CN1849771A - 无线电网络通信系统和协议 - Google Patents

Abstract

一种用于包括许多收发信机设备的无线通信网络的通信系统和协议。所述协议保证网络变量被所有设备所共享，并且被所有设备正确地接收和更新。在一个给定的数据事务中，所述协议还提供从一个时隙到另一个时隙的转变的精确检测。

Description

无线电网络通信系统和协议

技术领域

本发明涉及一种由各种设备构成的网络，其中，各种设备经由射频相互通信。

背景技术

通过安排一组设备可以生成一个由各种设备构成的网络，其中，各种设备相互之间可以经由射频(RF，radio frequency)装置进行通信，以便在各种设备之间发送数据。假定各种设备中的每一个都处于每个设备的最大通信距离之内，这样，每一个设备都能在所述网络中与其它设备有效地相互通信。

在许多这样的网络中，所述设备可以全部都是收发信机，即，每一个设备都能进行发送和接收。为了传送一个数据项的目的，一个设备主要地用作发射机，而其它设备则主要地用作接收机。

本发明准备用于与“点到点”系统相反的“点到多点”系统，在“点到点”系统中，在同一时间仅在两个设备之间进行通信。在点到多点通信系统中，网络中的一个设备可以同时跟两个或多个其它设备进行通信。

一个可靠的“点到多点”通信系统允许生成共享的网络变量。这是一个网络中所有设备都知道的变量。例如，如果一个设备需要改变共享的网络变量的值，则它必须发出一项请求，并且必须保证所有设备同时接收和处理已更新的变量。如果不能同时进行更新，或者在网络中不是所有其它设备都接收到所述更新，则所述网络将不具有共享的网络变量。

共享的网络变量允许创建一个没有中央控制器的网络。关于所述网络的运行和控制的所有重要数据都同时地被网络中的所有设备知道。在网络中的任何设备都可以在任何时间更新数据，并且所有其它设备都被保证相应地更新它们的数据。与具有中央控制器的网络相比，这使得在网络内各种设备的控制得以简化、变为更加灵活并使成本得以降低。

在这里，每一个设备之间的单个通信动作被称为一项事务。事务发生在一个设备(收发信机/发射机)向一个或多个收发信机/接收机发送数据的过程之中。所述事务还包括从收发信机/接收机向网络中的收发信机/发射机发送的数据以及在收发信机/接收机设备相互之间发送的数据。在这个意义上，对一项给定的事务来说，发出准备由整个网络共享的数据的设备被称为“收发信机/发射机”，而在所述事务中接收数据的设备被称为收发信机/接收机。应当理解，在同一项事务中，给定的收发信机/接收机也可以发送确认信号。在下一项事务中，所述收发信机/接收机可以成为收发信机/发射机。当同时向一个以上的收发信机/接收机发送(也被称为广播或组播)时，重要的是知道所有的收发信机/接收机都已经成功地接收所述数据。如果即使有一个收发信机/接收机尚未成功地接收所述数据(例如由于在一部收发信机/接收机中，一个比特的误码会导致数据的出错)，则所有其它的收发信机/接收机必须被通知，并不是所有其它的收发信机/接收机都已经成功地接收所述数据。

这样的网络也可以使用一个具有主要和次要比特的传输系统。这意味着如果存在冲突，并且两个设备同时发送主要和次要比特，则当监测通信媒体时，每一个设备都将看到主要比特的传输。发送次要比特的设备知道曾经出现过冲突，并且可以采取任何适当的动作。例如，这可能意味着所有进一步的传输的停止。

在传统的点到点通信协议中，一个一般的步骤就是让每一个设备在接收数据后的某个时间内发送确认声明。其缺点是发送设备必须准确地知道网络中的接收设备的数目，以及如何与它们中的每一个进行联系。把相同的数据段可靠地传送到多个接收设备要求相同数据的多次传输，以及对每一次传输来说，为了得到确认需要进行相应的等待。向许多收件人重复传输相同的数据浪费了通信媒体的带宽。这个方案还要求发射机获得并存储关于哪些接收设备接受给定传输的数据。这个方案允许生成共享的网络变量，其代价就是不必要的复杂性以及通信媒体的可用带宽的不充分使用。

