个中继器。该中继器从一个站接收已发送的信号并且将其转发到所有其它站的接收机。这个拓扑易于变化和易于确定故障位置，而且未屏蔽的绞线对电缆价廉和容易与电话接线共同安装。基本设计的十六端口中继器可容易由小的商行提供。局域网中继器也可接到大城市区域网、宽域网、计算机互连网(Internet)和建议的“信息高速公路”。
在1993年以前，连接到10BASE-T网络的大多数站是桌上个人计算机；但是，便携计算设备装备符合PCMCIA标准的接入槽(slot)已变得越来越普遍了，该标准可接受信用卡大小的10BASE-T适配器。便携计算设备的用户可从用于延伸10BASE-T网络来建立通信尤其是在桌上的与便携的计算机之间或者与有线网络的公共任务的合作者之间的通信的装置(means)中得到明显的好处。两个10BASE-T站可使用交叉连接电缆形成一个“网络”，其中第一站的发射机接到第二站的接收机，反之亦然。但是，由于n个站要求[n/2]·[n-1]双工绞线对电缆，故多个站尤其是网络以这种方式连接是不实际的。
现有技术包括各种IR(即红外线)和RF(即射频)系统。现有技术的IR系统由于调制技术的选择或接收机设计的限制而被限制到小于10Mb/s，或者说，现已表明构成便携计算机的合作网络是困难的和不可能的。现有技术RF系统或由于频谱可用性而被限制在比10Mb/s更小，或被设计得用于固定安装和交流供电操作。
10BASE-T网络延伸的环境是本地的，这使范围和覆盖要求最小化，也可以是可能的“隐藏”站。为此，IR光学的频率或微波射频适合于利用通/断键控调制传递以太网信号。通/断键控调制是频谱有效的，且容易产生及检测。IR光接收机中的信号发射可采用一个和多个发光二极管，诸如Stanley Electric有限公司的DN304或激光二极管，而微波RF发射机中的信号发射可采用在律则强制速度检测器(law-enforcement speeddetector)中使用的那种类型的耿氏(Gunn)二极管。IR光接收机中的信号检测可采用一个或多个光电二极管，而微波RF接收机中的信号检测可采用肖特基势垒二极管。利用IR光信号发送的信息是固有地保密的和抗干扰的，因为大多数的建筑材料是遮光材料。另外，IR光信号的产生不要求许可，而且安全的和国际的频谱规则问题也避免了。
由IEEE 802.3以太网标准规定的CSMA/CD或具有冲突检测的载波检测多址访问协议通过迅速中断包含在冲突中的传输或两个发射机的同时传输而提供更大的网络通过量。当一个站检测到在其发送线对工作的时间期间在其接收线对上存在有效的信号时，该协议确定已出现冲突。在有线的10BASE-T环境下，从第二个站发出冲突信号是肯定的。但是，如果每个站的发送和接收线对未连接到该中继器而是分别连接到无线发送器和接收器，则由于接近的物体或表面的反射而使无线接收器将经常响应其自己的发送器。在这种条件下，10BASE-T硬件和协议将把每个传输识别为冲突，冲突协议被连续地被啮合从而网络变得不能工作。因此，当有线传输媒体以无线传输媒体代替时，标准的10BASE-T以太网硬件将不适用。
10BASE-T以太网协议利用用在无数据发送的时间期间以16毫秒的间隔发送具有100毫微秒持续时间的链路完整性脉冲，还提供在网络站和中继器之间检验绞线对连接的完整性。如果在典型的110ms持续时间既没有收到数据分组也没有收到链路完整性脉冲，则该协议进入链路测试失败状态，并且禁止发送和接收功能。当收到数据分组或者典型地四个连续的链路完整性脉冲时，以太网适配器将退出链路测试失败状态并且启动发送和接收功能。由于无线接收机不能可靠地响应隔离的100ns脉冲和许多以太网适配器不提供禁止链路完整性测试功能，故在10BASE-T以太网链路测试用于无线环境时，将禁止网络的操作。
