CN1439214A

CN1439214A - 用于在一个无线通信系统中建立一个连接的方法

Info

Publication number: CN1439214A
Application number: CN01811879A
Authority: CN
Inventors: 约翰·昆廷·菲利普斯
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-07-03
Filing date: 2001-05-01
Publication date: 2003-08-27
Also published as: KR20030013464A; CA2414845A1; AU2001252384A1; BR0112087A; GB2364457B; WO2002003625A1; JP2004503138A; EP1297658A1; GB0016364D0; US20040203376A1; GB2364457A

Abstract

两个设备例如一个PDA(10)和一个移动电话(12)之间的通信在转换到用于传送数据的一个广播射频信道之前，可以使用一个点对点信道比如通过红外信令建立。因此，在包含可用于加入无线网络的许多设备的环境中，该设备能很容易地添加到一个无线网络中。

Description

用于在一个无线通信系统中建立一个连接的方法

发明领域

本发明涉及无线通信系统。

发明背景

近来已经开始出现实现蓝牙标准的设备。蓝牙提供一个公共标准，通过这些设备比如PDA(个人数字助理)、移动电话、打印机等等能彼此无线通信。蓝牙使用在2.4GHz的工科医频段的无线信号。

蓝牙具有一个弱点，其中在一个拥挤的环境中发现一个打算用于通信的接收者时就会出现问题，例如一个会议，那里许多人正进行交换电子商务卡或在一个市郊火车上，许多人在移动电话或音乐播放设备和耳机之间采用蓝牙连接。一个蓝牙设备必须执行一种时间消耗发现操作，这将实际定位局部环境中的每个蓝牙设备。

发明概述

按照本发明，提供了在两个设备之间建立一个无线连接的方法，该方法包括：

使用非无线频率波通过一个点对点信道的装置从第一设备发送第一信号到第二设备；和

从第一设备发送第二信号到第二设备，

其特征在于第一信号传递一个广播无线射频信道的建立信息到第二设备并且所述广播信道被用于所述第二信号。

在本文中，术语“广播”被用于实质上区别非方向的传输和有方向的，点对点的传输不是指信号将要由多个台站同时接收。术语“建立信息”意味着由第二设备使用的信息，用于建立它的广播信道传输，不只是一个报警信号。使用一个简单的红外报警信号，它不运送设立信息，此外，在IP-A-08-204791中公开了在一个系统中也采用射频无线通信。

第二信号不必立刻跟随第一信号。例如，在发送第二信号之前，使用点对点信道可以影响相互识别和协商的程度。

点对点信道可以使用一个电缆作为一媒介或感应通信。然而，最好使用一种光学载体。一个光纤可以被用于点对点信道但这不是优选的。

建立信息最好包括定义一个信道的数据，最好包括一个跳频方案。

第一信号可以包括一个加密密钥以便提供随后使用广播信道通信的安全性。点对点信道专用特性意味着可以使用代码不是公共密钥代码，包括PGP。和可替换的加密方式一样，射频通信可以有效地使用一种扩频技术，其中在大于数据率的速率上用一个伪随机序列相移调制载波。

按照本发明，提供一种在两个设备之间建立一个无线网络连接的方法，该方法包括：

从第二设备发送一个网络允许请求信号到第一设备；

确定第二设备是否应该被允许连到包括第一设备的网络中；和

如果确定第二设备允许连到该网络，执行一种按照本发明的在两个设备之间建立无线连接的方法，

其中在所述点对点信道中发送网络允许请求信号。

通过使用点对点信道发送一个适当的信号到第二设备，第一设备可以邀请第二设备发送网络允许请求信号。

按照本发明，提供具有通信设施的一个设备，该设备包括射频收发信机装置，一个非无线电点对点收发信机装置和控制装置，用于控制射频和点对点收发信机装置，处理由此传输的数据和处理接收的数据，其中编程控制装置以便按照本发明的方法配置所述设备用作第一设备或第二设备。