可替代地，可以使用点到多点传输来同时地向许多收件人传送数据，而不必返回任何确认。这使得数据传送变为不可靠，并且发射机将无法确定是否所有的接收设备都已经成功地接收了数据。不可靠的数据传送意味着不能生成共享的网络变量。

在这样的系统中，还需要能够精确地确定在数据传输过程中，数据类型改变(例如，从控制数据传输时隙改变到确认时隙)的时间或点。

许多公知的通信协议都是异步的和基于字符的。最好的实例就是广泛使用的串口RS/EIA-232。

这样的协议难以用来发送变化和固定的时间部分。然而，重要的是异步接口部件(被称为通用异步接收机发射机，或UART)具有被良好地表征的定时和延迟特性，并且这些特性保持不变。例如，字符之间的间隙时间的任何变化(不管由于什么原因)将是灾难性的，因为这将意味着不同的设备要为相同的临界点固定不同的时间。这对固定时隙的起点来说，将没有共同的时间参照。

基于字符的协议应当能够传送符合指定字符大小的任何信息项。这与在传输过程中具有提示重要点(特别是可变部分的终点)的某些方法的需求是有矛盾的。之所以产生这种矛盾是由于在基于字符的协议中，某些字符需要表示一种特殊的意义以便提示重要点。这意味着所述特殊字符不能用于数据。异步的基于字符的协议的组合缺点使得当在可变和固定时间部分之间保持固定时间关系时，它难以使用。

一种替代方案就是将所述协议考虑成一个通过分组而组成字符的比特流(换句话说，将字符结构覆盖在比特流之上)。可以对每一个字符进行检查，看它是否重要。当一个待发送的数据项看上去相同于一个重要字符时，可以插入额外的比特来改变它。所述接收设备识别额外比特的图案并去除它们，恢复原始字符。通过在解码路径中的正确点上进行特殊字符的识别，数据和特殊字符二者就能被分离。这被称为字符填充，并且在像高级数据链路控制(HDLC，high level datalink control)的协议中被广泛使用。然而，字符填充可能是复杂的和在处理上有难度的。

本发明的一个目的就是提供一种系统和协议，用于改进射频点到多点通信系统中的各种设备之间的通信。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于由各种设备构成的网络中的通信协议，所述协议具有帧，该帧包括用于发送数据的第一时隙，第一时隙之后的用于发送第一确认状态的第二时隙，以及第二时隙之后的用于发送第二确认状态的第三时隙。

最好是，所述第一确认状态是肯定确认状态，并且第二确认状态是否定确认状态。

最好是，所述第一时隙在长度上是可变的，并且第二时隙和第三时隙在长度上是固定的。最好是，所述肯定确认包括传送一个特殊编码值，其中含有足够的冗余以允许它在出现接收错误时得以恢复，类似地，所述否定确认包括传送一个特殊编码值，其中含有足够的冗余以允许它在出现接收错误时得以恢复。

根据本发明的第二方面，提供了一种无线电通信系统，包括收发信机/发射机和至少两个收发信机/接收机，其中，所述收发信机/发射机在第一时隙中向所述收发信机/接收机发送数据，并且其中，在收到数据之后，每一收发信机/接收机在第一时隙之后的第二时隙中返回第一确认状态，或者在第二时隙之后的第三时隙中返回第二确认状态。

最好是，所述第一确认状态是肯定确认，并且第二确认状态是否定确认。

最好是，所述第一时隙在长度上是可变的，并且第二时隙和第三时隙在长度上是固定的。

最好是，当每个收发信机/接收机在否定确认时隙中检测到正确编码的传输时，每个收发信机/接收机丢弃先前在第一时隙中接收的数据，并且所述收发信机/发射机向每个所述收发信机/接收机重发数据。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于无线电通信系统的收发信机/接收机，该无线电系统包括至少一个收发信机/发射机和至少一个其它收发信机/接收机，在使用中，所述收发信机/接收机在第一时隙中从所述收发信机/发射机接收数据分组后，在第一时隙之后的第二时隙中，发送第一确认状态，或者在第二时隙之后的第三时隙中，发送第二确认状态。

