KR100420885B1 - 무선통신시스템 - Google Patents

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KR100420885B1
KR100420885B1 KR1019960707615A KR19960707615A KR100420885B1 KR 100420885 B1 KR100420885 B1 KR 100420885B1 KR 1019960707615 A KR1019960707615 A KR 1019960707615A KR 19960707615 A KR19960707615 A KR 19960707615A KR 100420885 B1 KR100420885 B1 KR 100420885B1
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게라르두스 마리아. 뷰크 레오나르두스
에베르트 피테르 쾰러 한스
코르넬리스 요하네스 얀센 로베르투스
헨리쿠스 판 게르웬 아드리아누스
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

통신 시스템은 게임 컴퓨터와 PDA(Personal Digital Assistant)와 같은 일군의 장치들이 무선 통신을 하는 것을 허용한다. 메시지 프레임(500)의 송신을 뒤따르는 기간이 수신을 수신확인하기 위해 예약된다. 수신 장치(예로 101)는 수신확인하기 전에 랜덤한 시간을 기다린다. 타임-아웃된 제 1장치(101)만이 수신확인 프레임(510)을 송신한다. 장치(예로,100)는 프레임 송신을 검출하는 검출 수단(400)을 포함하며 상기 검출 수단에는 제 1 시간에 제 1 타이머를 설정하는 제 1 타이밍 수단(310)이 뒤따른다. 메시지 송신 수단(200)은 상기 제 1 타이머가 종료되면 메시지 프레임(500)을 송신한다. 메시지 수신 수단(210)에 의한 메시지 프레임(500)의 수신에 뒤따라, 제 2 타이밍 수단(320)은 제 1 시간 보다 작은 랜덤한 시간에서 제 2 타이머를 설정한다. 수신확인 송신 수단(220)은 상기 제 2 타이머가 다른 송신을 검출하기 전에 종료되면 수신확인 프레임(510)을 송신한다.

Description

무선 통신 시스템{Wireless communication system for reliable communication between a group of apparatuses}
두개의 장치들 간의 통신은 많은 방식들로 발생할 수 있다. 휴대용 장치들을 포함하는 통신을 위해 무선 통신이 광범위하게 사용된다. 가전 제품에 있어서는 무선 통신을 위한 캐리어로서 적외선이 공통으로 사용된다. 공지된 적외선 통신 시스템에서, 휴대용 원격 제어(hand-held remote control)와 같은 송신 장치는 적외선 송신기를 포함하며, 텔레비전과 같은 수신 장치는 적외선 수신기를 포함한다. 정보는 메시지 프레임들의 형태로 송신된다. 메시지 프레임들은 최대 크기에 제한이 있으며, 송신 및 수신 장치가 메시지 프레임들을 일시적으로 저장하기 위해 대응하는 최대 크기를 갖는 버퍼를 이용하는 것을 허용한다. 단순한 통신 프로토콜을 사용하고 낮은 비트-레이트로 동작시킴으로써 비용 효과적인 통신이 달성된다. 통상적으로 적외선 송신기 또는 적외선 수신기에 부가하여 어떠한 전용 논리 장치 또는 통신 IC도 필요로 하지 않는 메인 CPU에 의해 프로토콜이 실행된다. 그렇지만 적외선을 거치는 송신은 예를 들어 동일한 주파수에서 동작하는 다른 적외선 송신기에 의해 쉽게 혼란이 될 수 있다. 그러한 통신 시스템의 신뢰성을 향상시키기 위해 통신 프로토콜은 수신확인 메카니즘(acknowledgement mechanisms)을 사용함으로써 송신된 프레임의 정확한 수신을 보고하도록 개선되어 왔다. 메시지 프레임의 송신에 응답해서 수신된 수신확인 프레임이 없다면 메시지 프레임은 재송신될 수 있다. 이것은 예를 들어 사용자의 주도하에 원격 제어기의 동일한 키를 다시 누름으로써 행해질 수 있다. 또한 미리 결정된 최대값까지 또는 수신확인 프레임이 수신될 때까지, 송신 장치는 메시지 프레임을 자동으로 재송신할 수 있다. 수신확인 메카니즘은 예를 들어 최대의 동작 거리를 초과한 경우나 또는 광학적 접촉이 이루어지지 않는 경우에 통신이 불가능하게 되는 것을 검출하는데도 또한 사용될 수 있다. 수신확인 메카니즘을 지원하기 위해 두 장치는 적외선 송신기와 적외선 수신기를 포함한다. 이러한 시스템은 DE-A-3508562에 개시되어 있다.
본 발명은 송신 장치와 수신 장치를 포함하는 무선 통신 시스템에 관한 것이며,
상기 송신 장치는 메시지 프레임을 송신하는 메시지 송신 수단과, 수신확인 프레임(acknowledgement frame)을 수신하는 수신확인 수신 수단을 포함하며,
상기 수신 장치는 메시지 프레임을 수신하는 메시지 수신 수단과, 상기 메시지 수신 수단이 메시지 프레임을 정확하게 수신하면 수신확인 프레임을 송신하는 수신확인 송신 수단을 포함한다.
본 발명은 또한 그러한 시스템에 이용하는데 적합한 장치들에 관한 것이다.
본 시스템은 메시지 프레임을 발생하고 수신확인 프레임을 수신하는 송신 장치와 이에 응답해서 메시지 프레임을 수신하고 수신확인 프레임을 발생하는 수신장치를 포함하는 두 개의 장치 사이의 통신에 대해 기술한다. 제 3의 장치의 부가는 시스템의 장애(fail)를 일으킬 수도 있다.
이와 같은 상황은 예를 들어 VCR이 TV의 원격 제어기가 송신한 메시지 프레임을 수신하고 이에 응답해서 수신확인 프레임을 발생하면 일어날 수 있다. 그러면 근처에서 동시에 송신된 두 개의 수신확인 프레임(하나는 TV에 의해 송신되고 하나는 VCR에 의해 송신)이 한 메시지 프레임의 송신에서 일어날 수 있고 그 결과 간섭이 일어나서 수신확인 프레임이 수신되지 않는다. 원격 제어기가 송신하는 메시지 프레임은 특정한 수신 장치의 어드레스를 포함한다. 어드레스된 장치만이 메시지 프레임을 수신하고 그것을 수신확인한다. 통상적으로, 장치는 팩토리-셋 어드레스(factory-set address)에 따르거나 또는 VCR에서 논리 어드레스 'VCR1'과 'VCR2' 사이의 선택과 같은 어드레스의 선택을 사용자에게 문의한다. 통신의 관점에서 모든 장치들을 일체로 제조하면 이점이 있다. 그렇지만, 하나 이상의 장치와 관련된 정보가 다른 장치에 어드레스될 때마다 여러 번 송신되어야 하는 단점이 있다. 예를 들어, 가정용 영화를 복사한 후 사용자는 텔레비전, VCR1, VCR2를 대기모드로 하기 위해 원격 제어기상의 대기 명령을 세 번 누를 필요가 있다.
유사하게 두 개의 원격 제어가 동일한 텔레비전을 제어하기 위해 사용된다면 시스템에 장애를 일으킬 수 있다. 근처에서 동시에 두 개의 원격 제어기를 사용한다면 두 개의 메시지 프레임이 간섭을 일으킬 수 있다. 특히 반복 레이트가 유사하면 자동 반복 송신은 간섭을 반복적으로 일으킬 수 있다. 제 1 원격 제어기가 제 1 메시지 프레임을 송신한 후 짧은 시간이 경과한 다음 제 2 원격 제어기가 제 2 메시지 프레임을 송신한다면, 제 2 메시지 프레임은 제 1 메시지 프레임용 수신확인 프레임과 간섭을 일으킬 수도 있다. 제 2 메시지 프레임이 제 1 메시지 프레임이 수신확인되기 전에 송신된다면, 수신확인 프레임에 의해 실제적으로 수신확인되는 메시지 프레임에 혼란이 야기될 수 있다.
본 발명의 목적은, 통신의 관점에서 동일한, 적어도 세 개의 장치들 사이의 통신을 허용하는 무선 통신 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 그러한 시스템이 하나의 송신된 메시지 프레임이 다중의 수신확인 프레임들 간섭을 발생시키는 기회를 감소시킬 수 있는 점이다. 또한 본 발명의 목적은 메시지 프레임들이 간섭할 기회를 감소시키는 것이다.
이 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 시스템은 적어도 세 개의 장치를 포함하며, 각각의 장치는 송신 장치뿐만 아니라 수신 장치가 되며,
각각의 장치는,
프레임의 송신을 검출하는 검출 수단과,
상기 검출 수단이 상기 송신의 종료를 검출하면 미리 결정된 제 1 시간에 제 1 타이머를 설정하는 제 1 타이밍 수단과,
상기 메시지 수신 수단이 메시지 프레임을 정확하게 수신하면 미리 결정된 상부 경계(upper boundary)를 갖는 랜덤한 시간(random time)에 제 2 타이머를 설정하는 제 2 타이밍 수단을 포함하고,
상기 미리 결정된 상부 경계는 상기 제 1 시간보다 더 작고,
상기 메시지 송신 수단은 상기 제 1 타이머가 종료되고 상기 검출 수단이 다른 프레임의 어떤 송신도 검출하지 않을 때, 메시지 프레임을 송신하도록 적응되고,
상기 수신확인 송신수단은, 상기 검출 수단이 다른 프레임의 송신을 검출하기 전에 상기 제 2 타이머가 종료될 경우에만 수신확인 프레임을 송신하도록 적응되는 것을 특징으로 한다.
