CN1297085C - 实现多模式无线光通信的健壮方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在几个共处的发送站与接收站之间实现通信的一种光通信系统。采用了可被参与通信的站理解的健壮物理层头部(RPLH；50)，其中至少包含前置码(52)，它由一个周期性脉冲序列组成的诸帧构成，每帧时隙数和帧内容是所有参与站要知道的。前置码(52)用于接收站的相对同步和载波检测。RPLH还包含独特同步字(53)，用于接收站的绝对同步。同步字(53)之后是固定长度和已知结构的控制字段(59)，接收站从中得知数据传输中应用的调制方法。某些情况下，控制字段(59)又提供通信链路和网络控制等信息。此外，信息可以被交换，以便协商和/或适应传输中的数据率。依据信道的条件(质量)，能使信息通过量最佳化。

Description

实现多模式无线光通信的健壮方法和装置
技术领域
本发明涉及多模式无线光通信系统，以及此类通信系统内工作于不同模式上的各类设备之间的通信和/或共处的通信。
背景技术
随着在所有的商务领域、行政机构和制造部门内工作站和个人计算机(例如台式或便携式)数量的快速增长，也日益要求这些系统能灵活和简单地相互联接。就外围设备的接挂和互联而论，有类似的需求，诸如键盘、计算机鼠标、打印机、绘图仪、传真机、扫描仪、显示器和调制解调器等外围设备。采用电气互联会随着相互通信的系统数目的增加而成为问题，并且在许多情况下系统的位置或子系统的配置必须经常改变。所以，希望对此类系统取消电气互联而代之以应用无线通信来获得灵活性。
近年来，将光信号应用于系统和设备之间无线传输数字数据愈益受到关注，并且已在商业产品中得到实用。家用电器设备的光遥控就是一个例子，另一个例子是办公室环境内信息系统之间的通信。光通信系统中，将发送系统与接收系统之间要传输的数字数据先变换成已调制的光信号，它由发送系统中的一个光源-特别是一个红外(IR)光源辐射出去，再由接收系统予以接收，转换成电信号，而后形成数字数据。光信号可以直接传播至接收系统中的光接收机上，或是可以在经过表面上的反射或散射过程而改变传播的方向之后间接地到达光接收机上。今天，前一种情况在便携计算机和外围设备中是做到了的，在那里的数据传输发生在光发射机与光接收机之间，它们间的距离很近，为1～3米的范围，能准确地对准。后一种情况典型地应用于办公室环境内，由于直达路径有不可避免的扰动，若干米间隔的光发射机与光接收机之间可无干扰地直接传输光信号是不现实的，甚至是不可能的。达到高度灵活性的一种已知方法是使发射系统将光信号辐射至办公室的天花板上或墙壁上，光信号在那里被反射或漫散射。因此，在光发射机四周围内一定区域中的辐射会受到干扰。从天花板上扩散出的光信号受到的干扰取决于许多因素，它们表征出了所考虑的特定环境。然而，所讨论的内容中主要问题是传输范围，也就是光发射系统与光接收系统之间的距离，它限制于某个最终值，此后称之为传输范围；这是因为，所传输的辐射能量流随着传播距离的增加而减小，而光接收机的灵敏度受到最低信噪比的限制。工作在光功率等级上的一些典型的已知系统，都受到光源性能的限制，光照射的安全性要求表明，1Mbps数据率下传输范围为几米。
后一个例子示明了无线光通信的基本特性，并指出了其应用场合，在那里它比之另一种有竞争力的无线通信方法亦即射频传输方法更有利。无线光通信容许在短距离内进行数据传输，而射频传输意味着长距离应用。此外，由于墙壁和天花板之类的办公室典型边界对光不透明而对射频一段有透射能力，所以办公室环境中的无线光通信为局域性的。因此，基于光辐射而不是基于射频传输的无线通信系统中，能够较容易地控制不同通信系统之间的干扰，并可由较简单的方法达到数据保密性。射频传输还受到通信规章和许可证的限制，而无线光通信系统没有此种限制。
无线光通信系统的关键性能参数是可达到的数据率和交换数据的系统之间的距离。在办公室环境中，可能需要在超过单个光发射机的传输范围的距离上进行数据通信。不过，在无线光通信的范畴内可以延伸单个光发射机的传输范围，例如通过引入光转发器来延伸。此种延伸系统的一个例子是美国专利4,402,090名称为“在终端站与卫星站之间由红外系统传输数据的通信系统”。在此专利中，叙述了一种提供多个卫星站的系统，这些卫星站通常固定于大房间的天花板上。在卫星站的传输范围内，终端站能与它们进行光通信，通过卫星站间的通信可以分配数据，从而使数据能分配至单个光发射机的传输范围之外的距离上。
在设计无线光通信系统时，人们必须注意到不可避免的环境光，诸如日光或灯光，除非限制住系统只应用于全黑的环境内，否则这类光线总会到达光检测器上。环境光(荧光灯、白炽灯、日光)中的红外能量会导致光接收机中明显的噪波。因此，环境光将影响光接收机的信噪比，从而影响传输范围。环境光效应的更详细内容公布在1995年10月26日的、未决定的PCT专利申请PCT/EP 94、01196(出版物No.WO95/28777)中。环境光的呈现大多是统计性的，往往难以控制，其强度会显著地变化，因为灯光会接通/切断，日光也有变动。统计性地影响信噪比、从而影响传输范围的具体效应，将随着光通路上接收机光信号受阻碍的出现率而变化。在办公室环境中，例如走动着的用户会使发送信号的强度改变，不可避免的环境光的影响也就改变。
在现在的光基无线通信系统中，首先作出了重大的努力来处理环境光问题。通常，对于给出普通的房间照明的低频(≤500KHz)交流信号，是在光信号转换成电信号之后用电气滤波器来抑制它们。另外，应用光滤波器来限制不需要的环境光的光谱成分。然而，日光光谱的主要部分与适合于无线光通信系统的光源的光辐射是处于相同的范围内的。
如上面说明的PCT专利申请PCT/EP 94/01196，以及1995年8月31日公布的另一个PCT专利申请PCT/EP 94/00577(出版物No.WO 95/23461)中所说明的，可以提供一种红外无线通信系统，它能有效地克服商品实用系统中的基本问题，诸如入射环境光问题。在PCT/EP 94/01196中给出了一种方案，它能使运用在环境光有量值变化的场合下的无线光通信系统达到动态优化。
已经开发了应用于无线光通信的不同方案，并由积极的参预者推行于特定的场合。这样的各种光通信方法互不兼容。例如，通常不可能将第一个厂家生产的计算机借助无线光信道连接至第二个厂家生产的打印机上，因为大多数情况下它们工作于不同的模式中，光发射机/光接收机硬件是不兼容的。
不兼容的一部分原因是各别的公司独立地和不相关地致力于研究开发所造成的。此外，不同性质的各种用途要求不同的传输方案(模式)，以达到充分的数据率和覆盖距离。典型例子有：应用于计算机和外围设备上的方向性、高数据率桌面链路，使用漫辐射的固定或可变数据率的局域网(LAN)，遥控系统，低数据率寻呼功能，以及诸如无绳电话之类访问有线基系统和访问无线射频系统的链路。显然，此类系统的特性各是针对其用途本身的。
这意味着，确定的各种光通信方案必然会共存，也就是，人们必须对付多模式系统。然而，期望的是，独立和不相关地致力于研究开发所造成的差异会随时间推移而消失，或者至少要规定一个标准，使得大多数系统间能相互通信。此种标准的一个例子是现有的IrDA标准。正在做工作来拓展这个标准，详细内容给出在《电子工业设计杂志EDN》1995年7月第17至22页内Bill Travis的文章“用IrDA协议红外无线方便地传输文件”中。文章中也叙述了IrDA标准中规定的调制方法。