最好是，所述收发信机/接收机还在第二时隙中从所述通信系统中的至少一个其它收发信机/接收机接收第一确认状态，或者在第三时隙中从所述通信系统中的至少一个其它收发信机/接收机接收第二确认状态。

最好是，所述第一确认状态是肯定确认，并且第二确认状态是否定确认。

在从至少一个其它收发信机/接收机接收到否定确认之后，所述收发信机/接收机丢弃在第一时隙中接收的数据分组。

根据本发明的第四方面，提供了一种用于通信系统的收发信机/发射机，该通信系统包括至少一个其它收发信机/接收机，其中，在使用中，所述收发信机/发射机在第一时隙中向至少一个收发信机/接收机发送数据分组，并且在第一时隙之后的第二时隙中从一个或多个所述收发信机/接收机接收第一确认状态，或者在第二时隙之后的第三时隙中从至少一个所述收发信机/接收机接收第二确认状态。

根据本发明的第五方面，提供了一种在包括收发信机/发射机和至少两个收发信机/接收机的无线网络中，用于传播将由至少两个收发信机/接收机共享的数据的方法，所述方法包括：

从所述收发信机/发射机向至少两个收发信机/接收机发送数据；

一旦至少两个收发信机/接收机中的至少一个未能成功接收到数据，发送否定确认数据以表示数据接收不成功；

从所述收发信机/发射机重发所述数据；以及

用重发的数据来替换由多个收发信机/接收机接收的数据。

根据本发明的第六方面，提供了一种用于在数据时间帧中提供标记的方法，所述方法包括：

编码数据序列中的特定点处的数据比特以提供各种状态；

产生为非法组合的状态组合；

将所述非法组合识别为一个标记。

最好是，在接收到否定确认之后，所述收发信机/发射机向至少一个收发信机/接收机重发所述数据。

本发明的系统和协议具有许多用途，包括在控制家用电器、企业和办公室电器设备方面的应用。

附图说明

图1表示根据本发明的优选实施例的一种网络体系结构；

图2表示在本发明的环境中所使用的网络协议模型；

图3表示根据本发明的优选实施例的一种帧结构；

图4表示用于本发明的收发信机装置的一种优选结构；以及

图5表示图4所示的收发信机装置的某些功能在其中实现的部分国际标准化组织(ISO，International Standardization Organization)7层模型。

具体实施方式

图1表示一种网络的示范性体系结构，在其中，网络10由节点1、2和3构成。节点1、2和3是收发信机装置，并且在一项给定的通信事务中，可以起到发射机和/或接收机的作用。网络10可以经由网关11与其它网络20进行通信。

本发明的协议设计是基于ISO 7层模型，并且某些术语与ISO所使用的术语是共同的。在本发明中使用的协议是无连接的，这意味着一旦发生单个数据传送，在它之前或之后都不期望有附加的相关数据传送。

本优选实施例的协议模型是基于ISO 7层模型，并且示于图2。对分布于两个节点上的应用来说，每一个协议层都具有至另一个节点的等效层的虚拟连接。如所看到的那样，每一层都取出由上一层提供的数据，把它作为一个数据单元来处理，并且添加它本身的协议控制信息(PCI，protocol control information)字段。在每一层上，协议数据单元(PDU，protocol data unit)可以是数据，或者是由下一个较高层提供的分组。PDU的名字的前缀就是它所适用的层(例如，SPDU就是一个会晤PDU)。

物理层涉及在ISO系统中的机械和电气网络接口。在本发明的系统中，物理层指的是用于在通信媒体上发送和接收比特的硬件和固件元件。

在ISO系统中，链路层用于数据链路控制(例如，帧的形成、数据透明度、差错控制)。在本发明中，链路层被用来将字节分解为比特、比特填充(如果需要的话)、帧的形成、冲突检测、排定优先等级、检错、肯定/否定确认产生、校验和重发。