일련의 장치들 사이에서 신뢰성이 있고 비용이 저렴한 통신을 달성하기 위해, 본 발명은 다음과 같은 메카니즘을 사용한다.
1. 메시지 프레임과 수신확인 프레임은 '동기' 페어('synchronous' pair)를 형성한다. 일단 메시지 프레임이 송신되면 제 1 타이머가 제어하는 제 1 시간 주기가 배타적으로 예약되어 수신확인 프레임을 반환한다(return). 동기 페어를 사용함으로써 송신 및 수신 장치가 필요한 동작을 연속적으로 수행하는 것이 보장된다(병렬 액티비티는 필요없다).
2. 메시지 프레임은 하나의 수신 장치에 의해서만 수신확인된다. 많은 애플리케이션에서, 적어도 하나의 장치가 메시지 프레임을 정확하게 수신하도록 송신장치가 형성된다면 충분한 신뢰성이 달성된다. 이것은 다음의 두가지 방법으로 달성된다.
- 제 2 타이머가 제어하는 랜덤한 지연(random delay)은 수신확인 프레임이 송신되기 전에 사용된다. 이 타이머는 메시지 프레임의 수신하에 설정된다. 이것은 복수의 장치가 수신확인 프레임의 송신을 근처에서 동시에 시작할 기회를 감소시킨다. 이 랜덤한 지연은 제 1 시간보다 짧은 상부 경계를 가지고 있어서 수신확인 프레임의 송신이 다른 메시지 프레임의 송신전에 시작되는 것을 보장한다.
- 장치들은 프레임이 랜덤한 지연동안 송신되는지를 검출한다(감지한다). 그렇다면(다른 장치가 더 짧은 지연을 가지며 수신확인 프레임의 송신을 이미 시작하였다는 것을 의미), 다른 수신확인 프레임은 송신되지 않는다.
3. 단지 하나의 장치만이 한 번에(수신 장치에 의한 수신확인 프레임의 송신에 뒤이어서) 메시지 프레임을 송신한다. 장치들은 프레임이 송신되었는지의 여부를 검출한다(감지한다). 송신이 검출되면, 다른 메시지 프레임을 송신하지 않는다. 검출된 송신의 종료에서, 제 1 타이머가 설정된다(상기 페어가 깨지지 않도록 보장함). 타이머가 만료되면 다른 메시지의 송신을 시작할 수 있다. 송신을 시작한 다른 장치가 없다는 것을 보장하기 위해, 장치는 먼저 송신이 액티브인지 아닌지를 다시 체크한다. 이 메카니즘은 특히 비교적 적은 수의 메시지 프레임이 송신되고 메시지 프레임이 사용자의 주도하에 송신되는 시스템에 있어서 메시지 프레임이 서로 간섭되는 것에 대한 합리적인 보호를 제공한다.
본 발명에 따른 시스템의 제 1 실시예는, 상기 제 1 타이밍 수단이 시간 윈도(time window)내의 랜덤한 시간(random time)에 상기 제 1 타이머를 설정하며, 상기 시간 윈도는 미리 결정된 비-오버래핑 시간 윈도로부터 선택되며, 프레임의 송신의 종료에 대한 상기 검출을 밀접하게 따르는(closely follow) 시간 윈도는 가장 높은 우선순위를 갖는 메시지 프레임을 송신하기 위해 예약되며 각각의 연속적인 시간 윈도는 연속적으로 낮은 우선순위를 갖는 메시지 프레임을 송신하기 위해 예약된다.
특히, 메시지 프레임이 장치들에 의해 자동적으로 발생되거나 또는 비교적 많은 수의 프레임이 송신될 필요가 있을 때, 프레임의 송신이 적어도 두 개의 장치에서 (제 1 타이머가 제어하는) 시간적으로 거의 동일한 시점으로 지연되는 상황이 일어날 수 있다. 그러한 상황에서 상기 장치들은 다른 송신이 동시에 시작했는지를 검출하지 않고서 송신을 시작할 수 있다. 이러한 일이 생기는 것을 줄이기 위해 제 1 타이머는 미리 결정된 시간 윈도내의 랜덤한 시간에서 설정된다. 부가적으로, 랜덤한 시간 윈도는 적어도 두 개의 비-오버래핑 시간 윈도로 분할되어 메시지 프레임 전송의 우선순위를 정할 수 있다. 높은 우선순위 메시지는 제 1 시간 윈도를 사용하며, 낮은 우선순위 메시지 프레임은 나중의 시간 윈도를 사용한다.
통신 시스템에서, 송신 장치는 메시지 송신 수단이 메시지 프레임을 송신한 후 미리 결정된 제 3 시간으로 제 3 타이머를 설정하며, 메시지 송신 수단은 상기 제 3 타이머가 수신확인 수신 수단이 수신확인 프레임을 수신하기 이전에 종료하면 미리 결정된 최대의 회수까지 메시지 프레임을 재송신한다.
본 발명에 따른 시스템의 다른 실시예는 각각의 장치가 상기 제 3 타이밍 수단을 포함하며,
상기 메시지 송신 수단은 긴 메시지를 일련의 메시지 프레임으로 분할하여 상기 일련의 메시지 프레임을 연속적으로 송신하며, 각각의 일련의 연속적인 메시지 프레임은 바로 선행하는 메시지 프레임과는 다르며 연속적인 메시지 프레임은 바로 선행하는 메시지 프레임용 수신확인 프레임이 상기 수신확인 수신 수단에 의해 수신된 후 송신되며,
상기 메시지 수신 수단은 일련의 메시지 프레임을 수신하며 일련의 연속적인 메시지 프레임 사이를 구별하며, 또한
상기 수신확인 송신 수단은 상기 메시지 수신 수단이 상기 일련의 모든 선행하는 메시지 프레임을 정확하게 수신했을 때만 상기 메시지 수신 수단이 상기 일련의 메시지 프레임을 정확하게 수신할 때 상기 수신확인 프레임을 송신하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서, 긴 메시지는 일련의 메시지 프레임으로 분할된다. 메시지 프레임은 연속으로 송신된다. 일련의 메시지 프레임의 다음 프레임은 현재의 메시지 프레임이 수신확인된 후에만 송신된다. 어떤 수신확인도 수신되지 않는다면, 현재의 메시지 프레임이 자동적으로 재송신된다. 송신의 혼란이 발생하기 쉬운 환경에서는 일련의 메시지 프레임 전체를 송신하기보다는 개개의 메시지 프레임을 송신하는 것이 이롭다. 수신 장치가 메시지 프레임을 수신확인하였지만 수신확인 프레임은 메시지 프레임을 송신한 장치에 의해 정확하게 수신되지 않은 상황이 또한 발생할 수 있다. 수신 장치로 하여금 재송신과 일련의 다음의 메시지 프레임의 송신을 구별할 수 있게 하기 위해, 각각의 일련의 연속적인 메시지 프레임과 바로 선행하는 메시지 프레임과는 구별된다. 위에서 언급한 바와 같이, 적어도 하나의 장치가 메시지를 정확하게 수신하는 것이 바람직하다. 유사하게, 적어도 하나의 장치가 일련의 메시지 프레임의 전체가 되는 긴 메시지를 수신하는 것이 바람직하다. 메시지 프레임은 하나 이상의 장치에 의해 수신확인되지 않는다. 일련의 메시지 프레임들 중 각 개별적인 메시지 프레임이 수신확인되지만 어떤 장치도 전체 메시지를 정확하게 수신하지 않은 상황이 일어날 수 있다. 예를 들어, 두 개의 메시지 프레임으로 분할되는 긴 메시지 프레임에서 제 1 메시지 프레임은 장치 A에 의해서만 수신되어 장치 A에 의해서만 수신확인되며 제 2 메시지 프레임은 장치 B에 의해서만 수신되어 장치 B에 의해서만 수신확인될 수 있다. 이것을 극복하기 위해, 일련의 메시지 프레임들 중 모든 선행하는 일련의 메시지 프레임들을 정확하게 수신하는 경우에 장치는 메시지 프레임의 정확한 수신만을 수신확인한다.
본 발명에 따른 다른 실시예에 있어서, 시스템은 수신확인 송신 수단이 상기 일련의 메시지 프레임들 중 모든 선행하는 메시지 프레임용 수신확인 프레임을 송신했을 때만 수신확인 송신 수단은 수신확인 프레임을 송신하는 것을 특징으로 한다. 긴 프레임이 송신되는 기회를 증가시키기 위해, 상기 일련의 메시지 프레임들 중 제 1 메시지 프레임을 수신확인한 장치는 상기 일련의 메시지 프레임들 중 나머지 메시지 프레임들을 수신확인하는 유일한 장치이다.