优选的是，点对点收发信机装置是一个光收发信机装置。

按照本发明的设备可以尤其被实施在一个计算机中，一个移动电话或一个打印机。

简述附图

图1显示了按照本发明的一个设备；

图2示例了图1的设备使用的跳频；

图3显示了按照本发明形成的无线网络；

图4显示了建立无线网络的两个设备；

图5显示了在两个设备之间设立无线信道的第一信令方案；

图6显示了被加到无线网络的另一个设备；和

图7显示了用于在两个设备之间设立无线信道的第二信令方案。

优选实施例的详细说明

现在，通过示例的方式并结合参考附图，将描述本发明的实施例。

参考图1，按照本发明的一个设备1，它可以是一个PDA，一个移动电话，一个打印机或其他的设备，其包括一个处理器2，RAM3，ROM4，显示电路5，用户输入电路6，通过总线10互连的一个射频子系统7和红外子系统8。设备1可以具有需要用于特殊功能的附加的电路和机械元件(未示出)，例如移动电话情况下的信号处理和打印机情况下的打印机引擎。

ROM4包含用于控制使用射频和红外子系统7，8通信的程序，对于经一个API由处理器2运行的程序来说，它是可访问的。

射频子系统7包括收发信机电路，包括一个本地振荡器，和用于响应于来自处理器2的命令控制收发信机电路的控制器。收发信机适用于跳频发射和接收。

参考图2，它显示了可以操作在重叠区域中的两个无线网络的跳频图，将2.4GHz的ISM频带中50MHz宽的部分用载波间隔1MHz分成50个信道。设备1以2ms时隙发送分组数据，改变时隙之间的频率。使用多个连续的时隙可以发送一个分组且在一个时隙中可以发送多个分组。由于伪随机序列在它的开始是最后，因此跳频是伪随机的，且将要用于任何给定分组的信道能能使用用于控制伪随机序列和时隙数的一个“种子”值来确定。一个设备发送的权利是独立于跳频方案的，通过处于其中的无线网络的伪随机序列确定在频率上发送的一个无线网络中的设备。

参考图3，一个示例的无线网络包括一个PDA10，一个移动电话11和一个打印机12，所有这些设备具有图1所示设备的元件。PDA10是一个主设备，并且能直接与移动电话11和打印机12通信。然而，移动电话11和打印机12是从属设备和只能经PDA10进行彼此通信。因此，相同的伪随机序列，和因此相同的跳频方案被使用于PDA10，移动电话10和打印机12之间所有的通信。

现在将描述在PDA10和移动电话11之间的无线链接的建立。

当可获得通信时，按照本发明的所有设备监视它们的红外信号环境。当用户不希望设备用于通信时，用户可以禁用红外子系统8以保存电能。此外，如果在一些周期不使用，通过一个定时器也能够禁用红外子系统8。

为了连接移动电话11到PD11A10，将移动电话11对准PDA10(图4(a))，以便它们的红外端口被对准(图4(b))。

在这点上，既不是PDA10也不是移动电话11已经被指定为主设备。尽管这可以留给PDA10和移动电话11来在它们之中分类出来，但在本实施例中，用户或设备的用户能分配这个任务给设备10，11。将假设PDA10将是主设备。

当PDA10和移动电话11的红外口被对准时，移动电话11的用户输入一个“连接”命令。参考图5，移动电话11负责通过发送一个“许可进入请求”信号到PDA10以请求允许进到它的无线网络。在这点上，无线网络是纯概念性的，因为PDA10还没有与任何其他设备建立通信。“允许请求”信号包括指定给移动电话11的用户定义或预置的“名称”和一个设备类型代码。PDA10使用名称和设备类型代码确定移动电话11对它是否是已知的并应该自动地批准进入。为此，PDA10在用户控制的一个“朋友”列表中查阅移动电话11。如果移动电话11不被PDA10识别作为是一个“朋友”，PDA10显示一个消息给它的用户，询问移动电话11是否应该被允许进入。如果用户通过输入“否”进行回答，PDA10发送一个“许可拒绝”消息到移动电话11。然而，如果移动电话11被允许进入，PDA10选择一个伪随机数种子，例如使用采取PDA10和移动电话11的名称的一个算法作为输入，并且在由伪随机数指定的信道上听50ms(即25个时隙)。如果PDA10检测到具有高于门限值的信号强度多于2个脉冲串，它选择另一个伪随机数种子和听另外一个25时隙。