在ISO系统中，网络层被用于网络路由、寻址、呼叫建立和清除，而在本发明中，网络层被用于网络路由、寻址、事务建立和清除。

在ISO系统中，传输层被用于端到端消息传送、连接管理、差错控制、分段和流量控制。而在本发明的环境中，不使用传输层。

在ISO系统中，会话层被用于针对应用实体的对话和同步控制，但在本发明的环境中不使用会话层。

在ISO系统中，表示层被用于传送句法协商和数据表示转换，而在本发明的环境中，表示层被用于可选的应用数据加密。

在ISO系统中，应用层被用于文件传送、访问管理、文档和消息交换、任务传送和管理，而在本发明的环境中，应用层支持应用数据的发送和接收。

最后，在ISO和本发明的环境中，用户应用层被用于为实现指定功能或行为所需的任何方面。

本发明的特征主要是驻留在链路层中。

在本发明的协议中，用户可以可选地利用主要比特和次要比特。如果两个设备同时发送主要和次要比特，则(监测其本身的传输的)发射机和接收机将仅检测主要比特。

由首先监测媒体的发射机获得媒体访问，并且如果检测不到现有的传输，则所述发射机将通过发送一个前置码流来尝试要求媒体访问。所述前置码开始于至少一个可检测的比特。对媒体访问的要求规定了一项事务的开始。一项事务由全部数据传送、确认和数据的转发构成。网络中的所有节点都必须连续地监测媒体，并且如果它们检测到一项事务出现，它们将延缓任何要求媒体访问的企图，直到当前的事务完成为止。

各项事务是异步的，这就是说，它们可以出现在任何时间，并且从一项事务的起点到下一项事务的起点之间的时间差不一定为比特周期的整数倍。

在本申请中，一项事务被明确地定义为被分解为含有不同类型数据的若干子时隙的连续时间段。一项事务将开始于前置码(持续一段设定的时间)，跟随其后的是准备从收发信机/发射机发送到两个或多个收发信机/接收机的特定数据。在其中发送数据的时隙在长度上是可变的，并且包括用作帧校验序列的一部分。跟随在数据传输之后的是一个转发时隙标签(其细节将不进行描述，因为它们与本发明无关)，跟随其后的是可以由收发信机/接收机在其中发送肯定确认的时隙，跟随其后的是可以由收发信机/接收机在其中发送否定确认的时隙。帧结构示于图3。

如上所述，事务是异步的，并且可以开始于任何时间。然而，一旦开始，所述事务就具有基于时间的结构。所述事务中的特殊标记被用来指示数据部分的开始和结束。这将在下面进行更详细的讨论。在其中发送肯定和否定确认的时隙在时间上是固定的。通过编码和编码到这些时隙中的数据的冗余，能传送由一个或多个收发信机/接收机发出的肯定确认以及由一个或多个收发信机/接收机发出的否定确认。在此项事务中所涉及的所有装置都看到这两种确认时隙。

一旦由收发信机/发射机发送的数据(例如在图1中的节点1)被所述收发信机/接收机(节点2和3)成功地接收，节点2和3将确认成功的接收。

如果收发信机/接收机从事务中接收的数据含有差错，则所述收发信机/接收机将发出否定确认。

希望肯定确认的收发信机/接收机将在肯定确认时隙中发出特殊代码，并且将在否定确认时隙中接收(如果不使用主要比特传输)或发送(如果使用主要/次要比特)次要比特。

类似地，希望否定确认的收发信机/接收机将在肯定确认时隙中发出次要比特(如果使用主要/次要比特)或者接收(如果不使用主要比特传输)，并且将在否定确认时隙中发出特殊代码。

在不进行发送时，各设备监测各时隙这个事实保证了在两个时隙结束时，每一个设备都已经检测到肯定确认、否定确认或二者，并因此能确定所述网络的整个确认状态。

例如，发出肯定确认的收发信机/接收机将能够检测到发出否定确认的某些其它收发信机/接收机。对于使用主要比特的情形来说，这是因为肯定确认的收发信机/接收机将在否定确认时隙中尝试发出次要比特，但是在否定确认时隙中将检测由于同时发送适当代码的其它收发信机/的主要比特。对于不使用主要比特的情形来说，肯定确认的收发信机/接收机将在否定确认时隙中进行接收，并且在否定确认时隙中检测由于发送适当代码的其它收发信机/接收机的任何比特。相反的情形适用于发送否定确认的收发信机/接收机。