据此，现在需要一种能与标准的绞线对10BASE-T以太网接口或卡相兼容可使有线和无线环境等效的无线通信方法和收发信机及系统。如果这样的无线通信方法、收发信机和系统是可以得到的，则文件共享和通信能力可由有线的或无线的环境中的相同的操作系统或工作软件进行用户限定。再则，因无需协议或数据率变换，故无线接入到有线10BASE-T局域网被明显地简化了。
图1示出根据本发明提供与10BASE-T以太网相兼容的无线通信的收发信机的优选实施例的方框图。
图2示出根据本发明实现提供与10BASE-T以太网兼容的无线通信的方法的优选实施例的步骤的流程图。
图3示出根据本发明提供与10BASE-T以太网兼容的无线通信的收发信机的替代实施例的方框图。
图4示出根据本发明提供实现与10BASE-T以太网兼容的无线通信的方法的替代的实施例的步骤的流程图。
图5示出根据本发明更详细地表示来自图4的由接收机提供第一信号和第二信号接收以便提供接收的信号的步骤的一个实施例的流程图。
图6示出根据本发明图4的由存在确定器确定第二信号存在的步骤的一个实施例更详细的流程图。
图7示出根据本发明图4的由该发射器接收已发送信号并且提供第二信号发射的步骤的一个实施例更详细的流程图。
图8示出根据本发明图4的基于该控制信号由链路完整性脉冲发生器产生链路完整性脉冲的步骤的一个实施例更详细的流程图。
图9示出根据本发明提供与10BASE-T以太网兼容的无线通信的系统的方框图。
总的来说，本发明提供一种与10BASE-T以太网相兼容的无线通信的方法、收发信机和系统。
图1以标号100示出根据本发明提供的一种与10BASE-T以太网相兼容的无线通信的收发信机的优选实施例的方框图。该收发信机包括一个缺席(absence)检测器102和一个激活(activity)检测器104。一个脉冲组合器106也可包括在该收发信机中。
在半双工系统中，缺席检测器102接收发送的信号108，用于确定发送信号的不存在110和传送该不存在110到激活检测器104，以便区分反射信号和接收的信号112。
激活检测器104可操作地被耦合来接收该接收的信号112，并耦合到缺席检测器102，用以确定操作时间信号114，在该缺席检测器内该接收的信号不存在。
脉冲组合器106可操作地被耦合来接收该接收的信号112和可操作地耦合到激活检测器104，当操作时间信号114指示提供10BASE-T以太网兼容信号116时，用于组合链路完整性脉冲与接收的信号112。如果对于链路完整性脉冲的需求在10BASE-T以太网兼容信号116的随后处理中被优先，则脉冲组合器106是不需要的。
图2以标号200示出根据本发明实施用以提供与10BASE-T以太网相兼容的无线通信的方法的优选实施例的步骤的流程图。第一步是在半双工系统中通过确定从本地发射机(步骤202)发出的反射信号不存在，来区别从本地发射机发出的反射信号与从远端发射机发出的接收的信号。第二步是确定操作时间，在该时间内该接收信号不存在(步骤204)。最后的步骤是在该操作时间期间将链路完整性脉冲与接收的信号组合，提供与10BASE-T以太网(步骤206)兼容的信号。
图3以标号300示出根据本发明的用以提供与10BASE-T以太网相兼容的无线通信的收发信机的一个替代实施例的方框图。该收发信机包括一个接收器302，一个发射器304，一个静噪电路306，一个缺席确定器308，一个控制信号确定器310，一个静噪门312，一个链路完整性脉冲发生器314和一个脉冲组合器316。
接收器302接收第一无线信号318，该信号是从该接收机外部的一点发出的，和可以接收从发射器304发出的第二无线信号320。在接收器302中第二无线信号302的存在取决于在收发信机300附近的反射信号的存在。该接收器包括至少一个检测器322和限幅器324用于产生接收信号。限幅器324产生二进制信号输出，具有相应于第一信号318或第二信号320(如果存在的话)的电平之间的瞬变；或者，如果两种信号都不存在，则是相应于检测器322噪声。如果第一和第二信号是光信号，则接收器302可以是如1994年10月11日授权并且转让给摩托罗拉公司的、名称为“二进制编码的无线光数据的接收机”的Eastmond等人美国专利5355242中所叙述的接收机，在这里引用该专利供参考。
