专利名称：基于2.4GHz跳频技术的一对多快速同步方法
技术领域：
本发明涉及一种射频技术的跳频方法，尤其是涉及在一个主控设备控制多 个设备时，被控的所有从属设备由于功耗原因需要在完成传输任务后快速进入 休眠状态，在需要传输数据时又要能够快速唤醒和同步并传输数据的一种跳频方法。
背景技术：
随着射频技术的发展，越来越多的射频设备走入了普通人的生活，人们常 用的手机、数字无绳电话、无线网卡、蓝牙耳机、无线鼠标、键盘、游戏手柄 等都是射频技术的典型运用产品。由于射频频段资源是有限的，在实际运用中往往存在多种不同类型或者同 类型多套设备在同一频段、同一使用环境、同时、使用的状况，例如在某个办公场合同时存在微波炉、无线路由AP、无线网卡、蓝牙耳机、数字无绳电 话、无线游戏手柄、无线鼠标键盘等，而这些设备又同时在使用中，这些设备 共同使用2.4GHz的射频频段，这样就容易造成射频设备之间的相互干扰，所 以需要使用跳频技术来提高设备的抗干扰能力，每个设备在数据传输时在该频 段内寻找相对干扰小的频点进行数据传输，尽量避免设备间的相互干扰，以达 到数据可靠传输的目的。这一类的射频设备从供电的方式来看又可以分为2类，1、采用长期可靠 电源供电，2、采用电池供电。采用电源供电的设备如无线AP、无线网卡等 设备由于拥有稳定的电源供给，所以往往不需要太多考虑功耗的问题，无线设 备间长期处于连接状态，随时可以进行跳频和数据传输。但是使用电池的设备就需要考虑功耗的问题，如蓝牙耳机、数字无绳电话、 无线鼠标键盘等，在不需要数据传输时，使用电池的设备往往会关闭一些功能 模块以降低自身功耗，这其中包括射频模块，在需要数据传输时再唤醒所有的 功能模块，进行设备间的同步和数据传输，设备从休眠到唤醒到设备间的同步 和数据传输需要一定的时间，比如蓝牙耳机从休眠到唤醒到与主机的同步和数
据传输，蓝牙协议允许有数秒的时间来完成以上的工作，不同类型的设备根据 使用场合这个时间允许长短不一，以不妨碍用户的正常使用为宜，但是从技术 角度上讲这个时间是越短越好的，比如鼠标键盘、游戏手柄、遥控器等使用电 池需要频繁进入休眠状态以降低设备自身功耗，在使用时又需要快速连机，让用户使用时无延迟感，就绝对不允许有太长的连机时间，以ms级的时间为宜， 使用户正常使用感觉不到明显的滞后。在实际运用中，射频设备解脱了线的束缚后，往往需要一个主控Host同时 控制多个被控端Device,典型的运用如PC的鼠标、键盘、游戏手柄、多媒体 遥控器等多个输入设备同时对一个接收端。目前，这种多个依赖电池的输入设 备同时对一个接收端的现状是，主控Host反应尤其迟钝，同步使用效果非常不 好，制约了这类产品的使用。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种基于2.4GHz跳频技术的一对多快 速同步方法，用来解决现有技术在一个主机对多个服务终端的情况下，无法实 现良好同步响应的问题。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案 一种基于2.4GHz频段跳 频技术的一对多快速同步方法，其在主控设备与从属设备之间采用多个跳频频 点收发数据，该方法还包括设定一个快速同步频点；主控设备定时在快速同步频点和跳频频点都发送 同步信息，从属设备收到同步信息后，进行时钟校准，并通过査找预先固定的 跳频频点表或用相同的伪随机数算法的迅速算出下一个跳频频点及一个序列的 多个跳频频点；传送帧分成多个收发时隙，主控设备在不同的时隙上连接不同 的从属设备，不同的从属设备只在一帧中相应的时隙进行射频数据传输。优选地主控设备与从属设备之间传输的数据包采用编号的方式进行传输， 接收端在接收到一个数据包之后，发送数据包编号作为应答，发射端通过应答 的数据包编号，确认数据是否发送接收成功，如果不成功则可根据需要重发原有数据包。优选地每个帧中针对每个从属设备都有相应的、用来实现主控设备与从 属设备进行双向数据通讯的双向收发时隙。 优选地每个帧中针对每个从属设备都有相应的单向收发时隙，并包括所 有从属设备的应答时隙。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果。