본 발명에 따른 다른 실시예에서, 시스템은 일련의 메시지 프레임 중 제 1 메시지 프레임인 메시지 프레임은 상기 일련의 메시지 프레임 중 나머지 메시지 프레임보다 더 낮은 우선순위를 갖는다. 이것은 일단 긴 메시지의 송신이 시작되면 긴 메시지는 우선순위를 가질 수 있도록 보장해준다. 그렇지 않으면 특히 대량의 메시지가 송신되는 시스템에서 모든 개개의 일련의 메시지 프레임이 다른 장치들에 의해 송신되는 모든 메시지들과 경합할 가능성이 있다. 이것은 잠재적으로 송신의 기간을 길어지게 할 수 있다. 그러므로, 위에서 언급한 시스템은 만일 송신 기간이 길어지면 광학적 접촉의 상실이 증가하는 적외선 시스템에서 특히 이점이 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예에 있어서, 시스템은 메시지 프레임의 일련의 메시지 프레임이 구별되는 번호를 갖는 것을 특징으로 한다. 번호를 사용하면 연속적인 메시지 프레임의 구별이 간단해진다. 예를 들어, 일련의 연속적인 메시지 프레임에 대해 연속적으로 더 높은 번호가 사용될 수 있다. 대안적 실시예에서, 시스템은 일련의 연속적인 메시지 프레임이 교호적으로 번호 0 또는 1을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 메카니즘을 사용하면, 메시지 프레임의 단지 1비트 위치만이 이 번호를 위해 예약되는 것이 필요하게 되며, 이것은 장치로 하여금 재송신과 일련의 다음 메시지 프레임의 송신을 용이하게 구별할 수 있게 해준다.
본 발명의 다른 실시예에서, 시스템은,
각각의 장치가 일련의 메시지 프레임을 나타내는 첵섬(checksum)을 계산하는 첵섬 계산 수단을 포함하며,
상기 메시지 송신 수단은 첵섬 계산 수단이 상기 메시지 송신 수단에 의해 송신될 상기 일련의 메시지 프레임들을 나타내는 제 1 첵섬을 계산하게 하도록 적응되고,
상기 메시지 송신 수단은 상기 제 1 첵섬을 상기 일련의 메시지 프레임들 중 미리 결정된 메시지 프레임에 삽입하며,
상기 메시지 송신 수단은 상기 일련의 메시지 프레임들 중 마지막 메시지 프레임에 상기 메시지 프레임이 일련의 메시지 프레임들 중 마지막 메시지 프레임이라는 표시를 삽입하도록 더 적응되고,
상기 메시지 수신 수단은 상기 첵섬 계산 수단이 상기 메시지 수신 수단에의해 수신된 상기 일련의 메시지 프레임을 나타내는 제 2 첵섬을 계산하게 하도록 적응되며,
상기 메시지 수신 수단에 의해 수신된 상기 일련의 메시지 프레임들 중 상기 미리 결정된 메시지 프레임에 포함된 상기 제 1 첵섬이 상기 제 2 첵섬과 매칭할 경우에만, 상기 메시지 수신 수단이 상기 일련의 메시지 프레임들 중 마지막 메시지 프레임을 수신하면, 상기 수신확인 송신 수단은 상기 수신확인 프레임을 송신하도록 적응되는 것을 특징으로 한다.
상기 첵섬은 수신 장치들이 모든 일련의 메시지 프레임을 정확하게 수신했는지를 판단할 수 있게 해준다. 수신 장치가 에러를 검출하면, 마지막 일련의 메시지 프레임을 수신확인하지 않는다. 이 방법에서, 송신 장치는 개개의 메시지 프레임이 정확하게 수신되었는지와 전체 프레임이 수신되었는지를 검출할 수 있다. 또 다른 이점은 적외선 통신을 사용할 때 특히 휴대용 장치를 사용할 때 생긴다. 그러한 시스템에서, 광학적 접촉은 쉽게 파손될 수 있다. 예방 조치 없이 이것은 다음과 같은 시나리오로 일어난다. 장치 A는 일련의 메시지 프레임 송신을 시작한다. 장치 B는 일련의 메시지 프레임을 수신한다. 장치 C는 일련의 메시지 프레임의 시작을 수신하지 않을 뿐만 아니라 일련의 메시지 프레임의 송신을 시작하지 않는다(예를 들어, 사용자는 장치 C가 메시지를 송신할 필요가 있을 때 다른 장치 쪽으로 장치 C를 가리키기만 한다). 두 장치 A 및 B는 C가 송신한 일련의 메시지 프레임을 수신한다. 연속적으로 장치 A는 중재를 상실하고 송신을 중지한다(실제적으로 C는 정확하게 중재하지 않음으로써 송신할 권리를 얻는다). 마지막에, B는 A가 발생한 일련의 메시지 프레임 중 일부를 수신하며 또한 C가 발생한 일부를 수신한다. 이롭게도, 첵섬은 B로 하여금 이것을 검출할 수 있게 해주며 마지막 메시지 프레임을 수신확인하지 않음으로써 C에게 알려준다.
[도면의 간단한 설명]
도 1은 무선 통신이 가능한 4개의 장치에 대한 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 시스템용 장치의 블록도.
도 3은 마이크로-제어기에 기초한 실행을 나타내는 블록도.
도 4는 두 개의 수신확인들을 얻는 것을 회피하는데 있어 제 2 타이머의 역할을 나타내는 흐름도.
도 5는 메시지 프레임이 서로 간섭하지 않는 제 1 타이머의 역할을 나타내는 흐름도.
도 6은 메시지 프레임의 송신과 수신확인 프레임의 송신에 사용되는 시간 윈도를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 시스템의 장치의 다른 실시예를 나타내는 블록도.
도 8은 메시지 프레임의 재송신에서 제 3 타이머의 역할을 나타내는 흐름도.
도 9는 메시지 및 수신확인 프레임의 구조를 나타내는 도면.
도 10은 4개의 메시지 프레임을 나타내는 도면.
도 11은 본 발명에 따른 시스템용 장치의 다른 실시예에 대한 블록도.
본 발명에 따른 시스템은 무선 통신이 가능한 적어도 3개의 장치를 포함한다. 도 1은 4개의 장치(100 내지 104)를 포함하는 그러한 시스템을 도시한다. 언급된 시스템은 다양한 제어 애플리케이션에 사용될 수 있으며 또한 특히 손으로 잡는(hand-held) 통신기에도 적절하다. 예를 들어, 손으로 잡는 게임 컴퓨터를 각각 가지고 있는 어린이들은 자기의 게임 컴퓨터에 로컬 입력(local input)을 집어넣고 자기의 게임 컴퓨터와 다른 게임 컴퓨터와 관련 정보를 주고받음으로써 여러 가지 게임을 즐길 수 있다. 게다가, 시스템은 어린이들이 함께 한 팀으로 작업을 할 수 있게 해주며, 각각의 어린이는 팀이 해결해야 할 일에 기여한다. 일례로서, 어린이들은 자기의 게임 컴퓨터에 있는 퍼즐의 일부를 풀고 이 해결된 일부를 자기의 게임 컴퓨터로 통신함으로써 복잡한 퍼즐을 해결할 수 있다. 다른 일례로서 개인 휴대 단말 장치(Personal Digital Assistant)를 다양한 애플리케이션에 사용하면, 그룹 통신에 이득이 된다. 그러한 PDA는 어린이로 하여금 노트를 입력할 수 있게 해주며 그것을 모든 반 친구들의 PDA에 보낼 수 있게 해준다. 이러한 형태의 그룹 애플리케이션에 있어서, 적어도 하나의 장치가 송신된 메시지 프레임을 수신하면 충분한 신뢰성이 이루어진다. 그러한 그룹은 매우 동적으로 이루어지며(어린이들은 들어오고 나갈 수 있다), 모든 장치가 메시지 프레임을 수신할 필요가 없다. 메시지가 모든 장치의 디스플레이에 팝업되지 않고 몇몇 디스플레이에만 팝업되어도 놀랄만한 효과를 가져올 수 있다. 이것은 쉽게 송신된 대상이 그 자체의 수명을 갖는 인상을 준다.
언급된 시스템은 특히 이러한 형태의 그룹 애플리케이션에 적절하며 각각의 장치는 통신의 관점에서는 동일하며 일련의 통신 장치들은 동적으로 확립된다는 것을 인식하여야 한다. 위에서 언급한 무선 통신 시스템의 단순성은 저렴한 비용으로 실행되며 이것은 게임 컴퓨터와 어린이들의 PDA에게는 매우 중요하다. 적외선 통신은 특히 비용이 저렴하며 통신이 한 방으로 제약을 받으므로 관영의 규제를 피할 수 있다는 부가적인 이점이 있다. 통신이 더욱 먼 거리를 필요로 하는 상황에서는 예를 들어, 자신들의 PDA를 이용해서 이웃의 친구들과 통신을 하고자 한다면, 예를 들어 워키-토키로 알려진 간단한 RF 송신 기술을 사용하는 것에 동일한 시스템이 사용될 수 있다.
