CN1849802A - 同步射频系统 - Google Patents

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Abstract

一种在射频(RF)发射机和由电池供电的RF接收机之间的同步方法，其中发射机发射由接收机使用的短间隔第一周期同步信号，以便在用于发射数据的第二周期激活窗内维持接收机与发射机的正确同步。接收机在每个周期激活窗开始时的一短间隔时间内激活，以接收可能的数据发送，并且如果没有接收到发送则返回到睡眠状态，并且如果接收到发送则保持在激活状态以便接收全部的数据发送。基本原理是由电池供电的接收机周期性地激活来接收第一周期同步信号和第二周期数据发送所消耗的平均电流小于保持接收机连续激活所需要的平均电流。选择周期信号的持续时间(例如14ms)和周期(例如每32s)以便满足用于同步的2秒/小时的FCC规则。

Description

同步射频系统
技术领域
本发明总体上涉及同步射频(RF)方法和系统，具体来讲涉及专用于延长由电池供电的RF接收机的电池使用寿命的同步RF的方法和系统，其中，该RF接收机尤其是那些在发射机工作周期受限制的频带内工作的RF接收机。
背景技术
发送周期数据消息并周期性地激活由电池供电的接收机来接收该周期数据消息的技术在本领域内通常是已知的，并且该技术被用在RF通信系统中，其中由电池供电或由线路供电的发射机向由电池供电的接收机发射周期消息，以便延长接收机中的电池寿命。
发明内容
本发明提供了一种在射频(RF)发射机和接收机之间的同步方法和系统，其中发射机发射由接收机接收并使用的短间隔的第一周期同步信号，以便在用于发射数据的第二周期激活窗内维持接收机与发射机的正确同步，这样接收机将会激活并且被正确地同步于发射机可能的激活窗数据发送。接收机在每一个周期激活窗开始时激活一短间隔时间，以便接收可能的数据发送，并且如果没有接收到发送则返回到睡眠状态，并且如果接收到发送则保持在激活状态，以便接收全部的数据发送。基本原理是由电池供电的接收机周期性地激活来接收维持同步的第一周期同步信号并周期性地激活以便监听可能的第二周期数据发送所消耗的平均电流小于保持该接收机连续激活所需要的平均电流。
附图说明
参考图1本领域内的技术人员可更容易地理解本发明用于同步RF系统的前述目的和优点，其中图1图示了本发明在安全报警系统中的一种应用，在该安全系统中，交流供电的控制面板可以提供该安全报警系统所有相关参数以及状态的显示，并且该系统中还包括本地RF发射机，该发射机将关于安全报警系统当前状态的周期RF消息发送到多个由电池供电的无线键盘或简化显示模块(RDM)。
具体实施方式
图1图示本发明在安全报警系统10中的一种应用，其中，安全报警系统例如是Ademco安全报警系统，其中诸如Ademco QuikmateTM控制面板之类的交流供电的控制面板12位于由该安全报警系统保护的建筑物内。该控制面板可以提供安全报警系统所有相关参数以及状态的本地显示，并且还可以提供诸如图形用户接口(GUI)12之类的输入，以便允许用户输入数据并且访问和控制安全报警系统。