如果PDA10没有检测到门限以上的多于二个的脉冲串，它使用它的红外子系统7发送一个“允许进入批准”信号到移动电话11。“允许进入批准”信号包括PDA10的名称和设备类型，它拥有的无线网络地址，由移动电话使用的无线网络地址，伪随机数种子，时隙数和与由PDA10建立的跳频方案同步的时钟信号。在“允许进入批准信号”中识别的时隙上时钟信号终止。“允许进入批准”信号可以选择性的携带由从属设备使用的一个加密密钥，在此情况下是移动电话11，用于随后的射频通信。

当移动电话11接收到“允许批准”信号时，使用“允许进入批准”信号中的时钟信号和时隙数，以使它的射频子系统7的收发信机与PDA10的相同步，并确定它是否可以认为PDA10作为一个“朋友”来与它进行通信，而使用PDA的名称和设备类型。如果PDA10没有识别认为是一个“朋友”，移动电话11询问它的用户，在用户错误的开始与PDA10进行连接处理的情况下。如果用户响应询问没有授权连接，移动电话11把它的射频子系统7返回到待机模式。然而，如果连接被允许，移动电话11开始监听为随机数种子确定的跳频信道。

在这个时间期间，PDA10使用它的射频子系统开始发送许多编址的“询问”信号数据分组到移动电话11。当移动电话11接收到“询问”信号数据分组的其中之一时，它用一个“确认”信号来回答。如果在一个确定时间或分组数量内对询问信号没有回应，PDA10假定它已经被拒绝作为一个主设备和停止发信令到移动电话11。

对于随后的射频通信，设备10，11使用一种修改的时隙ALOHA的形式，其中时隙的百分率被保留以便由一个特殊设备使用。例如，在一个100时隙的帧中，在每个帧中可以为一个设备保留第20，第40，第60，第80和第100个时隙，从而另外的设备或许很少需要发送大量的数据，例如打印机，将只具有第50个保留的时隙。保留的时隙由主设备确定，不依靠无线网络中的设备的设备类型代码。便利的，一个特殊设备可能不使用的时隙在编址的“询问”数据分组中连同网络地址、任何另外存在的无线网络成员的名称和设备类型一起传递给他。

一旦射频链接已经被建立，设备10，11能被分开和被彼此“隐藏”，例如，用户可以把移动电话11放在一个分组中而把PDA10在另一个分组中(图4(c))。射频链接提供一个子层，在其上可以使用诸如TCP/IP的一个较高级协议。

在这点上，PDA的无线网络包含PDA10和移动电话11。将假设用户现在希望增加打印机到它的网络中。必须使用户移动到打印机12和在其上操作以便把它添加到无线网络中，这是不方便的。为解决这个问题，在一个主设备是PDA10的情况下，能邀请另一个设备请求允许进入。

参考图6和7，当PDA10的用户希望添加打印机12到无线网络时，用户使PDA10的红外端口与打印机12的端口对准并把一个命令输入到PDA10，使它发送一个红外线“允许进入请求邀请”信号到打印机12。

当打印机12接收到“允许进入请求邀请”信号时，它首先确定是否它已经在一个无线网络中。如果是，它用一个“忙”信号回答。如果不是，打印机12发送一个“允许进入请求”信号到PDA10。“允许进入请求”信号包括打印机12的“名称”和一个设备类型代码。PDA10使用名称和设备类型代码确定打印机12对它是否是已知的和应该自动地批准进入。如果PDA10没有认可打印机12，PDA10显示一个消息给它的用户，询问是否该请求设备应该被允许进入，由于红外“请求命令”信号已经被一个设备而不是打印机12不注意的接收了。如果用户通过输入“否”进行回答，PDA10发送一个“拒绝许可”消息到请求设备。然而，如果打印机12作出回答并被允许，PDA10使用它的红外子系统8发送一个“允许进入批准”信号到打印机12。“允许进入批准”信号包括PDA10的名称和设备类型，它自己的无线网络地址，移动电话使用的一个无线网络地址，伪随机数种子，一个时隙数和与由PDA10建立的跳频方案同步的一个时钟信号。在“允许进入批准信号”中识别的时隙上终止该时钟信号。

如前一样，现在PDA10开始使用它的射频子系统8，发送许多编址的“询问”信号数据分组到打印机12。当打印机12接收到“询问”信号数据分组的其中之一时，它用一个“确认”信号来回答。如果在一个确定时间或确定数量的数据分组内对询问信号没有回应，PDA10假定打印机12已经被拒绝把它作为一个主设备并停止发信令到移动电话11。