장치들은 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 대화형 텔레비전에서 지능형 인터페이스 박스와의 통신에 4개의 유사한 원격 제어기가 사용될 수 있다. 인터페이스 박스는 전화 접속을 거쳐 방송 스튜디오에 차례로 접속될 수 있다. 각각의 사용자는 원격 제어기상에서 선택들 또는 답변들을 입력할 수 있고 또한 이것들을 인터페이스 박스에 보낼 수 있다. 인터페이스 박스는 이 정보를 스튜디오로 보낸다. 유사하게, 스튜디오는 질문과 같은 데이터를 인터페이스 박스로 보낼 수 있으며 인터페이스 박스는 차례로 모드 원격 제어기에 그것을 송신한다. 이 예에서, 두 가지 형태의 5개의 장치(4개의 원격 제어기와 하나의 인터페이스 박스)가 참여한다. 본 발명은 5개의 장치들 사이의 통신에만 관한 것이며, 인터페이스 박스와 방송 스튜디오 사이의 통신은 범주에 들지 않는다.
무선 통신에 장착되는 것 이외에 도 1의 장치들은 통상적으로, 키패드와 같은 입력 수단(10), LCD 디스플레이와 같은 디스플레이(20)를 포함한다. 양호하게, 디스플레이(20)를 위해 그래픽 테이블이 사용되며, 이것은 펜 또는 손가락-누름을통해 입력을 가능하게 해준다.
도 2는 본 발명에 따른 시스템의 장치에 대한 블록도이다. 간략화를 위해 두 개의 장치(100, 101)가 도시되어 있다. 각각의 장치는 메시지 프레임을 송신하는 메시지 송신 수단(200), 메시지 프레임을 수신하는 메시지 수신 수단(210), 수신확인 프레임을 송신하는 수신확인 송신 프레임(220), 및 수신확인 프레임을 수신하는 수신확인 수신 수단(230)을 포함한다. 도 2에서, 장치(100)는 자발적으로 메시지 프레임의 송신을 시작한다. 예를 들어 시작은 프로그램의 시작에서 자동적으로 이루어질 수 있으며 대안적으로 사용자가 키를 누르는 것과 같은 외부 이벤트(external event)를 토글시킴으로써 시작될 수 있다. 마이크로-제어기가 키보드를 스캐닝하는 것과 같은 외부 이벤트를 검출하는 다양한 방법은 공지되어 있으며 여기서는 언급하지 않는다. 결과적으로, 장치(100)의 메시지 송신 수단(200)은 메시지 프레임(500)을 송신한다. 장치(101)의 메시지 수신 수단(210)은 메시지 프레임(500)을 수신한다. 이 메시지 프레임 수신 수단(210)도 또한 메시지가 정확하게 수신되었는지를 검사한다. 이를 위해 비트 타이밍(예로 바이-페이스 인코딩)을 체크한다든지, 패리티가 메시지 프레임에 포함된 패리티 비트와 일치하는지를 체크한다든지, 또는 CRC와 같은 계산된 첵섬이 메시지 프레임에 포함된 첵섬과 일치한다든지 하는 다양한 방법이 공지되어 있다. 이러한 방법에 기초해서, 수신 장치는 메시지 프레임이 정확하게 수신되지 않았는지를 결정할 수 있다. 검출된 에러가 없다면, 수신 장치는 메시지 프레임이 정확하게 수신된 것으로 가정한다.
각각의 장치는 또한 제 2 타이밍 수단(320)을 포함한다. 메시지 수신수단(210)이 메시지 프레임을 정확하게 수신하면, 제 2 타이밍 수단(320)은 미리 결정된 상부 경계 T2를 갖는 랜덤한 시간에 제 2 타이머를 설정한다. 이 예에서, 이것은 장치(101)가 정확하게 메시지 프레임(500)을 수신할 때 발생한다. 수신확인 송신 수단(220)은 제 2 타이머가 종료될 때까지 수신확인 프레임을 송신하지 않는다. 장치(101)와는 다른 장치들은 메시지 프레임(500)을 정확하게 수신할 수도 있고 제 2 타이머를 시작할 수도 있다. 수신 장치들 중 한 수신 장치의 제 2 타이머는 먼저 타임-아웃될 것이다. 그 장치의 수신확인 송신 수단(220)은 수신확인 프레임(510)을 송신한다. 각각의 장치는 프레임 송신의 검출을 위해 검출 수단(400)을 더 포함한다. 제 2 타이머가 종료되기를 기다리는 장치의 검출 수단(400)이 제 2 타이머가 종료되기 전에 다른 프레임의 송신을 검출하면, 어떤 수신확인 프레임도 송신되지 않는다. 대안적으로, 검출 수단(400)은 프레임 송신의 검출 하에 제 2 타이머가 종료되지 못하도록 하며 또한 수신확인 프레임이 송신되지 않도록 한다. 랜덤한 타이머의 이용과 프레임 송신의 검출은 하나 정도의 장치가 메시지 프레임(500)을 수신확인하는 높은 기회를 보장한다. 적어도 하나의 장치가 메시지 프레임(500)을 정확하게 수신하면 장치(100)의 수신확인 수신 수단(230)은 수신확인 프레임(510)을 수신한다. 분명한 것은 다른 장치가 동일한 수신확인 프레임(510)을 검출하여 수신할 수도 있지만 이들 장치들은 수신확인 프레임을 기대하지 않기 때문에 프레임은 버려진다.
각각의 장치는 메시지 프레임의 송신을 시작할 수 있다. 결과적으로, 제 1 장치가 시작한 메시지 프레임의 송신은 다른 장치가 시작한 메시지 프레임의 송신이나 또는 수신확인 프레임의 송신과 간섭할 수도 있다. 검출 수단(400)은 또한 이러한 일이 발생되는 것을 줄이는데도 이용된다. 검출 수단(400)이 송신을 검출하면 메시지 송신 수단(200)은 다른 메시지 프레임의 송신 시작을 지연시킨다. 검출 수단(400)이 송신의 종료를 검출하면 제 1 타이밍 수단(310)은 제 1 타이머를 미리 결정된 제 1 시간 T1에 설정한다. 제 1 타이머가 종료되면 메시지 수신 수단(200)은 다른 메시지 프레임의 송신을 시작할 수 있다. 다른 장치는 동일한 송신을 검출함으로써 지연되었을 수도 있기 때문에, 실질적인 송신이 시작되기 전에 송신 액티브인지 그렇지 않은지를 다시 체크하는 이점이 있다. 이 메카니즘은 특히 송신되는 메시지 프레임의 수가 적고 메시지 프레임이 사용자의 시작으로 송신되는 시스템에 메시지 프레임이 서로 간섭하는 것을 방지하는 합리적인 보호를 제공한다. 프레임 송신의 검출 종료에 타이머를 설정하지 않고 타이머를 프레임의 시작과 같은 프레임 송신동안 다른 시간에 설정하는 것도 고려된다. 프레임의 최대 길이(및 지속 기간)가 공지된 많은 시스템에서, 이것은 비슷한 결과를 낳는다. 예를들어 적외선 시스템과 같은 몇몇 시스템에서, 검출 수단(400)에 의해 프레임의 송신으로 인식된 간섭은 미리 결정된 제 1 타이머 T1을 초과하는 것이 발생할 수 있다. 그러한 시스템에서는 송신 또는 간섭의 검출 종료에 타이머를 설정하는 것이 특히 이롭다.
부가적으로, 미리 결정된 제 1 시간 T1은 제 2 시간 타이밍 수단(320)이 설정한 제 2 타이머의 미리 결정된 상부 경계보다 더 길게 정해진다. 이것은 메시지 프레임과 대응하는 수신확인 프레임이 '동기' 페어를 형성하는 것을 보장해준다. 일단 메시지 프레임이 송신되면 제 1 타이머가 제어하는 제 1 시간 주기는 수신확인 프레임을 되돌려보내기 위해 배타적으로 예약된다. 대안적으로, 동기 페어의 사용은 송신 및 수신 장치가 필요한 동작을 연속적으로 수행할 수 있도록 해준다(병렬 액티비티는 필요하지 않다).
장치는 메시지 프레임 또는 수신확인 프레임을 송신하는 동안 프레임의 어떠한 수신도 디스에이블할 수 있다. 대안적으로 장치가 송신하고 송신의 혼란을 체크하는 동안 장치는 수신할 수도 있다.