目前还没有一种可取的解决方案，它适应于当前和将来的光基通信系统中不同的要求和需要，并能保证在普通的运用环境内(例如在一个大面积的办公室内)它们可共存和/或兼容。
因此，本发明的一个目的是提供一种无线光通信系统，它能够做到多模式工作。
本发明的另一个目的是提供一种方法和装置，应用于无线多模式光通信系统。
本发明的再一个目的是要解决现行光通信系统中典型的问题，亦即信道质量评估及帧/符号同步等问题。
本发明的又一个目的是提供一种方法和装置，可应用于即使是在极差的信道条件下工作的无线多模式光通信系统。
发明内容
提出专利要求的本发明用意在满足这些目的。它给出能在一个发送站与第一接收站和第二接收站之间进行无线光通信的方法和装置，第一接收站能接收应用第一调制方法调制的数据，第二接收站能接收应用第二调制方法调制的数据。为此目的，使用一种新颖的、创造性的健壮物理层头部(RPLH)。按照本发明：
1.所述发送站给出一个前置码，它包括形成一个周期性脉冲序列也即具有确定周期的脉冲序列的若干帧，每帧内的时隙数目(L)和帧内容是所述接收站要知道的；
2.所述发送站以光的形式发射出所述脉冲序列；
3.所述接收站之每一个根据接收到的所述脉冲序列进行载波检测；
4.所述接收站之每一个确定出所述脉冲序列的周期，以获得相对同步；
5.所述接收站之每一个调整其时钟，以定相于接收到的脉冲序列的时隙相位上，并对通过移位寄存器的所述输入脉冲序列设定时钟；
6.所述发送站发射一个独特的同步字，它校准于所述前置码的周期上；
7.所述接收站之每一个对所述移位寄存器中的所述脉冲序列与接收机已知的所述独特同步字求相关性，以便识别出所述同步字后与所述发送站达到绝对同步；
8.所述发送站现在在预定长度的控制字段中指出，在附加的数据/子系统字段中将使用哪种调制方法，以便能支持有关调制方法的所述全部接收站等待着在此数据/子系统字段中将传输的数据。
需要指出，上面的步骤其顺序并非强制性的，某些步骤也能以并行方式实施。
本发明提供一种在发送站与第一接收站和第二接收站之间实现无线光通信的方法，第一接收站能接收应用第一调制方法调制的数据，第二接收站能接收应用第二调制方法调制的数据，该无线光通信方法的特征在于：
a.所述发送站提供一个前置码，它包括形成具有确定周期的一个周期性脉冲序列的诸数据帧，每帧中时隙的数目和帧的内容是所述诸接收站知道的；
b.所述发送站以光信号形式传输出所述脉冲序列；
c.所述诸接收站根据接收到的所述脉冲序列进行载波检测；
d.所述诸接收站之每一个确定所述脉冲序列的周期，以获得相对同步；
e.所述诸接收站之每一个将其时钟调整至接收到的脉冲序列的时隙相位上，并通过移位寄存器来设定所述输入的脉冲序列的时钟；
f.所述发送站传输出一个校准于所述周期上的独特的同步字，所述独特的同步字是所述诸接收站知道的；
g.所述诸接收站之每一个对所述移位寄存器中的所述脉冲序列与接收站已知的所述独特的同步字求相关性，以便接收站在识别所述同步字后达到与所述发送站绝对同步；
h.所述发送站在预定长度和结构的控制字段中指明，是第一还是第二调制方法要被用来传输数据/子系统字段中的数据，使得能支持有关的调制方法的全部接收站都等待着所述数据。
本发明提供一种用于与第一接收站和第二接收站进行无线光通信的发射机，第一接收站能接收应用第一调制方法调制的数据，第二接收站能接收应用第二调制方法调制的数据，所述光通信应用一个能由所有接收站解码的健壮物理层头部启动，所述发射机包括：
a.提供前置码的一个头部发生器，所述前置码作为所述健壮物理层头部的一部分，包括形成具有确定周期的一个周期性脉冲序列的诸帧，每帧的时隙数目和帧的内容是所述诸接收站知道的；
b.用于提供作为所述健壮物理层头部之一部分并且所述诸接收站知道的独特的同步字的装置；
c.用于提供具有固定长度和已知结构、作为所述健壮物理层头部之一部分的控制字段的装置，所述控制字段指示在数据传输中将采用的有关的调制方法；
d.使要传输的所述数据实现调制的装置；及
e.将随后于所述前置码的所述独特的同步字的所述脉冲序列进行传输的装置，同步字校准于所述脉冲序列、所述控制字段和所述已调制数据上。
用于在多模式通信网元中与一个发送站进行无线光通信的接收机，所述发送站传输出：
·一个健壮物理层头部，它能由所述多模式通信网元中的所有接收机解码，它包含有：
·前置码，它包括组成具有确定周期的一个周期性脉冲序列的诸帧，每帧的时隙数目和帧的内容是所述接收机知道的；
·所述接收机知道的一个独特的同步字；
·具有固定长度和已知结构的一个控制字段，它指明数据传输中将采用的有关的调制方法；
所述接收机包括：
a.根据接收机知道的每帧中的时隙数目和帧的内容确定出所述脉冲序列之周期以便获得相对同步的装置；
b.根据所述脉冲序列进行载波检测的装置；
c.将接收机的时钟调整至接收到的所述脉冲序列之时隙相位上的装置；
d.对通过一个移位寄存器接收到的所述脉冲序列确定时钟的装置，移位寄存器的长度由所述独特的同步字确定；
e.对所述移位寄存器中的所述脉冲序列与接收机已知的所述独特的同步字求相关性以便接收机在识别出所述独特的同步字之后与所述发送站达到绝对同步的装置；
f.从所述控制字段中确定出所述接收机是否能支持有关的调制方法的装置，该调制方法是在所述数据传输中将采用的；
g.从接收到的信息中确定出所述接收机是否为所述数据之正当接受方的装置；及
h.使接收机对所述控制字段之紧后面的所述数据进行接收的装置。
本发明还提供一种多模式无线光通信系统，包括：至少一个发射机，该发射机包含：
提供前置码的一个头部发生器，所述前置码作为所述健壮物理层头部的一部分，包括形成具有确定周期的一个周期性脉冲序列的诸帧，每帧的时隙数目和帧的内容是所述诸接收站知道的；
用于提供作为所述健壮物理层头部之一部分并且所述诸接收站知道的独特的同步字的装置；
用于提供具有固定长度和已知结构、作为所述健壮物理层头部之一部分的控制字段的装置，所述控制字段指示在数据传输中将采用的有关的调制方法；
使要传输的所述数据实现调制的装置；及
将后随有所述独特的同步字的所述脉冲序列进行传输的装置，同步字校准于所述脉冲序列、所述控制字段和所述已调制数据上；和至少一个接收机，该接收机包含：
根据接收机知道的每帧中的时隙数目和帧的内容确定出所述脉冲序列之周期以便获得相对同步的装置；
根据所述脉冲序列进行载波检测的装置；
将接收机的时钟调整至接收到的所述脉冲序列之时隙相位上的装置；
对通过一个移位寄存器接收到的所述脉冲序列确定时钟的装置，移位寄存器的长度由所述独特的同步字确定；
对所述移位寄存器中的所述脉冲序列与接收机已知的所述独特的同步字求相关性以便接收机在识别出所述独特的同步字之后与所述发送站达到绝对同步的装置；
从所述控制字段中确定出所述接收机是否能支持有关的调制方法的装置，该调制方法是在所述数据传输中将采用的；
从接收到的信息中确定出所述接收机是否为所述数据之正当接受方的装置；及
使接收机对所述控制字段之紧后面的所述数据进行接收的装置。