在所述事务结束时，所有装置都不知道有多少个肯定或否定确认，它们必须知道的是有一些肯定的和一些否定的。

如果在所述事务期间出现任何否定确认，则所有的收发信机/接收机都知道此事，并且可以丢弃接收的数据。类似地，收发信机/发射机知道此事，并且可以尝试再运行此项事务。

生成肯定确认的过程如下。仅当下列条件成立时，在接收数据之后，节点将生成肯定确认：

-已经针对其嵌入的帧校验序列对数据时隙进行了校验，并且被发现是有效的；以及

-在所述数据时隙中出现的任何寻址信息匹配所述设备使用的寻址信息。

每一个设备的收发信机通常含有至少两种不同类型的地址，即：

-单元地址，允许所述设备在隔离状态中被唯一地寻址；以及

-组播地址，为了更新共享网络变量的目的，允许对网络中的所述设备同时进行寻址。

此外，各设备还可以可选地含有：

-网络地址，允许由它们所属的逻辑网络对物理设备进行分组。

其它的变化也是可能的，但是这3种地址类型被用来作为其它更复杂寻址方案的基础。

由于肯定确认对网络的功能提供附加的确定性，所以它是有用的。例如，如果收发信机/发射机没有从任何设备接收到肯定确认，并且随后也没有从任何设备接收到否定确认，则无法确定有任何设备接收到传输信号。

然而将期待，肯定确认对本发明的最广义的方面来说是不重要的。而且，肯定确认可以出现在否定确认之后。

在生成否定确认的过程中所涉及的处理如下：通过使用已嵌入的帧校验序列来校验已接收的数据，仅当数据时隙被确定为出错时，接收设备(收发信机/接收机)才生成否定确认。

在一个设备确定数据时隙出错时，就不需要进一步地检查所述数据时隙内的任何字段。

如果生成肯定确认的条件得到满足，并且如果没有其它收发信机/接收机已经生成否定确认，则仅由收发信机/接收机接受由收发信机/发射机发送的数据。这样就保证了所有的收发信机/接收机仅接收给定消息一次。对于点到多点的消息，这可能意味着即使一段消息表现为有效并且被肯定确认，这段消息仍然会被收发信机/接收机丢弃。

在实践中，以相同方式来构建网络中的所有设备是有利的。这意味着每一个设备(通常被称为“收发信机”)，不管它用作收发信机/发射机还是用作收发信机/接收机，将以相同的方式被构建，并且可以单独地被激活以便执行预期的功能。由于仅需设计和制造一种类型的设备，所以在复杂性和制造成本方面提供了显著的节省。

收发信机设备100的优选的实施方式使用无线接收机、无线发射机和微处理器。前两项可以可选地被组合成发射机/接收机120，如图4所示，图中示出了设备100，包括微处理器110和发射机/接收机120。

发射机/接收机120经由天线130发送和接收数据。

应当理解，使用微处理器不是强制性的。例如，可以在专用集成电路、可编程逻辑器件或者可编程门阵列中实现所述协议。使用微处理器是方便的，因为它允许可以容易地修改的软件实施方式，同时减少总的部件数目。然而，软件实施方式仅适用于低到中等数据速率。