메시지 송신 수단(200)와 수신확인 송신 수단(220)은 프레임을 송신한다. 분명하게, 두 수단은 부분적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 적외선 통신을 사용하면 두 수단은 인코딩 회로와 변조 회로를 이롭게 공유할 수 있으며 여기서 인코딩 회로는 프레임을 예를 들어 바이-페이즈 신호로 인코딩하는데 사용되며 변조 회로는 적외선 광 신호를 송신하는데 사용되며 이에 의해 상기 인코드된 신호가 변조된다. 통상적으로 변조 회로는 변조 신호를 서브캐리어로 참여시키며 이 서브캐리어는 통상적으로 그 범위가 33 내지 40 KHz이며, 계속해서 상기 서브캐리어는 적외선 캐리어상에서 변조된다. 유사하게, 메시지 수신 수단(210), 수신확인 수신 수단(230) 및 검출 수단(400)은 변조 회로를 공유하여 적외선 광 신호를 수신하고 그것을 인코드된 신호로 복조한다. 메시지 수신 수단(210)과 수신확인 수신 수단(230)은 또한 디코딩 수단을 공유하여 수신된 인코드된 신호를 프레임으로 디코딩한다. 특히, 장치가 이미 예를 들어 필립스 회사의 PCA형 마이크로-제어기를 포함하고 있다면, 메시지 송신 수단(200), 메시지 수신 수단(210), 수신확인 송신 수단(220), 및 수신확인 수신 수단(230)을 마이크로-제어기로 결합할 수 있는 이점이 있다. 제 1 타이밍 수단(310)과 제 2 타이밍 수단(320)은 양호하게 마이크로-제어기의 타이밍 기능으로 결합된다. 실질적으로, 변조 회로 및 복조 회로는 마이크로-제어기와는 분리되어 있다. 마이크로 -제어기의 실-시간 요구가 이를 허용하는 상황에서는 제 1 변조 단계(신호를 서브캐리어로 변조)를 마이크로제어기로 결합하는 것이 이롭다.
도 3은 마이크로-제어기를 사용하는 실행을 도시한다. 마이크로-제어기(600)는 변조 회로(610)를 사용하여 서브캐리어를 적외선 광 신호로 변조한다. 적외선 LED로 칭해지기도 하는 그러한 변조 회로의 예는 시멘스 회사의 LD2475이다. 변조 회로(620)는 적외선 광 신호를 수신하고 이것을 마이크로-제어기(600)에 제공되는 디지틀 신호로 복조한다. 그러한 복조 회로의 예는 텔레푼켄 회사의 TFNS5360이다.
도 4는 두 개의 수신확인을 피하는 제 2 타이머의 사용을 도시한다. 예로서, 장치 A, B, C의 상호작용이 도시되어 있다. 상호작용은 시간 t=t0에서 시작한다. 이 순간에 다른 상호작용은 없으며 모든 타이머는 종료된 것으로 가정한다. t=t0에서, A는 메시지 프레임의 송신(Tx)을 시작한다. 동시에 B와 C는 송신을 검출하고 메시지 프레임의 수신(Rx)을 시작한다 t=t1에서, 송신은 끝난다. 이 순간에 B와 C는 메시지 프레임을 수신했으며 에러가 검출되지 않았다면 두 장치는 미리 결정된 상부 경계 T2(tb≤ T2, tc≤ T2)를 각각 갖는 랜덤한 시간 tb와 tc에서 제 2 타이머를 시작한다. B와 C는 수신확인 프레임을 송신하기 전에 타이머가 종료되기를 기다린다(Wt). 이 예에서, tb는 가장 짧은 시간이다(tb< tc). t = t2에서, B의 제 2 타이머는 종료된다. B는 t = t1와 t = t2사이에서 송신을 검출하지 않았기 때문에 B는 t = t2에서 수신확인 프레임의 송신을 시작한다. C는 이 송신(DET)을 검출하며 이 송신은 또한 t = t2에서 C가 수신확인 프레임을 더 이상 송신하지 않는다는 것을 의미한다.
도 5는 메시지 프레임이 서로 간섭되는 것을 피하기 위해 제 1 타이머를 사용하는 것을 도시한다. 예로서, 3개의 장치 A, B, C 사이의 상호작용이 도시되어 있다. 상호작용은 시간 t=t0에서 시작한다. 이 순간에 다른 상호작용은 없으며 모든 타이머는 종료된 것으로 가정한다. t=t0에서, A는 메시지 프레임의 송신(Tx)을 시작한다. 동시에 B와 C는 송신을 검출하고 메시지 프레임의 수신(Rx)을 시작한다. t=t1에서, A는 송신을 중지하며 B와 C는 송신의 종료를 검출한다. A, B, C는 미리 결정된 제 1 시간 T1에서 제 1 타이머를 시작한다. 장치들은 제 1 타이머가 종료될 때까지 다른 메시지 프레임이 송신되기를 기다린다(Wt). 설명의 간략화를 위해, B만이 메시지 프레임을 정확하게 수신한 것으로 가정한다(두 장치가 메시지 프레임을 정확하게 수신하는 상황은 이전에 서술되었다). B는 미리 결정된 경계 T2(tb≤ T2)를 갖는 랜덤한 시간 tb에서 제 2 타이머를 (수신확인하기 위해) 시작한다. B는 제 2 타이머가 종료되기를 기다린다(Wt). 이것은 t = t2에서 발생한다. 그후에, B는 수신확인 프레임의 송신을 시작한다. A와 C는 이 송신을 t = t2에서 검출한다. t = t3에서, B는 수신확인 프레임의 송신을 중지하며 A와 C는 송신 종료를 검출한다. A와 C는 먼저 미리 결정된 제 1 시간 T1에서 제 1 타이머를 시작한다. t = t3에서, A는 수신확인 프레임을 수신한다. 또한 C는 수신확인 프레임을 기대하지 않기 때문에, C는 수신확인 프레임을 수신할 수 있고, 그후에 그것을 버릴 수 있다. 대안적으로, C는 그것이 수신확인 프레임이었음을 검출하자마자 수신확인 프레임의 수신을 중지할 수 있다. 제 1 타이머가 종료되지 않는 한 또한 프레임의 송신이 검출되는 한 새로운 메시지 프레임의 송신은 시작되지 않는다. 그래서, 제 1 메시지 프레임의 송신 시작 t=t0로부터 B에 대한 t=t4(제 1 타이머가 B에서 종료) 또는 A와 C에 대한 t=t5(제 1 타이머가 A와 C에서 종료)까지 새로운 메시지 프레임은 발생되지 않는다. B가 그 자신의 송신을 검출할 수 있다면, B도 또한 제 1 타이머를 t=t3에 재설정할 수 있으며 결과적으로 제 1 타이머는 t=t5에서 종료된다. 제 2 타이머에 대한 상부 경계 T2가 제 1 타이머에 대한 상부 경계 T1보다 더 짧다는 것을 유념해야 한다. 이것은 수신확인 프레임이 새로운 메시지 프레임이 송신되기 전에 송신되는 것을 보장한다. 실제의 실행에서, 지연을 처리하기 위해서는 T1과 T2사이에 어느 정도의 시간 마진이 필요하다. 부가적으로, 시스템은 수신된 신호의 정확한 레벨을 적용하기 위해 자동 이득 제어를 사용할 수 있다. 이 경우에, 제 2 타이머에 대한 최소의 시간을 한정하는 것이 이롭다. 도 4의 예에서, B가 거의 메시지프레임의 수신을 즉시 수신확인하고 반면에 A가 메시지 프레임을 송신하는 동안 A의 자동 이득 제어가 A의 수신회로의 감도를 감소시키는 것이 발생할 수 있다. 결과적으로, A는 수신확인 프레임을 정확하게 수신하지 못할 수도 있다. 자동 이득 제어가 높은 레벨의 감도로 복귀되기 위해서는 최소한의 주기가 필요하다.
도 5로부터 메시지 프레임의 송신이 다른 메시지 프레임의 송신을 지연시키는 것을 알 수 있다. 이 시간동안 둘 이상의 장치가 새로운 메시지 프레임을 송신하기를 원한다면 장치들은 시간적으로 유사한 순간에 지연될 수 있다(A와 C는 도 5의 예에서 t=t5만큼 지연된다). A와 C의 처리 지연이 매우 유사하면 두 장치는 동일한 시간에 송신을 시작하고 두 장치가 실질적으로 송신을 시작하기 전에 송신이 이미 시작된 것을 검출하지 못하는 일이 발생될 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 다른 실시예에서는 제 1 타이머가 시간 윈도내의 랜덤한 시간에서 시작된다. 도 5에서 알 수 있는 것과 같이, 시간 윈도의 낮은 시간 경계는 메시지-수신확인 페어가 새로운 메시지 프레임에 의해 손상되지 않는 것을 보장하기 위해서 제 2 타이머의 상부 경계 T2보다 더 높아야만 한다. 제 1 타이머에 대한 시간 윈도는 적어도 두 개의 비-오버래핑 시간 윈도에서 더 손상된다. 이들 시간 윈도의 제 1 시간 윈도가 가장 높은 우선순위를 갖는 메시지 프레임을 송신하기 위해 예약된다. 연속적인 시간 윈도가 연속적으로 낮은 우선순위를 갖는 메시지 프레임을 송신하기 위해 예약된다. 제 1 시간 윈도는 검출 수단(400)이 프레임의 송신 종료를 검출하는 그 순간을 가장 밀접하게 따르는 새로운 메시지 프레임을 보내는 시간 윈도이다. 송신되어야 할 가장 높은 우선순위 메시지 프레임이 존재하는 한 낮은 우선순위 메시지 프레임은 지연된다(제 1 타이머는 높은 우선순위 메시지 프레임의 송신을 검출함으로써 재시작된다). 유사하게, 하나의 높은 우선순위 메시지 프레임만이 단번에 송신되며 다른 높은 우선순위 메시지 프레임은 지연된다.