取决于具体的实现方法，如果发送站进一步在所述控制字段中指明附加的数据/子系统字段的长度，使接收站能提取出所述信息以确定其本身发射机静寂的时间长度，由之避免与进行着的传输(实际载波检知)发生信号碰撞，这将是有利的。某些情况下，在所述控制字段中还提供其它控制信息用于通信链路和网络控制上也很有益。此外，可以交换信息以便于协商和/或适应传输中应用的数据率。这能使依赖于信道条件(质量)的信息通过量最佳化。它也有利于提供优先权访问信息，将容许同一个通信网元内有若干个子网元共处。
本发明的进一步优点以及应用创造性的健壮物理层头部可进行信息交换的附加例子，详细说明于下面。
本发明可以或是应用于单模式系统内的通信，也即在支持同一调制方法的站间进行的通信，或是应用于多模式系统中的通信。为了确保能进行多模式通信，必须提供按照本发明的有关硬件，并且必须按照上面的步骤来启动任何通信。
附图说明
下面，参考以下的附图详细说明本发明：
图1列出一张表，示明了不同的、共存的红外子系统(S1-S4)和典型应用的选择。
图2示出按照本发明的一个多模式接收站的接收机例子，工作在子系统S1、S2和S3内。
图3是按照本发明在一个通信网元内通信的多模式站的概略示意图。
图4A示出按照本发明具有健壮物理层头部的一个包结构。
图4B示出按照本发明的健壮物理层头部的控制字段例子，以及数据/子系统字段(S1系统内的4-PPM)中的调制方法例子。
图5示出按照本发明的单模式无线光通信系统的概略方框图。
图6示出按照本发明的一个自适应数据率(可变数据率)系统的概略方框图，具体表明了用于信道质量评估和帧/符号同步(同步识别)的功能框。
图7示出对于数据率压缩(RR)＝1，2，4，8的系统来说，图6中主状态设备的状态转移简化图。
图8示出结合标准的CSMA/CA(可避免碰撞的载波检知多址访问)协议、按照本发明的数据率识别机理。
图9示出按照本发明的一个数据率连接表集合的例子。
图10示出从图9的数据率连接表中导出的用户网络信息。
图11示出按照本发明之接收站一部分的概略方框图，用于帧/符号同步(图12中的123部分)。
图12示出按照本发明之接收机一部分的概略方框图。
图13示出对于通过RRmax而采用RR＝1，2，4，8的系统，包含图12功能的接收机的状态转移简化图。
图14是按照本发明之4-PPM用的同步字的概略示例，它应用两个同步字来组成。
具体实施方式
一般，应用于无线光通信的系统中至少包含一个用作光发射机的站和一个用作光接收机的站。发射机内有一个光源，例如一个发光二极管(LED)或一个激光二极管，接收机内有一个光电二极管。此后，名词“站”用作所有种类的计算机、终端、转发器和外围设备等的同义语，它们相互之间可以通信。本发明也可应用于在单模式通信系统内进行通信，但应当指出，本发明特别适合于在多模式系统中的通信。
通常，红外光应用于无线光通信中，术语“红外通信”在下面经常使用，所提出的本发明并不限制于光谱的一个特定范围上。
1)创造性的健壮头部
下面提出一种创造性的头部(在后面将较详细地说明)，它在检知上很可靠，即使在正常的通信不再可能进行的条件下也可由处于同一通信网元(例如办公室空间)内的所有接收机识别和解码。此外，创造性的健壮头部可使得共处于同一通信网元内的不同站之间实现通信，也即在工作于不同模式的站之间可实现、协调和支持其中的通信。创造性的健壮头部中包含一个前置码，用于在接收站里的定时获取、载波检测和相对同步。健壮头部中还包含一个独特的同步序列，依靠接收机中对同步序列的识别，可确保发射机与接收机间的绝对同步。此外，还包含一个在同步字之后接着发送的固定长度控制字段。此控制字段用来向接收站提供关于支持的和/或期望的用户数据率信息、数据块大小信息、调制方法信息，以及其它有关的(7)系统信息。尤其是，它又包含这样的信息，用以标识出跟随在健壮头部之后的数据或信息的接收者(收信者表格)。
2)不同传输方式的兼容/共存
目前，在多模式系统中由一个发送站的收发信机以一定模式(例如图1中的子系统S1)发送的信号，不能够被另一个模式(例如图1中的子系统S2)下的任何接收单元的接收机接收和理解；反之亦然。
下面，将进一步细说新颖的健壮头部，它也称为健壮物理层头部(RPLH)，设计来克服共存系统间的不兼容性。此外，将说明RPLH的结构、对其应用设想的方法、相应的发射机和接收机、以及形成的多模式无线光通信系统。
重要的是，如果要发送一个数据包或控制包，在一个通信网元内参与通信的每一个站要发送一个RPLH。按照图1中给出的表内示明的具体应用，该通信网元内的每一个站属于组成子系统(Sx)的一个站集合。如果配置一个站来参与一种类型以上的子系统通信，则它将是所有相应的子系统的一个组成部分。按照本发明，支持子系统S1、S2和S3的站中多模式接收机35的一个例子概略地示例于图2中。它包括组成模拟前端之一部分的放大器30和光电二极管36，以及三个带通滤波器31-33，它们例如用来滤出经由光通信信道14接收到的各别的信号。滤波器31(WBW)用来提取出应用于子系统S2通信的信号，滤波器32(VBW)应用于子系统S1通信，滤波器33(SBW)应用于子系统S3通信。这些滤波器31-33的输出端可以连接至数字处理单元34上。
图3中的站41(A)例如属于子系统S1和S2，这里S1由站41、42、43、44、46(A、B、C、D、F)组成，S2由站41和42(A和B)组成。一个站也能提供用于某些子系统的转发器功能度。图3中的站46(F)例如只提供用于S1的转发器功能，如SIR所指明，而站42(B)除了能工作在S1、S2和S3内作为终端外，又提供用于S1的转发器功能(SIR)。通信网元40的规模决定于最健壮地参与通信的子系统可达到的最大传输距离。通常，它是以最低数据率工作的子系统，例如是提供寻呼功能的子系统S4。
创造性的健壮头部(RPLH)50示于图4A。RPLH50具有基于信道保留时间方式的所谓实际载波检知(VCS)机理。创造性的健壮头部50中至少包含前置码字段52和同步字字段53，它们分别运载前置码和同步字。此外，它还包括预定长度的控制字段59。这个控制字段59中可包括支持自适应(可变)数据率系统的信息，该方面在1995年10月26日公布的未决定的PCT专利申请PCT/EP 94/01196中有说明。后面，将进一步给出健壮头部50的字段细节。
RPLH基中参与的诸站(多模式终端和转发器)构成的网络受到最高组网容量的子系统中包括的各站的控制。这个站集合称为监控网络(SN)。图3中，SN由站41、42、43、44和46(A、B、C、D和F)组成，也即可变数据率网络用作本例子中的SN。以RPLH为基础的通信网元(它要参与无线光通信)内的每一个站必须至少配置一个接收机前端，它能够接收和理解由组成SN的诸站所使用的调制方式中的RPLH。
按照本发明，RPLH传输基本上分成两个阶段来实现。
阶段1：RPLH范围(通信网元40)内的每一个站具有的前端被启动以接收健壮头部。希望发送数据的一个站等待到SN信道处于空闲状态，于是它传送出RPLH，其中优先地包括VCS和模式方面的信息。所述通信网元内的其它站都收听此消息，并处理被传输的信息。如果在所述健壮头部的控制字段59中指明一种调制方法，哪一个站能够支持，则该站存储下VCS信息，并在阶段2期间保持起作用。否则，它可以根据接收到的VCS信息来设定其时间已到计数器，并进入比如说省电模式。VCS信息，也即无线信道方面的保留时间，是从控制字段59传输中由发送站指明的数据率，数据块大小和模式信息中导出的。