静噪电路306可操作地耦合到接收器302，通过产生接收信号存在的指示328来响应第一信号318或第二信号320的存在。静噪电路306可从接收信号326中传输的时间分配或从本技术领域公知的限幅器324导出的接收信号强度指示RSSI来确定信号的存在。如果第一和第二信号是二进制编码信号，则静噪电路306可以是如在Alameh等人于1993年4月5日提交的美国专利申请08/042910、名称为“检测二进制编码数据的方法和装置”中所叙述的静噪电路，这里引用该申请供参考。
在发射器304中，发射器驱动器330产生发射机控制信号332，响应发送的信号336，控制该发射机334。如果发送信号336是以太网数据信号，则它由包括以10Mb/s速率发送的多个曼彻斯特编码的比特的数据分组构成。
缺席确定器308可操作地被耦合来接收已发送的信号336，产生第二信号不存在的指示338。缺席确定器308包括具有延迟时间t的一个时间延迟单元340、一个分组包络检测器342和一个反相门(344)。时间延迟单元340可包括一个或多个串联的逻辑门或用于取得延迟时间t的本领域公知的其它装置，该时间相应于由第二信号320从发射器334通过接收器302所经历的传播时间。分组包络检测器342可包括单稳态多谐振荡器、电阻电容网络或者本领域公知的其它装置，用于确定发送信号包络的存在。反相门344反相分组包络检测器的极性，产生第二信号不存在的指示338。
控制信号确定器310耦合到缺席确定器308和静噪电路306，根据信号存在328和第二信号不存在338的同时存在，产生控制信号346。控制信号确定器310由双输入端与门348构成；但是，也可选择在操作上等效于双输入端与门348的其它标准逻辑单元的组合。
静噪门312耦合接收信号326并由控制信号346控制工作，以使选通信号350只包括第一信号318。接收器的噪声和第二信号320都由选通信号350阻塞。
链路完整性脉冲发生器314耦合控制信号346，在不存在控制信号346时以16毫秒间隔产生100毫微秒的脉冲352。链路完整性脉冲发生器314包括连接到100毫微秒脉冲发生器356的一个16毫秒定时器354。控制信号346连接到16毫秒定时器354的复位355。100毫微秒脉冲352由一对加法器358各加到在脉冲组合器316中的选通信号350，以产生处理的接收信号356。
图4以标号400示出实施根据本发明提供与10BASE-T以太网兼容的无线通信的方法的替代实施例的流程图。它包括如下步骤：在步骤402，由接收器提供第一信号和第二信号的接收，产生接收的信号；在步骤404，由静噪器确定接收信号的存在；在步骤406，由缺席确定器确定第二信号的不存在；在步骤408，由控制信号确定器根据接收信号的存在和第二信号的不存在来提供控制信号；在步骤410，由发射器接收发送的信号和提供第二信号的发射；在步骤412，根据该控制信号由静噪门选通接收的信号，产生选通信号；在步骤414，根据该控制信号，由链路完整性脉冲发生器产生链路完整性脉冲；在步骤416，由脉冲组合器将该脉冲与选通信号相加，产生与10BASE-T以太网兼容的处理的接收信号。
图5以标号402示出根据本发明的图4由一个接收器提供第一信号和第二信号的接收以提供接收信号的步骤的一个实施例更详细的流程图。该流程包括如下步骤：在步骤502，由检测器允许接收至少第一信号，其中该检测器能够以至少正和负90°的方位角接收至少第一信号；在步骤504，由接收器变换至少第一信号成为接收信号，其中该接收信号是电信号。