도 6은 메시지 프레임과 수신확인 프레임의 송신에 사용되는 시간 윈도를 나타낸다. t=0에서 메시지 프레임의 송신이 종료되는 것으로 가정하면 시간 윈도(10)는 수신확인 프레임의 송신을 위해 예약된다. 수신확인 프레임이 송신되는 실제의 순간은 이 시간 윈도 내에서 랜덤하다. 시간 윈도는 미리 결정된 상부 경계 T2를 갖는다. T2후 제 1 윈도가 되는 시간 윈도(20)는 높은 우선순위 메시지 프레임을 송신하기 위해 예약된다. 장치가 높은 우선순위 메시지 프레임을 송신하고자 한다면 메시지 프레임이 송신되는 실제의 순간은 이 시간 윈도(20)내에서 랜덤하다. 뒤에 이어지는 시간 윈도(30)는 다음의 우선순위 메시지 프레임을 위해 예약되며 계속 이렇게 이어진다. 높은 우선순위 메시지 프레임이 송신되면 송신의 검출은 타이머를 재설정한다는 것을 유념해야 한다. 그래서 낮은 우선순위 메시지 프레임은 높은 우선순위 메시지를 송신하고자 하는 장치가 없을 때에만 송신된다.
도 7에 도시된 바와 같은 다른 실시예에서, 메시지 송신 장치(200)는 긴 메시지를 일련의 메시지 프레임으로 분할하며 이 일련의 메시지 프레임을 연속적으로 송신한다. 부가적으로, 메시지 수신 수단(210)은 일련의 메시지 프레임을 수신한다. 메시지 송신 수단(200)은 메시지를 메시지 프레임으로 능동적으로 분할할 수있거나 또는 대안적으로 메시지가 이미 일련의 메시지 프레임으로 저장되었을 수도 있다. 통상적으로, 메시지 프레임은 길이에 제한을 받는다(그러므로 송신 시간에 제한을 받는다) 길이는 보통 애플리케이션에 일치되는 식으로 선택된다. 일례로서, 마치 사용자가 원격 제어기상의 키를 누르는 것과 같이, 메시지 프레임이 단순한 명령을 송신하는데만 사용된다면, 데이터 길이는 2 바이트로도 충분하다. 사용자가 원격 제어기상의 VCR을 프로그래밍하여 일련의 명령을 한 동작에 송신하는 것과 같은 더욱 복잡한 상황에서는 16 데이터 바이트와 같은 큰 프레임 크기를 사용하는 것이 이롭다. 위에서 언급한 바와 같이, 그림이나 또는 편지를 송신해야하는 애플리케이션에서는 더 큰 크기가 필요하다. 그렇지만, 프레임의 크기가 너무 커지면 문제가 발생한다. 버퍼의 크기를 크게하는 것(비용이 추가됨)도 신뢰성을 떨어뜨린다. 이것은 특히 적외선 통신에서 신뢰성이 떨어지는 시스템에서 발생할 수 있다.
그러므로, 메시지 프레임에 대한 수신확인 프레임이 수신되지 않았다면 메시지 프레임을 재송신함으로써 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이 목적을 위해 각각의 장치는 메시지 송신 수단(200)이 메시지 프레임을 송신한 후에 미리 결정된 제 3 시간 T3에 제 3 타이머를 설정하는 제 3 타이밍 수단(330)을 포함한다. 수신확인 수신 수단(230)이 수신확인 프레임을 수신하기 전에 제 3 타이머가 종료되면 메시지 송신 수단(200)은 미리 결정된 최대의 회수까지 메시지 프레임을 재송신한다. 수신확인 수신 수단(230)은 정확한 수신확인 프레임이 수신되었다는 것을 메시지 수신 수단(200)에 알려줄 수도 있으며 대안적으로 제 3 타이밍 수단이 종료되는 것을 중지시킬 수도 있다. 예를 들어 재송신의 최대는 3번이 될 수 있다. 적외선 통신에서는 적외선 통신이 쉽게 혼란에 빠질 수 있기 때문에 최대 수를 16까지 하는 것이 양호하다. 메시지 수신 수단(210)이 지금까지의 일련의 메시지 프레임들 중 모든 프레임들을 정확하게 수신하였다면, 일련의 메시지 프레임들 중 한 메시지 프레임의 정확한 수신을 수신확인하도록 응답 송신 수단(220)이 수신확인 프레임만을 송신하게 적응시킴으로써 신뢰성이 더 증가된다. 이에 의해, 일련의 모든 메시지 프레임이 수신확인되었어도 전체 일련의 메시지 프레임을 정확하게 수신한 장치가 없게되는 상황을 피할 수 있다.
다른 실시예에서, 메시지 수신 수단(210)이 지금까지의 일련의 모든 프레임을 정확하게 수신했고 또한 수신확인 송신 수단(220)이 모든 메시지 프레임에 대한 수신확인 프레임을 송신했다면 일련의 메시지 프레임들 중 한 메시지 프레임의 정확한 수신을 수신확인하도록 수신확인 송신 수단(220)이 수신확인 프레임만을 송신하게 적응시킴으로써 신뢰성이 더 증가된다. 이것은 단지 하나의 장치가 메시지 프레임의 일련의 수신을 수신확인하는 것을 보장한다.
도 8은 수신확인 프레임을 기다리는 미리 결정된 제 3 시간 T3가 메시지 프레임을 수신하는 미리 결정된 상부 경계 T2보다 더 크다는 것을 도시한다. t=t1에서, A는 메시지 프레임의 송신(Tx)를 마친다. A는 제 3 타이머를 T3에 설정하고 타이머가 종료되기를 기다린다. 이 예에서, B는 메시지 프레임을 수신하지 않았다. B가 메시지 프레임을 수신하였다면, B는 t=t1에서 제 2 타이머를 T2 의 최대값을 갖는 랜덤한 시간에 설정한다. 이 경우에, B는 적어도 주기 t=t2 내지 t=t3 동안에수신확인 프레임을 송신하게 될 것이다. T3가 T2보다 크다는 것을 보장함으로써 A가 수신확인 프레임을 더 이상 수신하지 않을 때 A는 t=t4에서 메시지 프레임을 재송신한다. 양호하게, T3은 몇몇 지연을 처리하기 위해 T2보다 충분하게 크게 된다.
도 7의 메시지 송신 수단(200)은 바로 앞에서 선행하는 메시지 프레임에 대한 수신확인 프레임이 수신된 후에만 일련의 메시지 프레임의 연속적인 메시지 프레임을 송신하는 것을 도시한다. 사전 조치없이 다음의 상황이 일어날 수 있다. 즉, 장치 A는 일련의 메시지 프레임을 B에 송신하고, B는 수신확인 프레임을 보내며, 이 수신확인 프레임은 혼란되어 A에 의해 수신되지 않으며, A는 동일한 메시지 프레임을 송신하고 반면에 B는 일련의 다음 메시지 프레임을 기대한다. 이에 대처하기 위해 각각의 연속적인 일련의 메시지 프레임은 바로 선행하는 메시지 프레임과는 다르며, 메시지 수신 수단(210)은 일련의 연속적인 메시지 프레임 사이를 구별할 수 있다. 계속적으로, 메시지 수신 수단(210)은 이전에 수신된 메시지 프레임과 동일하면 일련의 메시지 프레임의 일부인 메시지 프레임을 버릴 수 있다.
다른 실시예에서, 일련의 제 1 메시지 프레임에는 나머지 일련의 메시지 프레임보다 더 낮은 우선순위가 할당된다. 일례로서, 시스템이 두 개의 우선순위를 지원하면, 제 1 메시지 프레임은 가장 낮은 우선순위를 가지며 연속하는 메시지 프레임은 가장 높은 우선순위를 갖는다. 이 메카니즘을 사용하여 각각의 메시지는 초기에 송신할 권리를 얻기 위해 동등하게 경쟁한다(낮은 우선순위). 일단 긴 메시지의 송신이 시작되면 긴 메시지는 우선순위를 갖는다. 이것은 메시지 송신을 빠르게 해주며 또한 특히 적외선 시스템에 대한 혼란을 줄인다.
도 9의 왼쪽 부분은 메시지 프레임(500)과 수신확인 프레임(510)의 구조를 간단하게 도시한다. 메시지 프레임(500)은 예를 들어 최대 16 데이터 바이트의 가변 데이터 바이트 또는 비트를 갖는 DATA 필드를 포함한다. 수신확인 프레임(510)은 예를 들어 1 비트의 ACK 필드를 포함한다. 수신회로의 클록-동기화와 프레임 시작의 검출을 간략화하기 위해 프레임은 부가적으로 특정한 페이즈 인코드된 패턴과 같은 특정한 헤더 필드(HDR)로 시작할 수 있다. 도 9의 오른쪽은 메시지 프레임(500)과 수신확인 프레임(510)의 더욱 상세한 구조를 도시한다. 필드 DA와 SA는 목표 장치(DA)와 소스 장치(SA)의 어드레스를 포함한다. 이것은 수신확인 프레임(510)의 어드레스는 수신된 메시지 프레임(500)의 목표 어드레스를 포함하고 수신확인 프레임의 목표 어드레스(510)는 수신된 메시지 프레임(500)의 소스 어드레스를 포함한다는 것을 의미한다. 본 발명에 따른 시스템은 어드레스의 사용에 의존하지 않는다(장치들은 동일하며 단일의 어드레스를 갖지 않는다). 그렇지만, 고정된 어드레스를 갖는 필드만을 사용할 지라도 어드레스중 한 어드레스가 본 발명에 따른 장치들을 위해 예약되는 현재의 통신 시스템을 사용하기 위해 이들 필드를 갖는 프레임 구조에 따르는 것이 이롭다. 예약된 어드레스를 사용하면 장치는 본 문헌에서 언급한 부가적인 절차를 따라 본 발명에 따른 시스템의 장치들과 통신할 수 있다. 양호하게, 동일한 장치는 몇몇 다른 어드레스를 사용할 수 있기 때문에 그 시스템의 기본적인 절차를 따라 현존하는 통신 시스템의 나머지와 통신할 수 있다. 일례로서, 현존하는 원격 제어 시스템의 기본적인 절차와 프레임 구조에 따라 본 발명에 따른 휴대용 게임 컴퓨터를 텔레비전의 원격 제어로서 사용할 수 있다.