阶段2：保持起作用的接收站将它们的接收机前端切换至所接收到的控制字段59中指明的模式上，并确定出于所述控制字段59中发送的、已接收到的信宿地址，以判断该消息是否指向它们。不被选中地址的所有站都进入比如说省电模式，并等待到直至信道保留时间结束。被选址的站现在可以与始发站(发送站)之间在其专有的模式下进行通信，条件是信道被保留着。
如上面所述，本设计思想不仅做到了通信网元内所有接收机有可靠的载波检知，包括那些预定最低信噪比(SNR)的接收机，而且向它们通知了信道将被发送的数据块占用多长时间的信息。这个原理称为实际载波检知(VCS)，它已经被采用和优化，使得它能结合应用于这里的健壮头部设计思想中。
3)用于脉冲位置调制(PPM)系统的健壮头部
利用实例来进一步说明健壮头部的细节。
图4A中RPLH50的传输格式必须遵从SN的调制方法。对于设计成参与入RPLH基的通信网元的每一个站，RPLH50必须能被解码。健壮头部还应当有助于减轻所谓的隐匿终端问题。也就是，要规定出健壮头部的结构，哪部分遵从有关的SN的调制方法，哪部分适合于工作在甚至很不利的条件下，即那里的SN(例如SN＝S1)本身变得不能进行数据交换工作，而某些子系统(例如低数据率的寻呼功能子系统)保持着可工作状态。
创造性的健壮头部的示例性实施例：
对于可变数据率系统，PPM是具有最高效率的调制方式。所以，这里说明基于PPM的系统用的RPLH的结构、所涉及的特定问题，以及建议的解决办法。合适的控制字段59的细节示明于图4B上。下面的叙述中假定，通信系统基于一种特定的PPM数据符号格式(也即4-PPM符号，每个符号运载二个信息比特)，然而，依靠适当的调整，此方法在应用不同的数据符号格式(例如L-PPM符号，每符号运载log2L信息比特)的系统中是同等地有效的。
本实施例中，对于基于4-PPM符号格式的一个可变数据率系统，给出了健壮头部字段50的各个部分、编码方法和传输符号数目。图1中S1子系统起SN的作用：
1.前置码52：
前置码52使用来获得接收机的相对同步。为了达到这一点，发送出前置码52，它是一个周期性的脉冲序列。接收站知道每一数据帧中包含多少时隙，在过一会儿后，便可检测所述脉冲序列的周期。此外，接收站应用时钟恢复电路(锁相环路PLL)来调整其时隙时钟相位(时钟恢复)。建议采用能尽可能快地实现时隙时钟相位调整的脉冲序列。为此，建议脉冲序列为10001000...或10000010...，其每一个都可应用于16-PPM和4-PPM两种格式中。采用不同的脉冲序列也能单独依靠前置码进行简单的(控制)信息传输。
2.同步字53：
同步字53中可包含一个编码的二进制序列(例如32比特的序列)，它具有选择性的自相关性以及与前置码序列52间低的互相关性。本例子中，每个比特映射成4个时隙，以保存象前置码序列52一样的工作循环：如果该比特为“1”，在4-PPM符号的第一时隙中发生一个脉冲；如果该比特为“0”，则脉冲位于第三时隙中。在接收期间搜索这两种时隙的不可能的比特组合，以改善同步处理(例如相关性)结果。进一步的细节将结合图6和图7进行说明。另一个由两个分离的同步字组成的同步字示明于图14。
3.RR(数据率压缩)54：
在子系统中应用重复编码的情况下，RR字段54是一个字(例如4比特)，它包括随后的数据/子系统字段51(也即包含数据的字段)申的数据率压缩参数RR。数据率压缩参数指明，数据/子系统字段51中每个脉冲位置调制(PPM)符号的怎样经常地重复。
对于其它的子系统，它比如可以起数据率指示符的作用。在具有重复编码的4-PPM格式中，RR字段54按2个字符进行传输。
4.RR*(建议的数据率压缩)55：
RR*字段是一个字(例如4比特)，它包括在接收最后的数据块(用于子系统支持的信道质量评估)期间从评估的信道质量(误码率)中导出的建议的数据率压缩因数RR*。它可按RR同样的方式进行编码。
5.BS(数据块大小)56：
数据块大小子字段56中包括在数据/子系统字段51中将传输的数据单元的数目。为了减少开销，人们可以仅仅规定有限数目的各种数据块大小；例如，用4比特的相应的映射能区别出16种不同的数据块大小。数据块大小子字段56可以按RR符号同样的方式进行编码。
6.模式57：
模式子字段57通知接收机，在数据/子系统字段51中要传输的数据的调制方法怎样，又数据/子系统字段51是否应通过一个转发器进行转送。模式比特的数目选择得足够大，以便能容纳将来的子系统。此符号可以按RR符号同样的方式进行编码。
在RR字段54和BS字段56中传输的信息可用来确定，数据/子系统字段51中数据的传输将有多长时间。对于不在收信者表格中的接收站来说，这个信息是重要的，因为它们需要知道，光信道将被占用多长时间，也即它们要保持静寂多长时间。
为了使直流(DC)或低频分量的影响最小，红外接收机的模拟前端通常设计成用于交流(AC)耦合工作状态。因此，变化着工作循环的符号将要求有费钱的(模拟式)直流恢复电路。此外，发射机的脉冲幅度和符号工作循环的选择，必须根据对红外光源有影响的平均功率和峰值功率来约束；后者通常存在于在红外光频谱中有辐射形式的发光二极管(LED)或激光二极管中。
建议作为RPLH之一个例子中所应用的脉冲构图，具有与4-PPM数据符号相同的工作循环，以遵从功率约束。同样的工作循环也可以在同步字段53中实现，而不是象一般做法那样地应用不同的工作循环。采用上面提出的RPLH时，一个附加的好处是不需使用直流恢复电路。如果形成的直流偏移对性能影响到一定程度，以致补偿被认为是必需时，则可以应用图12中指出的阈值控制方法。
取决于所用的传输方式，可以应用一种算法来确定信道质量，使得能得出最大可能的数据率。由于对通信网元中起作用的所有接收站来说，数据/子系统字段的开始是确切地知道的，所以通过分析从数据/子系统字段51中接收到的数据，这些接收站能够确定信道质量。可以显示出在通信网元内可能的最大数据率和关于状态的其它信息，以便告知用户比如能在怎样的速率下传输数据。
按照本发明，在一个多模式通信网元内如果其它的通信方法失效，健壮头部可以用来在确定的一些站之间交换信息。在此情况下，虽然某些信息仍然可以传输，但信息通过量十分有限。
某些情况下，在控制字段59内发送出访问优先信息是有益处的，它适宜于将第一通信网元的信息与第二个干扰的通信网元的信息区别开。这样一种做法能使同时起作用的不同的通信子网元共处于单个通信网元40内，每一个子网元可要求整个信道容量，不必顾及其它子网元来的RPLH中所包含的实际载波检知信息。能做到这一点的原因在于，此种子网元内的信号强度足够地高，可由信道予以捕获，不受到其它远距离子网元来的干扰的损伤。通信子网元中可包含两个或多个移动站或固定站，并可以包含一个站用于接通有线网络(LAN)。
图5示出本发明的第一实现方法。按照这种实现方法，如果通过光信道14要传送出有效负荷(二进制数据)或信息，便产生出RPLH。RPLH由头部发生器10产生，而二进制数据由一个合适的编码器11加以处理和编码，它用来将二进制数据映射成PPM符号。此外，还可使用前向误码校正(FEC)系统(未示出)。