本发明基于数字射频的跳频技术。从属设备从休眠唤醒后，可以通过接收 同步信道的同步信息进行同步，同步后即可发送有效数据，设备从休眠唤醒到 数据收发和处理，只需要毫秒级的时间即可完成。在每一帧中分成多个收发时 隙，主动设备可以在不同的时隙上连接不同的从属设备，不同的从属设备只在 一帧中相应的收发时隙进行射频发送接收数据，从而保证一个主控设备与多个 从属设备进行同时通讯。因此，可以实现一个主机对多个服务终端的情况下， 良好同步响应。
图1是本发明设备实现程序的流程图。
图2是本发明的接收发送时序的第一种图例。
图3是本发明的接收发送时序的第二种图例。
具体实施方式
本发明提供一种基于2.4GHz跳频技术的一对多快速同步方法。该方法基 于数字射频的跳频技术。这种方法在主控设备(Host)与从属设备(Device) 之间采用多个跳频频点收发数据，该方法还包括设定一个快速同步频点；主 控设备(Host)定时在快速同步频点和跳频频点都发送同步信息，从属设备(Device)收到同步信息后，进行时钟校准，并通过查找预先固定的跳频频点 表或用相同的伪随机数算法的迅速算出下一个跳频频点及一个序列的多个跳 频频点；传送帧分成多个收发时隙，主控设备(Host)在不同的时隙上连接不 同的从属设备(Device),不同的从属设备(Device)只在一帧中相应的时隙进 行射频数据传输。其中跳频频点序列可以通过主控设备(Host)和从属设备(Device)预先约定的跳频频点表或采用相同的伪随机数算法的计算生成。实 现系统的同步主要为从属设备(Device)获得主控设备(Host)同步信息和校 对时钟的方式。
本发明的优选方式主控设备(Host)与从属设备(Device)之间传输的数 据包采用编号的方式进行传输，接收端在接收到一个数据包之后，发送数据包
编号作为应答，发射端可以通过应答的数据包编号，确认数据是否发送接收成 功，如果不成功则重发原有数据包。本发明的优选方式每个帧中针对每个从属设备(Device)都有相应的、用 来实现主控设备(Host)与从属设备(Device)进行双向数据通讯的双向收发时 隙。或者优选为每个帧中针对每个从属设备(Device)都有相应的单向收发时 隙，并包括所有从属设备(Device)的应答时隙。本发明方法快速同步跳频实现跳频通讯系统要实现跳频通讯，正确接收 跳频信号的条件是跳频系统的同步。系统的同步包括主控设备(Host)和从属 设备(Device)产生的跳频图案相同，即有相同的跳频规律。主要为从属设备(Device)获得主控设备(Host)同步信息和校对时钟的 方式。该方法采用独立的同步信道和自同步的混合方式，主控设备(Host)在 每个帧中用一个专门的信道在固定的时间点传送同步信息，同步信息中包含当 前帧采用的跳频频点信息，从属设备(Device)在同步信道上接收同步信息， 根据接收到的同步信息的时间和其中的跳频频点信息和接收时间，设置主控设 备(Host)的跳频图案、频点序列和起止时间，并校准从属设备(Device)的 时钟。由于主控设备(Host)每一个帧中在的同步信道中都会发送同步信息， 因此正常情况下，从属设备(Device)在约大于一个帧的时间内就可以接受到 同步信息，因此可以实现毫秒级的快速同步。设备从休眠唤醒后，可以通过接 收同步信道的同步信息进行同步，同步后即可发送有效数据。设备从休眠唤醒 到数据收发和处理，只需要毫秒级的时间即可完成。本发明方法一对多设备实现在每一帧中分成多个收发时隙，主控设备 (Host)可以在不同的时隙上连接不同的从属设备(Device),不同的从属设备 (Device)只在一帧中相应的收发时隙进行射频发送接收数据，从而保证一个 主控设备(Host)与多个从属设备(Device)进行同时通讯。本发明可靠数据传输跳频通讯系统中的数据包采用包编号的方式识一个 数据包，接收端在接收到一个数据包之后，发送包编号作为应答，发射端可以 通过应答的包编号，确认数据是否发送接收成功，如果不成功则重发原有数据 包。实施本发明的一种情况为每个帧中针对每个从属设备(Device)都有相 应的双向收发时隙，实现主控设备(Host)与从属设备(Device)之间的双向