当PDA10已经接收了“确认”信号时，PDA10发送新的“保留的时隙”信号到无线网络的其它成员，通知它们打印机保留的时隙和打印机的网络地址。

尽管无线网络是现存的，PDA10每60秒轮询每个从属设备，如果对两个连续的轮询的响应没有从从属设备11，12接收到，则PDA10确定它已经不在无线网络中了，例如，超出范围，被关机或被它的用户指令而不管来自PDA10的信号。PDA10对此响应，通过从它的网络记录中移去不存在的设备的详细资料并发送一个新的“保留的时隙”消息给任何剩下的从属设备，以通知它们不存在的设备已经离开无线网络并修改它们保留的时隙列表。

此外，PDA10的用户还可以从无线网络中逐出一个从属，在使用一个共享打印机打印之后，通过输入一个适当的命令这将是所期望的。通过PDA10发送一个“逐出”消息给所述设备来执行逐出，并发送新的“保留的时隙”消息给任何剩下的从属，以通知它们逐出的设备已经离开无线网络并修改它们保留的时隙列表。

当没有从属设备剩下时，PDA10把它的射频子系统7放在一个待机模式，其中它停止监听信号或发射信号。同样，一个从属设备离开一个无线网络，它的射频子系统7也处在待机模式中。

因此，本发明提供了一种无线网络工作系统，它避免了在射频中只适用于蓝牙方式的固有的问题。

在一个修改形式中，射频和红外子系统和用于处理器2的程序可以适于选择性按照蓝牙和红外DA协议可来操作，以便提供后向的兼容性。在此情况下，按照本发明的操作最好使用蓝牙频带规划。

应该清楚的是，本发明可以以许多形式实施，并且设备并不必都是便携的。例如，诸如PDA或移动电话之类的便携设备能够连接到在进入一个建筑物的固定的主设备，通过使便携设备的红外口对准属于主设备的一个端口，在建筑的一个入口上提供便利。

在另一个实施例中，通过从主设备发送一个红外“逐出”信号到从属设备可以有效地用于从无线网络逐出一个从属，例如，响应用户输入，跟着一个新的射频“保留的时隙”消息给任何剩下的从属设备以便通知它们逐出的设备已经离开无线网络并修改它们保留的时隙列表。在此情况下，用户不会有从主设备存储和显示的一个可能隐含名称中去识别被逐出设备的问题。

Claims

1.一种在两个设备之间建立无线连接的方法，该方法包括：

使用非无线频率波通过一个点对点信道的装置从第一设备(10)发送第一信号到第二设备(11，12)；和

从第一设备(10)发送第二信号到第二设备(11，12)，

其特征在于第一信号传递广播无线射频信道(RF)的设立信息到第二设备(11，12)和所述广播信道被用于所述第二信号。

2.按照权利要求1的方法，其中点对点信道使用一个光学载波(IR)。

3.按照权利要求1或2的方法，其中所述设立信息包括定义跳频方案的数据。

4.按照权利要求1，2或3的方法，其中所述第一信号包括一个加密密钥。

5.按照权利要求4的方法，其中所述第二信号包括使用所述密钥加密的数据。

6.按照权利要求4或5的方法，包括从第二设备(11，12)发送第三信号到第一设备，所述第三信号包括使用所述密钥加密的数据。

7.一种在两个设备(10，11，12)之间建立无线网络连接的方法，该方法包括：

从第二设备(11，12)发送一个网络允许进入请求信号到第一设备(10)；

确定所述第二设备(11，12)是否应该被允许进入到包括第一设备(10)的网络；和

如果确定第二设备(11，12)允许进入到该网络，执行按照任何前述权利要求的方法，

其中在所述点对点信道(IR)中发送所述网络允许进入请求信号。

8.一种具有通信设施的设备，该设备包括一个射频收发信机装置(7)，一个非无线电对点收发信机装置(8)以及用于控制射频和点对点收发信机装置(7，8)的控制装置(2)，处理用于传输的数据和处理接收的数据，其中编程所述控制装置(2)以便配置该设备以按照任何前述权利要求的方法用作第一设备(10)或第二设备(11，12)。

9.按照权利要求8的设备，其中点对点收发信机装置(8)是一个光收发信机装置。

10.按照权利要求8或9的一种计算机。

11.按照权利要求8或9的一种移动电话。

12.按照权利要求8或9的一种打印机。