在此第一实现方法中，编码器采用一个脉冲位置调制(PPM)编码器11。发光二极管(LED)激励器12将待传输的信号馈送至LED17上。LED激励器12的扇出量可以高到8个设备，产生的峰值复合光功率比如达到2瓦。在光信道14的另一端，有一个光电二极管18(或者一个光电二极管阵列)接收LED17来的信号。光电二极管18的输出由接收机的模拟前端13进行处理，模拟前端13中例如包含一个放大器和一个自动增益控制(AGC)电路。最好，模拟前端13应当设计成可防止因高量级的环境光存在造成的闭锁，AGC电路须提供70dB以上的大动态范围。不采用软解调法以避免多比特处理的复杂性，而由本实施例中模拟前端13给出以幅度控制的模拟信号加到阈值电路15(比较器)上，它产生出时间上连续的一个二进制输出信号。然后，该输出信号由数字处理单元16加以处理。单元16至少包括这样的功能：载波检知(载波检测)，时隙定时恢复，分析RPLH中字段52和53后的相对及绝对数据符号同步。取决于在RPLH的控制字段59中传输的信息，数字处理单元16中也可配置以用户数据率和数据块大小信息的提取、数据解码以及信道质量评估。接收机中数字处理单元16的一个例子结合图6予以给出和说明。
图6中，示出了接收机中数字处理单元16的一个实施例细节。从比较器15中接收到前置码数据帧后，首先借助具有可变环路增益和预处理的一阶数字锁相环路(PLL)60恢复出时隙时钟，以便较好地对付有噪波的PPM信号。通过对阈值电路15传送来的二进制信号加工的时隙取样器61，根据n倍(例如n＝8)过取样进行相位估值和随后的相位调整。PLL环路增益由主状态设备63(MSM)加以控制，MSM63的工作示明于图7中。最好，在前置码接收的初始将增益设定得较高，以得到快速的相位获取，并减少PLL60状态不确定的可能性。在对接收到的信号相位保持跟踪期间，为了防止本地时钟相位的滑移，按照本实现方法，在由载波检知电路对载波和前置码数据作出正确的检测后，使环路增益改变到一个低些的值上。PLL60锁相于输入信号的上升沿上，恢复的时隙时钟(例如4MHz)被充分延时，以对时隙取样器起到基准的作用。对于没有性能劣化的时隙取样来说，45°的取样时钟相位分辨力是足够的。电路的其余部分与恢复的时隙时钟(例如4MHz)锁定时间。符号同步分两步来实现。事件的序列依从图7中所示的MSM63的简化状态图。在载波检测之后，一个载波检知电路搜寻合适的前置码构图，并当寻找到前置码52有效的脉冲序列时，通知MSM63。回过来，MSM63根据专门编码的同步字中第一个时隙，通过提供与前置码相位(前置码脉冲的位置)校准的一个触发信号，使同步识别框62内的一个符号同步电路启动。从这时开始，作为同步识别框62一部分的帧同步电路将相继的32个符号帧中找到的信息存储入同步识别框62内的一个32比特移位寄存器中，其输出馈送一个相关器内(需要指出，本例子中假定同步字为32比特)。同步识别单元62的进一步细节给出于图11上。如果寻找到的、接收后馈送入移位寄存器的脉冲序列与接收机所已知的序列相同，则可以达到绝对同步，也即MSM63认为，固定长度的控制字段59的开始恰正在PPM编码的数据块的前面被找到。为了指明已达到绝对同步，在同步识别框62的输出线67上提供一个同步一特征位信息。
同样地，人们也可使用一种算法和合适的同步字53，即使接收到的同步字部分地遭损伤，此同步字53仍可以绝对同步。该种同步字的一个例子给出于图14，合适的接收机硬件示明于图11。例如，如果对于可预期有同步脉冲的每一个符号帧周期的计算结果表明，比较器112的输出超过某个阈值Ths(见方框113)，则MSM63可认为已找到控制字段59的开始。这样，同步字也可运载于后面要确定出地址的附加信息。
如果找到了固定长度的控制字段59的开始，便也知道了数据/子系统字段51的开始。按照本发明，凡数据/子系统字段51为PPM编码的地方，所有随后的符号因而都被解释为PPM符号。如图4B中所示的每一个字段54-57，在脉冲累加器64中以按帧地累加(例如是16次)，并由合适的符号估值电路65估值。对于数据/子系统字段51中的数据检测，可以应用按照控制字段59中接收到的RR信息之同样的程序。可以设想出不同的方法，控制字段59中运载的信息能怎样地解码和传输，接收机须随之作出相应的设计。
如果整个数据/子系统字段51正确地接收到，可产生出一个触发信号用于递增信息通过量测量电路，并且包成功率计数器复位。
信道质量评估器66对红外信道14上的误码率进行监测。本实现方法中，使用数字式信道质量评估器66之原因在于，依靠模拟电路的SNR确定或者包成功率的测量工作，或是费钱，或是速度慢，因之都不很适用。信道质量评估器66监测红外信道14的误码率。从这个评估出的误码率中，可以确定关于将来的数据/子系统字段51中建议的数据率压缩因数(RR*)。对于发射站中发射机作出快速反馈响应方面，传输误码计数可以在PPM符号级上而不是在数据/子系统字段级上完成。显然，错误的PPM符号(即每帧的0，2，3......脉冲)通过各别地考察每个接收到的符号来计数。然后，将考察到的误码符号与数据/子系统字段51中接收到的符号总数之比，作为红外信道14上瞬时误码率的一个量度。
下面，给出数据率协商方面的一个方案例子。实质上达到无误码地包传输(误码的包在媒体访问控制协议级上重复)的最大可能数据率于一个短时间内会在宽的范围内变化。能够自适应于它们的数据率的那些站需要互相交换它们目前合适的数据率。为了防止重复的再传输，数据率信息的这种交换可以在误码反馈消息内实现。
按照提出的数据率协商方法，根据在RPLH的相应字段中最后接收到的数据帧，每个站发送出建议的数据率压缩(RR*)参数。图8中示明，应用“请求作发送/清除掉发送”(RTS/CTS)，在一个CSMA/CA(载波检知多址访问/碰撞避免)协议中怎样实现数据率协商程序。所提出的数据率协商是基于下列的原则：
·根据所有接收到的数据和控制帧(其L-PPM符号的总数目超过128)对信道质量作出评估。
·数据率，尤其是控制帧的数据率，保守地自适应以防止由受损的CTS帧或确认(ACK)帧造成的不需要的再传输。当发生碰撞以及当信道信噪比SNR高时，再传输是合适的。在信道SNR低的情况下，反复编码(即增加RR)较为有效。
·引入一个强制性的ACK帧以传输建议的数据率压缩符号，并确保只需要再传输数据块一次。
·为了减轻载波检知问题，可采用一种网络分配方法(类似于IEEE 802.11中的)。保留信息应当以最大可能的冗余度进行传输。对于自适应的数据率传输系统，提议依靠控制字段59中传输的数据率压缩(RR)和数据块大小(BS)来计算实际的信道保留时间。
一个通信网元(例如参见图3)内的网络初始化可象下面那样地发生：通过发送出对每个子系统规定的一个专门控制帧，具有S1容量的一个站启动网络开始运行。这情况首先发生于S1，然后该启动的站等待至得到所有其它S1站来的响应。启动的站对S2和S3以相同的方式进行。完成此之后，所有其它站按照选定的信道访问协议以同样的方式进行，对其有关的子系统各别进行。最后，所有的站将它们确认的连接表格传输至它们表格上的每一个站。依靠这种方法，每个站得到网络中每种可能连接的一张状态图，包括初始的信道质量信息。这些状态图此后称为数据率/连通性状态图。根据这个信息，可以标识出通信网元内的隐匿终端。此外，在网络初始化期间，也可以传输出对接收站得知它来说为很重要的信息。在网络初始化期间，可以规定控制字段59的长度、控制字段59中子字段的细节以及其它信息。