发射机/接收机120的功能是接收和发送信息。发射机/接收机的选择将取决于许多因素，包括(但不局限于)：

a.所述产品将在其中销售的市场的调节环境。

每一个国家都有决定各项因素(包括允许的频率、发射功率电平和带宽)的规章。

适用于某些国家的发射机/接收机在其它国家可能是非法的。

对于在许多国家中具有宽广销售吸引力的产品来说，可能需要有适合于每一个国家的几种不同的发射机/接收机以供选择。

b.功耗，结合决定可用功率量的任何其它考虑。

例如，大功耗的发射机/接收机对电池操作来说可能是不适合的。

c.发射机/接收机在接收和发射模式之间进行切换所需的时间。

在本发明的通信协议中，接收和发射之间的切换时间是重要的，因为所述协议包括一组固定的时隙。根据被执行的整个事务，可能需要接收或发送时隙。

接收和发送之间的切换时间构成开销(停滞期)。长的切换时间具有浪费带宽的效果。

d.接口类型

许多类型的发射机/接收机可用。一种能提供数字数据输入和输出的类型给出与微处理器的最简单接口。

e.数据速率

发射机/接收机需要支持一种适合于整个产品要求的数据速率。这个数据速率可能处于极低或者极高之间的任何地方。

f.物理尺寸，以及可用的空间量。

g.价格。

h.设计工作量。

至少，发射机/接收机需要：

a.发送数据输入端，由微处理器用来将通信状态置于无线媒体上；

b.接收数据输出端，由发射机/接收机用来向微处理器指示无线媒体的状态；以及

c.控制输入端，由微处理器用来选择发射机/接收机的接收或发送工作方式。

控制输入端可以处于从十分简单到十分复杂之间的范围内。在最简单的极端情况下，它被用来在接收和发送之间进行选择。某些发射机/接收机支持一种低功率的“睡眠”方式。其它方面允许对发射机/接收机的运行行为作出复杂设置和配置。

对于所描述的协议来说，控制输入端的类型是不重要的。

某些适用的发射机/接收机包括：RFM ASH的TR1000至TR3100系列，Chipcon的CC1000和Nordic的NRF401、NRF403。

微处理器110被用来实现通信协议，使用发射机/接收机作为将通信状态置于无线媒体上、以及从无线媒体接收通信状态的装置。

只要微处理器能按照精确的定时来执行各项操作，微处理器的类型和选择就不是十分重要的。精度仅需足以避免在通信协议中产生比特差错即可。

所述协议以面向比特的方式被最好地实施，由于这允许容易地识别时隙开始的点。

微处理器负责实现下列功能中的至少某一些：

a.用于发送和接收的数据编码和解码方案—例如，曼彻斯特编码；

b.在接收机中恢复被发送的时钟—例如通过同步于前置码；

c.冲突检测；

d.生成每一个时隙，并且在时隙期间进行适当的发送或接收，以便交换有关的确认信息；

e.实施检错方案，上述方案可以被接收设备用来确定是否有差错地接收到传输；以及

f.实施纠错方案，上述方案可以被接收设备用来纠正传输中某种数目的已接收差错。

如上所述，用于描述在通信协议中所使用的各项功能的一种常用方法就是ISO 7层模型。而基于这种模型的软件结构不是强制性的，它的使用简化了整体设计。使用这种模型，在下面几层中所执行的功能示于图5。

微处理器硬件提供电气接口(物理层)。

微处理器软件执行所有较高层的功能。

特别是，链路层的软件MAC-B部分负责数据发送和接收中的所有时间关键功能，包括下列各项中的至少某一些：

a.开始一项新的传输(包括产生任何前置码)；

b.发送数据比特；

c.发送帧标记；

d.开始接收；

e.同步于已发送的数据流并恢复时钟；

f.数据比特的接收和解码；

g.帧标记的接收和解码；

h.通知冲突；

i.开始每一个时隙；以及

j.在一个时隙内发送或接收各个数据比特。

链路层的软件MAC-F部分不是如此时间关键的。它负责面向高层消息的处理，包括下列各项中的至少某一些：

a.从已接收的数据比特中构建分组；

b.分组差错校验；

c.确定何时作出确认，以及待产生的确认的类型(使用MAC-B的时隙业务)；

d.根据分组结构，调度和操作转发传输；

e.开始一个新分组的发送；

f.生成分组差错校验序列；

g.发送分组，每次1个比特；

h.检查确认和冲突，并且确定是否应当重发分组，以及重发应在何时发生。

许多不同的微处理器都是可用的。其中的某一些具有可用的特殊硬件功能，它能为一些时间关键的功能(诸如生成时间间隔、生成脉冲，等等)去除某些处理器负荷。而这些硬件功能不是强制性的，它们的使用大大地简化了软件设计和编码。某些适用于本发明的微处理器包括Texas Instruments的MSP 430家族、Atmel的Atmega家族，和Hitachi的H8/3644家族。

如上所述，并且根据本发明的又一个方面，在所述事务中使用一些特殊标记来表示所述事务帧中的可变长度数据部分的开始和结束。

在本发明的协议中，重要的是及时固定可变部分的结束，因为这形成一个定义固定时隙何时可以开始的参考点(用于确认发送)。根据本发明的这个方面，利用编码数据的概念来提供“状态”。