数据通讯。参看图2所示，该接收发送时序实例的特点是在每一个帧中针对每 个设备都有相应的双向的收发时隙，可以实现主机和多个设备之间的双向数据 通讯，其中每个时隙的排列可以实际情况进行排列组合。适合在双向遥控器、 双向无线音频设备等方面的应用。实施本发明的另一种情况为每个帧中针对每个从属设备(Device)都有相 应的单向收发时隙，并包括所有从属设备(Device)的应答时隙。参看图3所示， 该接收发送时序实例的特点在每一个帧中针对每个设备都有相应的单向收发时 隙，同时包括对所有设备的设备应答时隙，主机可以在设备应答时隙中包括每 个设备数据的接收情况，可以实现主机和多个设备之间的单向数据通讯，其中 每个时隙的排列可以实际情况进行排列组合。适合在无线鼠、标键盘、单向遥 控器、单向无线音频设备等方面的应用。参看图1是本发明设备实现程序的流程图示例。第一步从属设备(Device)根 据通讯状态判断跳频时序是否需要同步，如果是，在同步信道接收主控设备 (Host)的同步数据包进行快速同步和时间校准，然后判断是否需要接收应答包 或者需要进行时间同步；如果否，直接判断是否需要接收应答包或者需要进行 时间同步。第二步如果从属设备(Device)认为需要，则在应答包时隙以跳频 信道接收主控设备(Host)应答包，根据应答包中的包编号确定是否需要重发, 并进行时间校准；如果从属设备(Device)认为不需要，则从属设备(Device) 判断是否有新数据或者需要重发，如果没有，则继续根据设备自身性质确定是 否需要休眠；如果有新数据或者需要重发，则在设备发送时隙以跳频信道向主 控设备(Host)发送数据。第三步如果从属设备(Device)没有新数据或者需 要重发数据，又需要休眠的，则进入休眠状态，进入休眠状态的设备由外部终 端事件唤醒，并重新执行步骤一。如果设备不需要休眠，则直接执行步骤一。
权利要求
1、一种基于2.4GHz频段跳频技术的一对多快速同步方法，其在主控设备与从属设备之间采用多个跳频频点收发数据，其特征在于，该方法还包括设定一个快速同步频点；主控设备定时在快速同步频点和跳频频点都发送同步信息，从属设备收到同步信息后，进行时钟校准，并通过查找预先固定的跳频频点表或用相同的伪随机数算法的迅速算出下一个跳频频点及一个序列的多个跳频频点；传送帧分成多个收发时隙，主控设备在不同的时隙上连接不同的从属设备，不同的从属设备只在一帧中相应的时隙进行射频数据传输。
2、 根据权利要求1所述的基于2.4GHz频段跳频技术的一对多快速同步方 法，其特征在于主控设备与从属设备之间传输的数据包采用编号的方式进行 传输，接收端在接收到一个数据包之后，发送数据包编号作为应答，发射端通 过应答的数据包编号，确认数据是否发送接收成功，如果不成功则可根据需要 重发原有数据包。
3、 根据权利要求1或2所述的基于2.4GHz跳频技术的一对多快速同步方 法，其特征在于每个帧中针对每个从属设备都有相应的、用来实现主控设备 与从属设备进行双向数据通讯的双向收发时隙。
4、 根据权利要求1或2所述的基于2.4GHz跳频技术的一对多快速同步方 法，其特征在于每个帧中针对每个从属设备都有相应的单向收发时隙，并包 括所有从属设备的应答时隙。
全文摘要
本发明涉及一种基于2.4GHz频段跳频技术的一对多快速同步方法，其在主控设备与从属设备之间采用多个跳频频点收发数据，还需设定一个快速同步频点；主控设备定时在快速同步频点和跳频频点都发送同步信息，从属设备收到同步信息后，进行时钟校准，并通过查找预先固定的跳频频点表或用相同的伪随机数算法的迅速算出下一个跳频频点及一个序列的多个跳频频点；传送帧分成多个收发时隙，主控设备在不同的时隙上连接不同的从属设备，不同的从属设备只在一帧中相应的时隙进行射频数据传输。本发明基于数字射频的跳频技术，可以实现一个主机对多个服务终端的情况下，良好同步响应。
文档编号H04L7/04GK101119133SQ20071007693
公开日2008年2月6日 申请日期2007年9月7日 优先权日2007年9月7日
发明者倪郁青, 白金颖, 刚 陈 申请人:倪郁青;白金颖;陈 刚