对于用户信息和网络控制两者，应当在每个站中存储入某一种数据率/连通性表(RCT)90-92，并以有效的方式显示给用户。这样一种数据率/连通性表的信息当需要时也可做成可供应用程序使用。图9中示例的RCT 90-92是由数据率/连通性状态图组成的。如图10中所示，RCT可用于用户信息、网络再组织和通过转发器的另一个路由。此外，因为初始数据率是已知的，一个RCT有助于增加的网络通过量。在一定时间之后，诸RCT可能需要刷新，因为某S1站已适应于该数据率，一些站实际上移动了，或是有新的站试图加入网络中。后一种情况下，必须执行另一个初始化程序。
图10中所示的对于站D显示出用户网络信息的例子，表明站D不能被站B接收到，也即对站B来说站D代表一个隐匿的终端。本例子中，显示面101表示一个相应的消息，它建议调整位置。此外，示例的显示面100表明，站D与站A之间的通信限制于较低的数据率上。如图10的第二显示面101中所示，这意味着1.6MB文件的传输将需要2分钟来完成。因此，向用户D显示出，建议移近些站A。
在高数据率系统中，过量的头部开销可以如下那样地避免。在应用低数据率传输的子系统中运用的诸站(例如寻呼机功能的站S4)要求低得多的SNR，因此，比之选定的SN(SN＝S1)来说它对噪波有高得多的抗干扰能力(高出20-30dB)。应用重复编码算法和合适的符号同步方式，可以设计一个RPLH，它对低数据率传输有足够高的抗干扰能力。然而，这样一种头部所需的长度会显著地降低SN和其它高数据率子系统的性能。结合图14，将说明这样一个头部的例子，它具有增加了长度的同步字，以应用来得到改进的抗干扰能力。
从实现复杂性(价格)和传输效率相对于系统抗干扰能力所作的研究中，得出了一种双模式RPLH方案。一种所谓的低数据率压缩模式的RPLH(L-RPLH)，它在SN传输模式中支持的数据率压缩(RR)因数高到8。较为费钱的高数据压缩模式的RPLH(H-RPLH)可使SN通信具有最大的RR达到64。H-RPLH支持的子系统所工作的SNR，比之在SN链路工作于无数据率压缩(即RR＝1)下维持可接受的包成功率所需的SNR，可低到20dB之多。在SN(S1)和高数据率(S2)传输模式中的网络通常采用L-RPLH，只当通信网元内要求低数据率传输(S3)和/或遥控功能(S4)时，才激发H-RPLH。依靠这种方案，并假定在H-RPLH站中健壮的直接载波检知电路起作用，则即使在头部本身不能够正确地解码的情况下，也能对H-RPLH范围内的每一个站宣告即将到来的L-RPLH业务量。网络初始化和对于SN站初始的信道质量评估，都在H-RPLH模式中实现。
为了达到高可靠性(抗干扰能力)，借助于脉冲平均化程序对接收到的前置码分析其周期性构图，可使接收站确定头部的模式(L-RPLH或H-RPLH)。(要注意，按照本发明，这不是前置码的主要的应用。)例如，将接收到的前置码数据流平均16次或更多次，能在SNR低到0dB下有可靠的模式检测(对于数据字段51的可靠检测，需要RR为64)。例如，8个时隙周期(2个4-PPM符号长度)的前置码脉冲序列10001000......，可应用来表明头部模式为H-RPLH，而也具有8个时隙周期的前置码脉冲序列10000010......，可以表明头部模式为L-RPLH。在接收机端对头部模式检测采用的那一种电路，也能应用于健壮的直接载波检知中作检测。
为了确定控制字段59的开始和随后的、可能是重复编码的数据/子系统字段51的开始，需要帧同步。如果采用PPM编码信号作传输，帧同步也是用以压缩PPM符号边界的基础。为此，在前置码52之后可以立即传输一个专门的脉冲构图53(见图4A)。普通的解决方法是采用不合法的PPM符号(例如每符号为一个以上的脉冲)来使同步字53独特地可被检测，或者借助一个相关器电路由普通的解决方法对一种适合的二进制序列进行检测(表明出所需的相关特征)。然而，工作在H-RPLH条件下的单一个同步字53可能变得过分地长，随之要求相应地长的相关器电路。再一个问题在于，同步字53必须嵌入在选定的PPM格式内，以遵从由红外光源(工作循环)所施加的平均功率约束，并使接收到的直流电平可保持连续性。
现在，结合图11说明一种解决方法，它可以在维持工作循环下避免直流电平偏移，并在H-RPLH条件下可减少所需的相关器长度。不是采用一个长的、单独的同步字53，而是应用两个比较短的同步字来组成一个适当地较长的同步字。第一个同步字这样地嵌入在选定的PPM符号格式内，使得相应的第一个相关器110可理想地也即无噪波地产生出一个输出，它对应于第二个特定的同步字。然后，这个第一相关器110的输出用作相应的第二相关器112的输入，在将一个阈值工作电路113加到第二相关器112的输出端后，便给出了符号/帧同步信息。这种方案显著地减少了同步检测中的硬件花费。此外，这种方案是与双模式头部传输方法(L-RPLH或H-RPLH)相兼容的。
下面说明的两级式同步方案可以拓展，使得附加信息能连同同步信息一起传递。例如，以4种不同的方式应用第二同步字(也就是，比如B1＝{+1，+1，-1，+1，-1}，B2＝{-1，+1，-1，+1，+1}，B3＝{-1，-1，+1，-1，+1}，B4＝{+1，-1，+1，-1，-1})，使得两个不同的第二级相关器能区别出4种获得的复合同步序列(这里假定，第二同步字的每种型式有一个互补的型式)。第一相关器110输出端上得到的4种序列应当有很好的自相关性或互相关性。这种方案可以连同同步信息传递出2比特信息。类似地，可以推广这种方案，比如包括进第一同步字来传递附加比特信息。
下面，将进一步说明低SNR下可能的两级同步方案和符号/帧同步的细节。图11示明在低SNR下用于帧和符号同步的上述两级相关方案。本例子中，第一相关器110设计成对二进制值的第一同步字起响应。第一相关器110的输出经电路111后成为三进制值的(+1，0，-1)，向第二相关器112提供作为输入。通过电路113，第二相关器112的输出又成为二进制值(0，+1)，馈送至由PPM系统的时隙时钟控制的存储单元114上；输出端67上的信号{同步特征位}代表了同步信息。
按照本发明和相应的状态图，图12和图13中给出了接收机的另一种实现方法。这种接收机具有所希望的特性，可提供快速的(在中等的或高的SNR下)以及健壮的(在低的SNR下)载波检测功能。如图12中所示，有两个阈值检测器121和124。阈值检测器124应用于快速载波检测，而阈值检测器121应用于健壮头部检测123和数据检测122。健壮头部检测器123向称为载波断定的功能块126提供信号{前置码_特征位}，目的在于断定由快速载波检测器125提供的信号{快速_载波_特征位}。{快速_载波_特征位}信号在中等至良好的SNR下给出快速载波检测，而{前置码_特征位}信号在低的SNR下给出较慢的信号用于载波检测。两者组合一起时，两个信号{快速_载波_特征位}和{前置码_特征位}提供健壮以及快速的载波检测。方框126从这两个信号中产生出信号{载波_特征位}(指明了成功的载波检测)。当{快速_载波_特征位}形成之后的一定时间内不出现{前置码_特征位}时，发生一个错假告警，通过信号{快速_载波_复位}使{快速_载波_特征位}(因而{载波_特征位})复位。