对通信媒体来说，希望得到某种形式的平衡传输，以避免直流偏移的积累。当考虑中到长时间段时，这种平衡要求在媒体上的ON和OFF状态的数目相等。

有多种编码方案可以被用来将数据比特转换为媒体上的状态。在它们占用的媒体带宽以及在接收机中恢复被发送的数据的难易方面，这些方案大不相同。

最常用的一种就是曼彻斯特编码。这种编码使用媒体上的两种状态用于每一个数据比特，并且有一种用于在接收机中恢复数据的简单方法。这种方案把比特1编码为状态对(OFF，ON)，并且把比特0编码为状态对(ON，OFF)。

曼彻斯特代码在每一个数据比特的中部通常具有状态转变(OFF到ON，或ON到OFF)，这使得在接收机中的数据恢复和同步于发射机时钟的处理得以大大地简化。

在曼彻斯特代码中，状态对(OFF，OFF和ON，ON)是不允许的。

曼彻斯特代码可以被这样使用，使得非法状态对被用来传送关于重要点(point of significance)的信息。

只要非法状态序列被始终不变地使用，它的精确选择就不是十分重要的。最好是，曼彻斯特编码的直流平衡应当被保持。

用于表示所述传输的可变部分的结束的适当编码是使用简单的非法序列：(ON，ON，OFF，OFF)。这保持了直流平衡，并且可以容易地被曼彻斯特解码器识别。

如果需要传送附加信息，这个序列可以被用作“导入”。因此，例如，其它可能的序列为：

(ON，ON，OFF，OFF，ON，OFF)＝第一重要点

(ON，ON，OFF，OFF，OFF，ON)＝第二重要点

当把各种方法和优点放在一起来考虑时，优选的协议实施方式是面向比特的、同步的，并且使用非法编码来表示可变部分中的重要点。

这种实施方式的优点是在寻找可变部分的终点时，提供高度的基于时间的精度，实施起来是相对地容易的，它去除了对UART的特征的任何依赖，并且不需要逸出序列或者比特填充。

而且，在寻找可变部分的终点中的高度基于时间的精度还在确定随后的固定时隙的起点中产生高精度。起点标记(12)和终点标记(13)的使用示于图3。

简单地通过对已发送的状态或比特进行计数，就能容易地发送固定的时隙。已接收的时隙需要曼彻斯特解码器(不需要支持非法状态)，并且在已接收的时隙期间不发送任何信号的情况下，需要一个定时器。

应当理解，上面已经参照一个优选实施例进行说明，并且在本发明的范围内可以作出许多变动和修改。

Claims (30)

1.一种用于设备的网络的通信协议，所述协议具有包括用于发送数据的第一时隙，第一时隙之后的用于发送第一确认状态的第二时隙，以及第二时隙之后的用于发送第二确认状态的第三时隙的帧。

2.根据权利要求1所述的通信协议，其中，所述第一确认状态是肯定确认，并且第二确认状态是否定确认。

3.根据权利要求2所述的通信协议，其中，所述第一时隙在长度上是可变的，并且第二时隙和第三时隙在长度上是固定的。

4.根据权利要求2所述的通信协议，其中，所述肯定确认包括传送一个特殊编码值，其中含有足够的冗余以允许它在出现接收差错时被恢复，并且所述否定确认包括传送一个特殊编码值，其中含有足够的冗余以允许它在出现接收差错时被恢复。

5.一种无线电通信系统，包括收发信机/发射机和至少两个收发信机/接收机，其中，所述收发信机/发射机在第一时隙中向所述收发信机/接收机发送数据，并且其中，一旦收到数据，每个收发信机/接收机在第一时隙之后的第二时隙中返回第一确认状态，或者在第二时隙之后的第三时隙中返回第二确认状态。

6.根据权利要求5所述的无线电通信系统，其中，所述第一确认状态是肯定确认，并且第二确认状态是否定确认。

7.根据权利要求6所述的无线电通信系统，其中，所述第一时隙在长度上是可变的，并且第二时隙和第三时隙在长度上是固定的。

8.根据权利要求7所述的无线电通信系统，其中，在每一个收发信机不进行发送的任何时隙期间，每一个收发信机都对传输媒体进行监测。

9.根据权利要求8所述的无线电通信系统，其中，当每一个收发信机/接收机在否定确认时隙中检测到正确编码的传输时，每一个收发信机/接收机丢弃先前在第一时隙中接收的数据。