控制面板还可以包括本地RF发射机16，其通过天线18将来自20的关于安全报警系统当前状态的周期RF消息发送到放置在整个建筑物的多个位置处的多个由电池供电的无线键盘或简化显示模块(RDM)22，仅仅详细图示了其中之一RDM1。每一个由电池24供电的RDM从控制面板上的发射机接收本地RF发送，这样每一个无线键盘RDM还可以提供安全报警系统当前状态的准确显示。
下面描述了用于与系统控制面板RF发射机一起使用的无线键盘RDM的一个设计的实施例，具备合理的响应时间以便报告钟鸣/侵入报警声等。
美国的联邦通信委员会(FCC)在FCC规则15中允许每小时有高达2秒的发射时间，这个时间可以被用来提供同步、轮询、监控等目的。这个另外的2秒没有明显地提高系统的冲突率。
按照本发明，系统控制面板RF发射机使用这2秒来从20发送周期同步消息到每一个RDM22中的每一个由电池24供电的接收机26。同步消息的周期由发射机和接收机的时钟28、30中的晶体振荡器的稳定性来确定。在周期同步消息之间，发射机和接收机保持同步以便在同一预定的激活数据发送窗内发送/接收来自32的第二周期系统消息和数据。
发射机16仅仅在特定的同步数据发送激活窗或点上发送报警或状态消息。同步数据发送激活窗或点的周期是3秒，假定3秒的响应时间周期是可接受的。每3秒每一RDM22中的每一个接收机26就激活很短的时间间隔来监听任何可能的发射机数据消息。
每一个接收机26电流是7mA(Rx为5mA，uP为+0.5mA，模拟为+1mA，其它杂项则用为+0.5mA)。
每一个接收机需要大约8ms来激活和稳定，并且需要大约4ms来在不同的天线之间进行天线转换并且作出保持激活或返回睡眠状态的决定。假定在最坏情况下所允许的在发射机和接收机点之间的相对切换时间是2ms，因此发射机和接收机中时钟的晶体振荡器的稳定性必须能够在同步消息之间的间隔期间保证2ms的精确度。
假定同步消息大约是88比特(5字节的前同步码、3字节的站点ID、1字节的消息类型、2字节的CRC)，即在优选的数据速率上“接通”时间是8.8ms。因此，为了符合每小时优选2秒的目标，每小时可以最大有227个同步消息，即周期为16秒。
16秒期间的2ms的精确度最大是百万分之126，比方说在发射机处是百万分之60并且在接收机处是百万分之60。
每个接收机26平均电流是14ms/3s×7mA＝33uA。
假定错误起点每分钟出现一次，错误起点消耗20ms，即平均20ms/60s×7mA＝2.3uA。
同步消息平均电流是20ms/32s×7mA＝3.5uA。
假定每小时同步失败一次，这就要求以它正常宽度的四倍打开接收机窗口来重新同步或发送重新同步请求，即平均电流80ms/3600×7mA＝0.2uA。
因此总的平均电流是40uA，即每年350mAhr。
要指出的是，在许多例子中，连续发送一个以上的同步消息以确保对抗干扰或噪声的冗余可能是优选的，因此例如如果消息被发送两次则同步消息的长度将增加到17.6mSec，并且每小时同步发送的结果数量将会是114，具有32秒的周期，并且有百万分之63的总晶体容限。(在发射机中是百万分之30而在接收机中是百万分之30)。
一个AA电池24的电池容量大约是1.8Ahr，建议用在无线键盘RDM的可能寿命大约是5年。
虽然在这里详细描述了用于同步RF系统的本发明的几个实施例和几种变形，但很明显，本发明的公开内容和教导将会使本领域内的技术人员想到许多可替换的设计。