健壮头部检测器123提供信号{头部_特征位，数据块_大小，同步_特征位，L(模式)}信号，以及向未示出的、接收机其它功能提供可能的其它信号(取决于在控制字段59中传输的诸字段)。
由于在接收到健壮头部50内的控制字段59后所知道的RR指明了信道质量(SNR)，故可以应用这个信息连同调制方法信息，在接收数据/子系统字段51期间将比较器121的阈值VTh2调整到最佳值上。(从框123到框120反馈N比特。)比较器124的阈值VTh1选定得有最佳的快速载波检测。
图14中，示例出由两个较短的同步字(序列1和序列2)组成的一个同步字。图14示明，PPM发射机如何按照本发明将第一字(S)和第二字(B)组合成一个长的同步字。另外又表明，在4-PPM诸符号帧内该同步字以怎样的次序传输。如果传输信道的质量差，由两个较短的字组成这个长同步字以及类似的同步字都适合于应用。因此，符号/帧同步的这种方法在实践中能很好地适合于设计健壮头部。即使在仅仅正确地接收到一部分同步字的情况下，也可能达到正确同步(通过相关性检测)。
按照本发明，用户能自由地在数据/子系统字段51内传输加密的数据，但是，健壮头部50决不应加密，以便从任一个参与的站上接收到时所有的站都能理解它。由于对数据/子系统字段看起来应该是怎样的并没有加以限制，所以本创造性设计思想容许数据/子系统字段51中传输的信息可加密。
然而，有意义的是，在控制字段59中包括一个子场(类似于用在访问优先权信息或模式字段中的)，它能应用来指明在加密模式中(通常加密处理是在物理层上方)将传输的后面的数据/子系统字段去往的信宿(接收站)和可能的其它站。
更一般地说，人们可在控制字段59中规定一个“属性”子字段，每个站从中可以知道其存在(包括位置和长度)，但其内容的含意只是站的一个子集将知道的。在健壮头部50的控制字段59中包含的这样一个属性子字段示明，健壮头部设计思想恰恰容忍各别程度的自由度，而不必兼顾其主要意图，也就是它可以被完全地理解，特别在很差的信道条件下。
下面，将勾划出本发明不同实现方法的例子：
1.按照本发明的硬件，它们例如可以综合置于一块计算机卡上，该卡或是可安装在计算机壳罩内，连接至一条计算机总线上，或是插入至所述壳罩中提供的一个插槽中(例如是个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)形式的卡)。
2.同样地，这里的发射机/接收机可以制作成独立壳罩式，它们连接至计算机上。
3.此外，按照本发明的发射机/接收机可以综合于一个外围设备(例如打印机)中。某些场合下，轻量的型式就足可以，因为诸如打印机之类通常的外围设备例如只是接收数据。当它被要求进行打印工作时，一般仅仅是有限数量的信息反馈到站上去。在此类情况下，只需传输健壮的物理层头部和头部控制字段中的某些信息就已足够。
4.本创造性的方案也可以以微码形式来实现，在数字信号处理器或者另一种专门用途的硬件引擎上执行程序。

Claims (35)

1.在发送站与第一接收站和第二接收站之间实现无线光通信的方法，第一接收站能接收应用第一调制方法调制的数据，第二接收站能接收应用第二调制方法调制的数据，该无线光通信方法的特征在于：
a.所述发送站提供一个前置码(52)，它包括形成具有确定周期的一个周期性脉冲序列的诸数据帧，每帧中时隙的数目(L)和帧的内容是所述诸接收站知道的；
b.所述发送站以光信号形式传输出所述脉冲序列；
c.所述诸接收站根据接收到的所述脉冲序列进行载波检测；
d.所述诸接收站之每一个确定所述脉冲序列的周期，以获得相对同步；
e.所述诸接收站之每一个将其时钟调整至接收到的脉冲序列的时隙相位上，并通过移位寄存器来设定所述输入的脉冲序列的时钟；
f.所述发送站传输出一个校准于所述周期上的独特的同步字(53)，所述独特的同步字(53)是所述诸接收站知道的；
g.所述诸接收站之每一个对所述移位寄存器中的所述脉冲序列与接收站已知的所述独特的同步字求相关性，以便接收站在识别所述同步字(53)后达到与所述发送站绝对同步；
h.所述发送站在预定长度和结构的控制字段(59)中指明，是第一还是第二调制方法要被用来传输数据/子系统字段(51)中的数据，使得能支持有关的调制方法的全部接收站都等待着所述数据。
2.权利要求1的方法，其特征在于，一个能支持不同的调制方法的接收站，将其接收机切换至所述控制字段(59)中指明的有关调制方法上。
3.权利要求1的方法，其特征在于，或是所述控制字段(59)中，或是所述数据/子系统字段(51)中，包括一张所述数据的收信者表。
4.权利要求1的方法，其特征在于，脉冲位置调制(PPM)用作传输的调制方法。
5.权利要求4的方法，其特征在于，所述控制字段(59)中包含一个数据率压缩字段(RR；54)，它向一个接收站指明，所述数据/子系统字段(51)中的每个脉冲位置调制(PPM)符号将怎样经常地重复。
6.权利要求1的方法，其特征在于，所述控制字段(59)中包含一个建议的数据率压缩字段(RR*；55)用于传输一个建议的数据率压缩因数(RR*)，它被用来协商出一个最适合于通信的数据率。
7.权利要求6的方法，其特征在于，所述建议的数据压缩率因数(RR*)是在计及实际的误码率下根据预先规定的规则予以确定的，该误码率是在发送站与诸接收站通信期间发生的。
8.权利要求1的方法，其特征在于，所述控制字段(59)中包括一个数据块大小字段(BS；56)，它指明在所述数据/子系统字段(51)中将传输的数据单元的数目。
9.权利要求1的方法，其特征在于，所述控制字段(59)中包含一个模式字段(57)，它运载的信息用来对所述接收站指明将应用哪一种调制方法。
10.权利要求9的方法，其特征在于，所述调制方法是下面的一种：
·4时隙脉冲位置调制(4-PPM)，
·16时隙脉冲位置调制(16-PPM)，
·在IrDA标准中规定的调制方法。
11.权利要求1的方法，其特征在于，所述控制字段(59)中包括对一个接收站发信令的信息，以告知所述数据是否将由所述接收站转送。
12.权利要求1的方法，其特征在于，所述控制字段(59)中包括这样的信息，它可使任一接收站不被选址到，或者不能支持所述控制字段(59)中指出的调制方案，用来确定所述数据将传输多长时间，以确保在此传输期间这些接收站保持寂静。
13.权利要求1或4的方法，其特征在于，所述诸接收站之每一个应用一种算法，即使是当因变坏的光通信而导致存在潜在误码时，仍可用来识别所述同步字(53)。
14.权利要求13的方法，其特征在于，所述同步字(53)由两个同步字组成，使得在接收站上的识别能分成两个阶段。
15.权利要求1的方法，其特征在于，由一个接收站和/或发送站确定出传输所述数据中采用的数据率。
16.权利要求1的方法，其特征在于，由一个接收站在考虑到发送站与接收站之间通信信道当前的质量下，确定一个建议的数据率应用于所述数据的传输，所述建议的数据率的确定是基于了解到，控制字段(59)何时确切地结束，及因为知道了控制字段(59)何时确切地结束从而知道了所述数据/子系统字段(51)何时开始。
17.权利要求15或16的方法，其特征在于，所述数据率和/或建议的数据率信息的形成对于应用程序或末端用户是可利用的。