도 9의 오른쪽에 도시된 프레임 구조는 메시지 프레임과 수신확인 프레임을 구별하기 위해 적어도 1비트의 필드 TYPE을 포함한다. 이 필드를 사용하여 두가지 프레임 형태를 동일한 프레임 구조로 사용할 수 있다. 이것이 비록 특히 수신확인 프레임의 크기를 증가시킬지라도 두 개의 프레임 형태를 다루는데 필요한 소프트웨어 또는 하드웨어의 중요한 부분을 공유할 수 있다는 이점이 있다. 필드 LENGTH는 다음의 DATA 필드의 길이를 나타내는데 사용된다. 특히, 데이터 크기가 현저하게 변하면 간단한 방법(예를 들어 수신이 중단되지 않을 때 결정할 수 있는)으로 데이터 길이를 검출할 수 있다는 이점이 있다. 필드 SEQ는 시퀀스 정보를 나타내는데 사용된다. 위에서 언급한 바와 같이, 일련의 연속적인 메시지 프레임은 바로 선행하는 메시지 프레임과는 다르다. 이것은 연속적인 프레임의 SEQ에 메시지 프레임을 삽입함으로써 이루어질 수 있다. 연속적이지 않은 프레임은 여전히 동일한 번호를 갖는다는 것에 유념하여야 한다. 그렇지만, 일련의 연속적인 메시지 프레임에 연속적으로 더 높은 번호를 부여하는 간단한 방법이 있다. 수신확인 프레임(510)용 SEQ 필드를 사용함으로써 또한 메시지 프레임(500)의 SEQ 필드로부터 번호를 복사함으로써 수신된 수신확인 프레임이 장치가 송신한 메시지 프레임을 수신확인하는 것을 더 잘 확인하는 것을 가능하게 한다.
도 10의 상부는 연속하는 메시지 프레임의 SEQ 필드가 연속적으로 더 높은 번호를 포함하는 일련의 4개의 메시지 프레임의 예를 도시한다. 제 1 메시지 프레임(500)은 번호 0, 제 2 메시지 프레임(501)은 번호 1 등등으로 포함한다. 도 10의 왼쪽 부분은 SEQ 필드가 3개의 서브필드 T, F, L로 분할되는 대안적인 접근을 나타낸다. T 필드는 대안적으로 일련의 연속적인 메시지 프레임에 대해 번호 0 또는 1(토글 비트)를 포함한다. 이것은 연속적인 메시지 프레임을 구별할 수 있게 해준다. 그렇지만, 연속적인 메시지 프레임의 짝수 번호가 특정한 장치에 의해 정확하게 수신되지 않는 상황이 발생할 수 있다. 이것을 극복하기 위해, 제 1 메시지 프레임은 메시지 프레임의 전체 번호를 일렬로 나타내는 길이 지시기(length indicator)를 포함한다. 이 예에서, 4개의 메시지 프레임이 일렬로 되어 있다. 예를 들어 길이 지시기는 DATA 필드내의 데이터의 일부가 될 수 있다. 메시지 프레임이 일련의 프레임 중 제 1 메시지 프레임이라는 것을 검출하기 위해 SEQ 필드는 이것을 나타내는 적어도 1 비트의 서브-필드 F를 포함한다. 부가적으로 SEQ 필드는 메시지 프레임이 일련의 프레임 중 마지막이라는 것을 나타내는 적어도 1 비트의 서브-필드 L을 포함한다. 장치가 마지막 메시지 프레임을 수신하면, 모든 메시지 프레임이 수신되었는지를 체크한다. 모든 메시지 프레임이 수신되지 않았다면, 메시지 프레임을 수신확인하지 않는다. 그러한 상황에서는 모든 메시지 프레임을 수신한 다른 장치가 수신을 수신확인할 수 있다는 것을 유념해야 한다.
위에서 언급한 길이 지시기와 같은 간단한 첵섬은 제한된 수의 에러에 대해 보호한다. 몇몇 시스템에서 이 보호 레벨은 충분하지 못하다. 특히 휴대용 장치를 사용하는 적외선 시스템에서는 광학적 접촉이 쉽게 손상될 수 있다. 사전 조치없이 이것은 다음과 같은 시나리오가 생길 수 있다. 즉, 장치 A는 길이가 제 1 프레임으로 나타나 있는 일련의 6개의 메시지 프레임의 송신을 시작한다. 장치 B는 메시지 프레임을 수신한다. 장치 C는 A가 두 개의 메시지 프레임만을 송신한 그 순간에 일련의 시작을 수신하지 않으며 일련의 4개의 메시지 프레임의 송신을 시작한다(예를 들어, C가 메시지를 송신할 필요가 있을 때 사용자는 다른 장치 쪽으로 C를 가리키기만 한다) 두 장치 A와 B는 C가 송신한 일련의 메시지 프레임을 검출한다. 결과적으로, A는 중재(arbitration)를 잃고 송신을 중지한다(실제로 C는 정확하게 중재하지 않음으로써 송신 우선순위를 얻는다). 결국 B는 A로부터 생성된 제 1 두 개의 프레임과 C로부터 생성된 마지막 4개의 프레임을 갖는 일련의 6개의 메시지 프레임을 수신한다. 길이 첵섬은 B로 하여금 일련의 프레임이 정확한지를 검출하는 것을 허용하지 않는다. 필요하다면, 패리티 첵섬 또는 순환형 중복 체크(CRC)와 같은 보다 향상된 첵섬을 사용할 수 있다.
도 11은 다른 실시예를 도시하며 장치(100)는 일련의 프레임을 나타내는 첵섬을 계산하는 첵섬 계산 수단(410)을 갖는다. 예를 들어, 첵섬은 일련의 모든 메시지 프레임의 전체 내용을 계산하는 CRC가 될 수 있다. 첵섬은 데이터 필드 같은 보다 간단하고 제한된 메시지 프레임의 규정된 필드가 될 수 있다. 메시지 송신 수단(200)은 첵섬 계산 수단(410)을 사용해서 메시지 송신 수단(200)이 송신할 필요가 있는 일련의 메시지 프레임에 대해 첵섬을 계산한다. 그런 다음, 메시지 송신 수단(200)은 미리 결정된 메시지 프레임의 미리 결정된 위치에 첵섬을 삽입한다. 분명하게 일련의 제 1 메시지 프레임의 데이터 필드의 제 1 위치에서부터 마지막 메시지 프레임의 마지막 위치까지의 많은 상이한 위치를 선택할 수 있다. 일련의 메시지 프레임은 하나 이상의 다른 장치의 메시지 수신 수단(210)에 의해 수신된다. 메시지 수신 수단(210)은 첵섬 계산 수단을 사용해서 수신된 일련의 메시지 프레임에 대한 첵섬을 계산한다. 메시지 수신 수단(210)은 또한 미리 결정된 메시지 프레임의 미리 결정된 위치에서 첵섬을 뺀다. 수신확인 송신 수단(220)은 두 개의 첵섬이 일치할 때 일련의 메시지 프레임 중 마지막 프레임에 대한 수신확인 프레임만을 송신한다.
첵섬의 선택에 따라, 이것은 기본적인 송신 에러(몇몇 비트가 잘못 송신되어 생긴 에러), 메시지 프레임의 손실 및 다른 장치가 송신한 메시지 프레임의 연결의 손실과 같은 에러에 대한 충분한 보호를 보장한다. 도 3에 도시한 바와 같은 마이크로-제어기에 기초한 실행에서 마이크로-제어기를 첵섬을 계산하는데 사용할 수 있는 이점이 있다.