10.根据权利要求9所述的无线电通信系统，其中，当在否定确认时隙中检测到正确编码的传输时，所述收发信机发射机向每一个所述收发信机/接收机重发数据。

11.一种用于无线电通信系统的收发信机/接收机，该无线电通信系统包括至少一个收发信机/发射机和至少一个其它收发信机/接收机，在使用中，所述收发信机/接收机在第一时隙中从所述收发信机/发射机接收数据分组后，在第一时隙之后的第二时隙中发送第一确认状态，或者在第二时隙之后的第三时隙中发送第二确认状态。

12.根据权利要求11所述的收发信机/接收机，其中，所述收发信机/接收机还在第二时隙中从所述通信系统中的至少一个其它收发信机/接收机接收第一确认状态，或者在第三时隙中从所述通信系统中的至少一个其它收发信机/接收机接收第二确认状态。

13.根据权利要求12所述的收发信机/接收机，其中，所述第一确认状态是肯定确认，并且第二确认状态是否定确认。

14.根据权利要求13所述的收发信机/接收机，其中，在每一个收发信机/接收机不进行发送的时隙期间，所述收发信机/接收机对传输媒体进行监测。

15.根据权利要求11所述的收发信机/接收机，其中，当收发信机/接收机从至少一个其它收发信机/接收机接收否定确认之后，收发信机/接收机丢弃在第一时隙中接收的数据分组。

16.根据权利要求15所述的收发信机/接收机，其中，用由所述收发信机/发射机重发的数据来替换被丢弃的数据。

17.一种用于无线电通信系统的收发信机/发射机，该无线电通信系统包括至少一个其它收发信机/接收机，其中，在使用中，所述收发信机/接收机在第一时隙中向至少一个收发信机/接收机发送数据分组，并且在第一时隙之后的第二时隙中从一个或多个收发信机/接收机接收第一确认状态，或者在第二时隙之后的第三时隙中从至少一个收发信机/接收机接收第二确认状态。

18.根据权利要求17所述的收发信机/发射机，其中，所述第一确认状态是肯定确认，并且第二确认状态是否定确认。

19.根据权利要求18所述的收发信机/发射机，其中，在每一个收发信机/发射机都不进行发送的任何时隙中，所述收发信机/发射机都对传输媒体进行监测。

20.根据权利要求19所述的收发信机/发射机，其中，在接收到否定确认状态之后，所述收发信机/发射机向至少一个收发信机/接收机重发所述数据。

21.一种在包括收发信机/发射机和至少两部收发信机/接收机的无线网络中，用于传播要由至少两个收发信机/接收机共享的数据的方法，所述方法包括：

从所述收发信机/发射机向至少两个收发信机/接收机发送数据；

在未能成功地从两个收发信机/接收机的至少一个接收到数据之后，发送否定确认数据，以表示数据接收不成功；

从所述收发信机/发射机重发所述数据；以及

用重发的数据来置换由多个收发信机/接收机接收的数据。

22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述否定确认数据也被所述收发信机/发射机所接收。

23.根据权利要求21所述的方法，其中，在接收到所述否定确认数据之后，所述其它收发信机/接收机丢弃在接收重发数据之前从收发信机/发射机接收的数据。

24.根据权利要求21所述的方法，其中，发送数据的步骤在第一时隙中完成，发送否定确认数据的步骤在第二时隙中完成，并且重发的步骤在第三时隙中完成。

25.根据权利要求23所述的方法，其中，在成功地接收数据之后，所述收发信机/接收机发出肯定确认数据。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，发送肯定确认数据的步骤在第一和第二时隙之间的一个附加时隙中完成。

27.一种用于在数据时间帧中提供标记的方法，所述方法包括：

编码数据序列中的一个特殊点处的数据比特以提供各种状态；

产生为非法组合的状态组合；

将所述非法组合识别为一个标记。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，所使用的编码是曼彻斯特编码。

29.根据权利要求27所述的方法，其中，在传输过程中保持直流平衡。

30.根据权利要求28所述的方法，其中，所述非法组合开始于状态对OFF，OFF或ON，ON。

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