18.权利要求1的方法，其特征在于，所述控制字段(59)中包括访问优先权信息，容许在一个通信网元(40)内至少有两个共处的通信子网元。
19.权利要求1的方法，其特征在于，所述控制字段(59)中包括支持所述数据加密的信息。
20.用于与第一接收站和第二接收站进行无线光通信的发射机，第一接收站能接收应用第一调制方法调制的数据，第二接收站能接收应用第二调制方法调制的数据，所述光通信应用一个能由所有接收站解码的健壮物理层头部(RPLH；50)启动，所述发射机包括：
a.提供前置码(52)的一个头部发生器，所述前置码(52)作为所述健壮物理层头部(RPLH；50)的一部分，包括形成具有确定周期的一个周期性脉冲序列的诸帧，每帧的时隙数目和帧的内容是所述诸接收站知道的；
b.用于提供作为所述健壮物理层头部(RPLH；50)之一部分并且所述诸接收站知道的独特的同步字(53)的装置；
c.用于提供具有固定长度和已知结构、作为所述健壮物理层头部(RPLH；50)之一部分的控制字段(59)的装置，所述控制字段(59)指示在数据传输中将采用的有关的调制方法；
d.使要传输的所述数据实现调制的装置；及
e.将随后于所述前置码的所述独特的同步字(53)的所述脉冲序列进行传输的装置，同步字(53)校准于所述脉冲序列、所述控制字段(59)和所述已调制数据上。
21.权利要求20的发射机，还包括提供要传输的所述数据收信者表的装置，所述收信者表或者给出在所述控制字段(59)内，或者给出在所述数据/子系统字段(51)内。
22.权利要求20的发射机，还包括应用数据传输中采用的、先前接收到的建议的数据率压缩(RR*)来产生一个数据字段(DSF)的装置，并在所述控制字段(59)中传输出应用来协商成最适合于通信的数据率中其本身所建议的数据率压缩(RR*)。
23.权利要求20的发射机，还包括指明要传输的所述数据之数目/大小的装置。
24.权利要求20的发射机，还包括向一个接收站发出信令的装置，告知所述数据是否要由所述接收站转送。
25.用于在多模式通信网元中与一个发送站进行无线光通信的接收机，所述发送站传输出：
·一个健壮物理层头部(RPLH；50)，它能由所述多模式通信网元中的所有接收机解码，它包含有：
·前置码(52)，它包括组成具有确定周期的一个周期性脉冲序列的诸帧，每帧的时隙数目和帧的内容是所述接收机知道的；
·所述接收机知道的一个独特的同步字(53)；
·具有固定长度和已知结构的一个控制字段(59)，它指明数据传输中将采用的有关的调制方法；
所述接收机包括：
a.根据接收机知道的每帧中的时隙数目和帧的内容确定出所述脉冲序列之周期以便获得相对同步的装置；
b.根据所述脉冲序列进行载波检测的装置；
c.将接收机的时钟调整至接收到的所述脉冲序列之时隙相位上的装置；
d.对通过一个移位寄存器接收到的所述脉冲序列确定时钟的装置，移位寄存器的长度由所述独特的同步字(53)确定；
e.对所述移位寄存器中的所述脉冲序列与接收机已知的所述独特的同步字求相关性以便接收机在识别出所述独特的同步字(53)之后与所述发送站达到绝对同步的装置；
f.从所述控制字段(59)中确定出所述接收机是否能支持有关的调制方法的装置，该调制方法是在所述数据传输中将采用的；
g.从接收到的信息中确定出所述接收机是否为所述数据之正当接受方的装置；及
h.使接收机对所述控制字段之紧后面的所述数据进行接收的装置。
26.权利要求25的接收机，还包括可以在一种、二种或多种调制方法之间作切换的装置。
27.权利要求25的接收机，其特征在于，所述达到绝对同步的装置中包括第一相关器和第二相关器，使得应用两个同步字产生出的一个同步字能够在第一相关器和第二相关器中被识别出。
28.权利要求25的接收机，还包括确定出从信道质量评估中导出的建议的数据率压缩(RR*)的装置，该建议的数据率压缩(RR*)应用来协商出最适合于所述数据传输的数据率。
29.权利要求25的接收机，还包括装置，用于通过分析在所述控制字段(59)中传输的信息来确定预期的所述数据的数目/大小。
30.权利要求25的接收机，还包括装置，当接收到的信息指明要求再传输时，它用来再传输所述数据。
31.一种多模式无线光通信系统，包括：至少一个发射机，该发射机包含：
提供前置码(52)的一个头部发生器，所述前置码(52)作为所述健壮物理层头部(RPLH；50)的一部分，包括形成具有确定周期的一个周期性脉冲序列的诸帧，每帧的时隙数目和帧的内容是所述诸接收站知道的；
用于提供作为所述健壮物理层头部(RPLH；50)之一部分并且所述诸接收站知道的独特的同步字(53)的装置；
用于提供具有固定长度和已知结构、作为所述健壮物理层头部(RPLH；50)之一部分的控制字段(59)的装置，所述控制字段(59)指示在数据传输中将采用的有关的调制方法；
使要传输的所述数据实现调制的装置；及
将后随有所述独特的同步字(53)的所述脉冲序列进行传输的装置，同步字(53)校准于所述脉冲序列、所述控制字段(59)和所述已调制数据上；和
至少一个接收机，该接收机包含：
根据接收机知道的每帧中的时隙数目和帧的内容确定出所述脉冲序列之周期以便获得相对同步的装置；
根据所述脉冲序列进行载波检测的装置；
将接收机的时钟调整至接收到的所述脉冲序列之时隙相位上的装置；
对通过一个移位寄存器接收到的所述脉冲序列确定时钟的装置，移位寄存器的长度由所述独特的同步字(53)确定；
对所述移位寄存器中的所述脉冲序列与接收机已知的所述独特的同步字求相关性以便接收机在识别出所述独特的同步字(53)之后与所述发送站达到绝对同步的装置；
从所述控制字段(59)中确定出所述接收机是否能支持有关的调制方法的装置，该调制方法是在所述数据传输中将采用的；
从接收到的信息中确定出所述接收机是否为所述数据之正当接受方的装置；及
使接收机对所述控制字段之紧后面的所述数据进行接收的装置。
32.权利要求31的无线光通信系统，其中所述至少一个光发射机还包括：提供要传输的所述数据收信者表的装置，所述收信者表或者给出在所述控制字段(59)内，或者给出在所述数据/子系统字段(51)内。
33.权利要求31的无线光通信系统，其中：
所述至少一个发射机还包括：
应用数据传输中采用的、先前接收到的建议的数据率压缩(RR*)来产生一个数据字段(DSF)的装置，并在所述控制字段(59)中传输出应用来协商成最适合于通信的数据率中其本身所建议的数据率压缩(RR*)；以及
所述至少一个接收机还包括：
确定出从信道质量评估中导出的建议的数据率压缩(RR*)的装置，该建议的数据率压缩(RR*)应用来协商出适合于所述数据传输的数据率。
34.权利要求31的无线光通信系统，其中：
所述至少一个发射机还包括：
指明要传输的所述数据之数目/大小的装置；以及
所述至少一个接收机还包括：
用于通过分析在所述控制字段(59)中传输的信息来确定预期的所述数据的数目/大小的装置。
35.权利要求31的无线光通信系统，其中：
所述至少一个发射机还包括：
向所述至少一个接收机发出信令的装置，告知所述数据是否要由所述至少一个接收站转送；以及
所述至少一个接收机还包括：
当接收到的信息指明要求再传输时用来再传输所述数据的装置。
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