Claims (10)

  1. 송신 장치와 수신 장치를 포함하는 무선 통신 시스템으로서,
    상기 송신 장치는 메시지 프레임을 송신하는 메시지 송신 수단과, 수신확인 프레임을 수신하는 수신확인 수신 수단을 포함하고,
    상기 수신 장치는 메시지 프레임을 수신하는 메시지 수신 수단과, 상기 메시지 수신 수단이 메시지 프레임을 정확하게 수신하면 수신확인 프레임을 송신하는 수신확인 송신 수단을 포함하는, 상기 무선 통신 시스템에 있어서,
    상기 무선 통신 시스템은, 적어도 세 개의 장치들을 포함하며, 각각의 장치는 송신 장치일 뿐만 아니라 수신 장치이며,
    각각의 장치는,
    - 프레임의 송신을 검출하는 검출 수단과,
    - 상기 검출 수단이 상기 송신의 종료를 검출하면 미리 결정된 제 1 시간에 제 1 타이머를 설정하는 제 1 타이밍 수단과,
    - 상기 메시지 수신 수단이 메시지 프레임을 정확하게 수신하면 미리 결정된 상부 경계를 갖는 랜덤한 시간에 제 2 타이머를 설정하는 제 2 타이밍 수단을 더 포함하고,
    상기 미리 결정된 상부 경계는 상기 제 1 시간보다 더 작고,
    상기 메시지 송신 수단은 상기 제 1 타이머가 종료되고 상기 검출 수단이 다른 프레임의 어떤 송신도 검출하지 않을 때, 메시지 프레임을 송신하도록 적응되고,
    상기 수신확인 송신 수단은, 상기 검출 수단이 다른 프레임의 송신을 검출하기 전에 상기 제 2 타이머가 종료될 경우에만 수신확인 프레임을 송신하도록 적응되는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 타이밍 수단은 시간 윈도내의 랜덤한 시간에 상기 제 1 타이머를 설정하도록 적응되고,
    상기 시간 윈도는 복수의 미리 결정된 비-오버래핑 시간 윈도들로부터 선택되며,
    프레임의 송신의 종료의 상기 검출에 가장 가까이 뒤따르는 시간 윈도는 가장 높은 우선순위를 갖는 메시지 프레임을 송신하기 위해 예약되며, 각각의 연속적인 시간 윈도는 연속적으로 더 낮은 우선순위를 갖는 메시지 프레임을 송신하기 위해 예약되는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 장치는 상기 메시지 송신 수단이 메시지 프레임을 송신한 후 미리 결정된 제 3 시간에 제 3 타이머를 설정하는 제 3 타이밍 수단을 더 포함하고,
    상기 메시지 송신 수단은, 상기 수신확인 수신 수단이 수신확인 프레임을 수신하기 전에 상기 제 3 타이머가 종료되면 미리 결정된 최대 회수까지 상기 메시지프레임을 재송신하도록 적응되는, 무선 통신 시스템에 있어서,
    각각의 장치는 상기 제 3 타이밍 수단을 포함하고,
    상기 메시지 송신 수단은 긴 메시지를 일련의 메시지 프레임들로 분할하고, 상기 일련의 메시지 프레임들을 순차적으로 송신하도록 적응되며; 상기 일련의 메시지 프레임들 중 각각의 연속적인 메시지 프레임은 바로 선행하는 메시지 프레임과는 다르며, 연속적인 메시지 프레임은 상기 바로 선행하는 메시지 프레임에 대한 수신확인 프레임이 상기 수신확인 수신 수단에 의해 수신된 후 송신되고,
    상기 메시지 수신 수단은 일련의 메시지 프레임들을 수신하고 상기 일련의 메시지 프레임들 중 연속적인 메시지 프레임들을 구별하도록 적응되고,
    상기 메시지 수신 수단이 상기 일련의 메시지 프레임들 중 모든 선행하는 메시지 프레임들을 정확하게 수신했을 경우에만, 상기 메시지 수신 수단이 상기 일련의 메시지 프레임들 중 한 메시지 프레임을 정확하게 수신하면, 상기 수신확인 송신 수단은 상기 수신확인 프레임을 송신하도록 적응되는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 수신확인 송신 수단이 상기 일련의 메시지 프레임들 중 모든 선행하는 메시지 프레임들에 대한 수신확인 프레임을 송신했을 경우에만, 상기 수신확인 송신 수단은 상기 수신확인 프레임을 송신하도록 적응되는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 송신 장치는 상기 메시지 송신 수단이 메시지 프레임을 송신한 후 미리 결정된 제 3 시간에 제 3 타이머를 설정하는 제 3 타이밍 수단을 더 포함하고,
    상기 메시지 송신 수단은, 상기 수신확인 수신 수단이 수신확인 프레임을 수신하기 전에 상기 제 3 타이머가 종료되면 미리 결정된 최대 회수까지 상기 메시지 프레임을 재송신하도록 적응되는, 무선 통신 시스템에 있어서,
    각각의 장치는 상기 제 3 타이밍 수단을 포함하고,
    상기 메시지 송신 수단은 긴 메시지를 일련의 메시지 프레임들로 분할하고, 상기 일련의 메시지 프레임들을 순차적으로 송신하도록 적응되며; 상기 일련의 메시지 프레임들 중 각각의 연속적인 메시지 프레임은 상기 바로 선행하는 메시지 프레임과는 다르며, 연속적인 메시지 프레임은 바로 선행하는 메시지 프레임에 대한 수신확인 프레임이 상기 수신확인 수신 수단에 의해 수신된 후 송신되고,
    상기 메시지 수신 수단은 일련의 메시지 프레임들을 수신하고 상기 일련의 메시지 프레임들 중 연속적인 메시지 프레임들을 구별하도록 적응되고,
    상기 메시지 수신 수단이 상기 일련의 메시지 프레임들 중 모든 선행하는 메시지 프레임들을 정확하게 수신했을 경우에만, 상기 메시지 수신 수단이 상기 일련의 메시지 프레임들 중 한 메시지 프레임을 정확하게 수신하면, 상기 수신확인 송신 수단은 상기 수신확인 프레임을 송신하도록 적응되는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    일련의 메시지 프레임들의 메시지 프레임들은 상기 일련의 메시지 프레임들의 연속적인 메시지 프레임들과는 다른 수(number)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 일련의 메시지 프레임들의 연속적인 메시지 프레임들은 수 0 또는 수 1을 교호적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템.
  8. 제 3 항에 있어서,
    각각의 장치는 일련의 메시지 프레임들을 나타내는 첵섬을 계산하는 첵섬 계산 수단을 포함하며,
    상기 메시지 송신 수단은 상기 첵섬 계산 수단이 상기 메시지 송신 수단에 의해 송신될 상기 일련의 메시지 프레임들을 나타내는 제 1 첵섬을 계산하게 하도록 적응되고,
    상기 메시지 송신 수단은 상기 제 1 첵섬을 상기 일련의 메시지 프레임들 중 미리 결정된 메시지 프레임에 삽입하며,
    상기 메시지 송신 수단은 상기 일련의 메시지 프레임들 중 마지막 메시지 프레임에 상기 메시지 프레임이 상기 일련의 메시지 프레임들 중 마지막 메시지 프레임이라는 표시를 삽입하도록 더 적응되고,
    상기 메시지 수신 수단은 상기 첵섬 계산 수단이 상기 메시지 수신 수단에 의해 수신된 상기 일련의 메시지 프레임들을 나타내는 제 2 첵섬을 계산하게 하도록 적응되며,
    상기 메시지 수신 수단에 의해 수신된 상기 일련의 메시지 프레임들 중 상기 미리 결정된 메시지 프레임에 포함된 상기 제 1 첵섬이 상기 제 2 첵섬과 매칭할 경우에만, 상기 메시지 수신 수단이 상기 일련의 메시지 프레임들 중 마지막 메시지 프레임을 수신하면, 상기 수신확인 송신 수단은 상기 수신확인 프레임을 송신하도록 적응되는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템.
  9. 메시지들을 송신 및 수신하기 위한 적어도 세 개의 유사한 장치들을 가지는 무선 통신 시스템에서 이용하기 위한 장치로서,
    메시지 프레임을 송신하는 송신 수단과,
    수신확인 프레임을 수신하는 수신확인 수신 수단과,
    메시지 프레임을 수신하기 위한 수신 수단과,
    상기 메시지 수신 수단이 메시지 프레임을 정확하게 수신할 때 수신확인 프레임을 송신하는 수신확인 송신 수단과,
    프레임의 송신을 검출하는 검출 수단과,
    상기 검출 수단이 상기 송신의 종료를 검출할 때 미리 결정된 제 1 시간에 제 1 타이머를 설정하는 제 1 타이밍 수단과,
    상기 메시지 수신 수단이 메시지 프레임을 정확하게 수신할 때, 상기 제 1 시간보다 작은 미리 결정된 상부 경계를 가진 랜덤한 시간에 제 2 타이머를 설정하는 제 2 타이밍 수단을 포함하고,
    상기 메시지 송신 수단은 상기 제 1 타이머가 종료되고, 상기 검출 수단이 다른 프레임의 어떤 송신도 검출하지 않을 때, 메시지 프레임을 송신하고,
    상기 검출 수단이 다른 프레임의 송신을 검출하기 전에 상기 제 2 타이머가 종료할 경우에만, 상기 수신확인 송신 수단은 상기 수신확인 프레임을 송신하도록 적응되는, 무선 통신 시스템에서 이용하기 위한 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    일련의 메시지 프레임들 중 첫번째 메시지 프레임에는 상기 일련의 메시지 프레임들 중 나머지 메시지 프레임들보다 더 낮은 우선순위가 할당되는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템.
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