图6以标号406示出根据本发明的图4由缺席确定器确定第二信号的存在的步骤的一个实施例更详细的流程图，该流程包括如下步骤：在步骤602，由延迟单元提供一个延迟，其时间持续长度相应于到该接收器的反射信号的预定的平均传播延迟；在步骤604，由分组包络检测器确定不存在的第二信号；和在步骤606，由反相门反相第二信号的存在，产生第二信号的不存在。
图7以标号410示出根据本发明的图4由该发射器接收已发送的信号并且提供第二信号发射的步骤的一个实施例更详细的流程图。该流程图包括如下步骤：在步骤702，由发射器驱动器提供发送的信号和提供发射器输入和缺席确定器输入；在步骤704，在至少正和负90°的方位角内发射该第二信号。
图8以标号414示出根据本发明的图4基于该控制信号由链路完整性脉冲发生器产生链路完整性脉冲的步骤的一个实施例更详细的流程图。流程图包括如下步骤：在步骤802，由定时器根据该控制信号提供100毫微秒脉冲发生器的16毫秒时钟；和在步骤804由100毫微秒脉冲发生器产生该链路完整性脉冲。
图9以标号900示出根据本发明提供与10BASE-T以太网兼容的无线通信的系统的方框图。该系统包括第一收发信机904，可操作地耦合到通信单元902，从10BASE-T以太网卡912接收第二以太网发送的信号，和把第一以太网处理的接收信号914发送到10BASE-T网络卡912，第一收发信机904，响应第一无线信号916，产生第一以太网处理的接收信号914，和响应第二以太网发送的信号913，产生第二无线信号915；第二收发信机906，响应从第一收发信机904接收的第二无线信号，产生第三以太网信号，和响应第四以太网信号918产生第一无线信号；一个以太网桥路908，可操作地耦合到第二收发信机906，将从10BASE-T网络910接收的第五以太网信号920变换为第四以太网信号918，和将第三以太网信号变换为发送到10BASE-T网络的第六以太网信号919。
业已叙述了一种用以提供与10BASE-T网络相兼容的无线通信的方法、收发信机和系统，在有线和无线环境之间取得了文件共享和通信能力的均等。因无需协议转换，故无线接入有线10BASE-T局域网大为简化了。
虽然上面叙述了示例的实施例，但是在不脱离本发明的情况下可进行许多改变和修改，这对于本领域的技术人员是显而易见的。为此，本发明的意图是所有这些改变和修改都包括在所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内。

Claims (2)

1.一种用以提供与10基-T以太网相兼容的无线通信的系统，其中无线通信是在一个通信单元与一个10基-T以太网之间进行，其特征在于，该系统包括：
A)第一收发信机，可操作地耦合到所述的通信单元，用于接收第一无线信号来提供第一以太网信号和根据第二以太网信号发送第二无线信号；
B)第二收发信机，响应第一收发信机的第二无线信号，用于接收第二无线信号来提供第三以太网信号和根据第四以太网信号发送第一无线信号；
C)一个以太网桥路，被构制为一个中继转发器，可操作地耦合到第二收发信机，用于与10基-T以太网传送第三以太网信号和第四以太网信号；和
D)一个10基-T以太网卡，可操作地与所述的第一收发信机相耦合，用以将来自第一收发信机的第一以太网信号传递给一个通信单元输入端并将所述通信单元的输出变换为第二以太网信号，及将第二以太网信号传递给第一收发信机；
所述以太网桥路将来自第二收发信机的第三以太网信号变换为发送到10基-T网络的第六以太网信号，所述以太网桥路将从10基T-网络接收的第五以太网信号变换为第四以太网信号并将第四以太网信号传递给第二收发信机。
2.根据权利要求1的系统，其特征在于，所述的通信单元是一个计算机。
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