Claims (20)

1.一种在射频(RF)发射机和由电池供电的RF接收机之间的同步方法，其中：
发射机发射由接收机接收并使用的第一周期同步信号，以便在可能发射数据的第二周期激活窗内维持接收机与发射机的正确同步；
发射机在用于发送数据的第二周期激活窗的至少一部分内发送数据；
接收机周期性地激活来接收由该接收机所使用的第一周期同步信号，以便在可能从发射机发射数据的第二周期激活窗内维持接收机与发射机的正确同步；
接收机在每个第二同步激活窗开始时周期性地激活一短间隔时间，以接收可能的数据发送，并且如果没有接收到发送则返回到睡眠状态，并且如果接收到发送则保持在激活状态以便接收全部的数据发送，这样由电池供电的接收机周期性地激活来接收维持同步的第一周期同步信号以及周期性地激活以便监听可能的第二周期数据发送所消耗的平均电流小于保持接收机连续激活所需要的平均电流。
2.权利要求1的方法，其中发射机在多个短间隔期间发送第一周期同步信号并且具有的周期是在一小时期间内所有第一周期同步信号的总数等于或小于每小时的总发射时间2秒。
3.权利要求2的方法，其中第二周期激活窗的周期是3秒，这样由电池供电的接收机的平均响应时间受数据发送影响产生的变化平均小于1.5秒并且在最坏情况下不大于3秒。
4.权利要求3的方法，包括控制在发射机和接收机中具有超过百万分之20容限的晶体的时钟。
5.权利要求4的方法，包括在电池被废弃之前可以运行具有少于2安培—小时容量的主蓄电池组电池的接收机超过3年。
6.权利要求5的方法，在具有带有发射机的由AC供电的控制面板的安全报警系统中运行，其中发射机用于向多个由电池供电的简化显示监测器发送关于安全报警系统当前状态的周期RF消息，以便提供安全报警系统当前状态的显示，其中，每个监测器具有所述由电池供电的接收器。
7.权利要求1的方法，其中第二周期激活窗的周期是3秒，这样由电池供电的接收机的平均响应时间受数据发送影响所产生的变化平均小于1.5秒，并且在最坏情况下不大于3秒。
8.权利要求1的方法，包括控制在发射机和接收机中的具有超过百万分之20容限的晶体的时钟。
9.权利要求1的方法，包括在电池被废弃之前可以运行具有少于2安培—小时容量的主蓄电池组电池的接收机超过3年。
10.权利要求1的方法，在具有带有发射机的由交流供电的控制面板的安全报警系统中运行，其中发射机用于向多个由电池供电的简化显示监测器发送关于安全报警系统当前状态的周期RF消息，以便提供安全报警系统当前状态的显示，其中每个监测器具有所述由电池供电的接收器。
11.一种在射频(RF)发射机和由电池供电的RF接收机之间的同步系统，其中：
发射机包括用于发射由接收机接收并使用的第一周期同步信号以便在可能发射数据的第二周期激活窗内维持接收机与发射机的正确同步的装置；
发射机包括在用于发送数据的第二周期激活窗的至少一部分内发送数据的装置；
接收机包括用于周期性地激活来接收由该接收机所使用的第一周期同步信号以便在可能从发射机发射数据的第二周期激活窗内维持接收机与发射机的正确同步的装置；
接收机包括用于在每个第二同步激活窗开始时周期性地激活一短间隔时间以便接收可能的数据发送，并且如果没有接收到发送则返回到睡眠状态，并且如果接收到发送则保持在激活状态以便接收全部的数据发送，这样由电池供电的接收机周期性地激活来接收维持同步的第一周期同步信号以及周期性地激活以便监听可能的第二周期数据发送所消耗的平均电流小于保持接收机连续激活所需要的平均电流的装置。
12.权利要求11的系统，其中发射机包括用于在多个短间隔期间发送第一周期同步信号并且具有的周期是在一小时期间内所有第一周期同步信号的总数等于或小于每小时的总发射时间2秒的装置。
13.权利要求12的系统，其中用于在第二周期激活窗发送的装置以3秒的周期进行发送，这样由电池供电的接收机的平均响应时间受数据发送影响产生的变化平均小于1.5秒，并且在最坏情况下不大于3秒。
14.权利要求13的系统，其中在发射机和接收机中的时钟包括具有超过百万分之20容限的晶体。
15.权利要求14的系统，其中接收机包括少于2安培—小时容量主蓄电池组电池，在该电池被废弃之前可以运行超过3年。
16.权利要求15的系统，在具有带有发射机的由交流供电的控制面板和发射机的安全报警系统中，其中发射机用于向多个由电池供电的简化显示监测器发送关于安全报警系统当前状态的周期RF消息，以便提供安全报警系统当前状态的显示，其中，每个监测器具有所述由电池供电的接收器。
17.权利要求11的系统，其中用于用于第二周期激活窗内发送的装置以3秒的周期进行发送，这样电池供电接收机的平均响应时间受数据发送影响所产生的变化平均小于1.5秒，并且在最坏情况下不大于3秒。
18.权利要求11的系统，包括在发射机和接收机中的控制时钟包括具有超过百万分之20容限的晶体。
19.权利要求11的系统，其中接收机包括少于2安培—小时容量的主蓄电池组电池，在该电池被废弃之前其可以运行超过3年。
20.权利要求11的系统，在具带有发射机的由有交流供电的控制面板的安全报警系统中，其中发射机用于向多个由电池供电的简化显示监测器发送关于安全报警系统当前状态的周期RF消息，以便提供安全报警系统当前状态的显示，其中每个监测器具有一个上述的电池供电接收器。
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