Патент на изобретение №2292673

(54) СПОСОБ, УСТРОЙСТВО И СИГНАЛ СВЯЗИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к системе дистанционного управления, содержащей некоторое количество (N) не синхронизированных передатчиков, которые передают соответствующие сигналы. Способ передачи на приемник соответствующих сигналов отличается тем, что упомянутые сигналы имеют повторяемые периоды посылок, которые разделены паузами и повторяются с взаимно различным периодом повторения, в котором периоды посылок имеют одинаковую продолжительность BL и каждый период посылки содержит пакет данных. Технический результат состоит в снижении взаимных помех передатчиков. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 11 ил., 2 табл.

Настоящее изобретение относится к способу в системе, содержащей некоторое количество несинхронизированных передатчиков, которые передают соответствующие сигналы. Способ включает в себя передачу соответствующих сигналов, причем упомянутые сигналы имеют повторяемые периоды посылок, которые разделены паузами и повторяются с взаимно различными периодами повторения, в котором периоды посылок имеют, по существу, одинаковую продолжительность BL, и каждый период посылки содержит пакет данных; и при этом периоды повторения RP_n конфигурируются так, что последовательность максимум N-1 передач создает помехи другим соответствующим сигналам. В области дистанционного управления важно иметь малое и определенное максимальное время отклика с момента выдачи команды управления с пульта управления для приема в устройстве с дистанционным управлением. Этот критерий особенно важен тогда, когда устройством с дистанционным управлением является транспортное средство или робот некоторого типа, так как большое и неопределенное время отклика может привести к отсутствию управления устройством.

В патенте США N 4334221 описывается система радиоуправления для независимого дистанционного управления несколькими транспортными средствами по общему радиоканалу. Система обеспечивает пропорциональное рулевое управление и регулирование скорости с уменьшенной опасностью взаимных помех. Пульты управления для управления соответствующими транспортными средствами содержат средство для генерирования сигналов управления с повторяющимися посылками последовательных цифровых сигналов, разделенных паузами, продолжительность которых по меньшей мере в десять раз больше продолжительности времени каждой посылки. Сигналы управления используются для модулирования соответствующих несущих радиочастоты. Цифровые сигналы содержат уникальный код опознавания (идентификации), позволяющий производить идентификацию соответствующего элемента управления на транспортном средстве. Таким образом можно управлять множеством игрушечных транспортных средств посредством множества простых пультов асинхронного управления с малой опасностью взаимных помех.

Однако этот известный уровень техники включает в себя проблему, заключающуюся в том, что существует опасность взаимных помех и, следовательно, может привести к чрезмерному и неопределенному интервалу времени от передачи сигнала до приема неискаженного сигнала. Когда целью является управление транспортным средством с дистанционным управлением, то этот интервал времени может быть слишком продолжительным, чтобы получить адекватное управление транспортным средством.

В документе ЕР 0921657 описывается усовершенствованная система управления для независимого дистанционного управления некоторым количеством транспортных средств по общему каналу. Система управления основана на передаче сигналов данных с посылками равной продолжительности (т. е. периода посылки), передаваемыми с периодом повторения (период n; n = 1, 2 … N), в зависимости от того, какой из N независимых передатчиков передает сигнал данных. В соответствии с раскрытием оптимальными периодами взаимного повторения (периодом n) независимых передатчиков являются:

период n = 2*период посылки*[(N-1)²+n].

Вышеуказанные оптимальные периоды n вычисляются, основываясь на выборе оптимального значения “дельта”, где “дельта” представляет собой разность периодов повторения. Оптимальное значение дельта в два раза превышает период посылки, но дельта может быть выбрана большей. Применяя вышеуказанную формулу для N, равного трем передатчикам, вычисляются периоды n, которые превышают в 10_n=1, 12_n=2 и 14_n=3 раз период посылки соответственно. Отмечается, что период посылки может составлять сумму продолжительности посылки плюс время простоя.

Вышеупомянутая система управления, раскрытая в EP 0921657, обеспечивает только ограниченное улучшение в отношении системы известного уровня техники, описанной в US 4334221. Соответствие с US 4334221 состоит в том, что посылки разделяются паузами, которые по меньшей мере в десять раз превышают продолжительность времени каждой посылки. Однако, так как система, описанная в ЕР 0921657, является привлекательной с точки зрения стоимости, то очень желательно улучшить характеристики системы в отношении получения меньших периодов повторения.

Эта проблема решается в соответствии с настоящим изобретением, когда способ, упомянутый в первом абзаце, отличается тем, что:2·N RP_n/BL < 2·[(N-1)² + n],

где N обозначает количество передатчиков, n – индекс, обозначающий соответствующий один из N передатчиков, RP_n – период повторения для передатчика с индексом n, и BL – продолжительность периодов посылок.

Следовательно, и так как RP_n/BL меньше, чем 2·[(N-1)² + n], то достигается меньшее время прохождения от момента передачи пакета данных до момента приема неискаженного пакета данных. Это, в свою очередь, позволяет получить меньшее время отклика при использовании системы для применения в дистанционном управлении. Таким образом, обеспечивается то, что информация в пакете данных передается неискаженной и в течение периода максимум N-1 повторных передач (равного N передачам) пакета данных на соответствующий приемник, так как по меньшей мере один из N пакетов данных поступит неискаженным. Способ предназначен для использования в игрушках, где две, три или более моделей одновременно управляются от двух соответствующих пультов дистанционного управления. В общих чертах, необходимо заметить, что общеизвестно включение в каждый пакет данных контрольного кода для обнаружения ошибок.

Предпочтительно, что отношение между RP_n и BL выбирается следующим:

RP_n/BL 2·[(N-1)² + n]- D_n,

где 1 < D_n. Тем самым обеспечивается малое время отклика. Время отклика, в наихудшем случае, равно N, умноженному на RP_n. RP_n улучшается по меньшей мере на один период BL посылки. Кроме того, определяются взаимные отношения периодов повторения RP_n.

Когда D_n выбирается равным:

D_n = N – n/2 ± 5% от RP_n,

периоды повторения улучшаются (т. е. уменьшаются) на D периодов посылок. Это значение D_n и, следовательно, количество периодов повторения RP_n, обеспечивает самые малые возможные отношения повторения. Вышеупомянутое отклонение ±5% от RP_n может составлять 4% от RP_n, 3% от RP_n или 2% от RP_n.

Для получения малого времени отклика взаимные разности между периодами повторения посылок передатчиков n и n+1 традиционно выбираются равными удвоенной продолжительности периода посылки. Однако это предубеждение, предотвращающее получение улучшенного времени отклика. Поэтому периоды повторения соответствующих сигналов от передатчиков n и n+1 могут иметь взаимные разности, превышающие удвоенную продолжительность периода посылки. Эта разность также обозначается символом . Когда изменяется для различных n, то индивидуальные разности обозначаются как _{n n+1}. В дополнение к улучшению самого большего периода повторения еще более улучшаются наименьшие из более малых периодов повторения.

Когда соответствующие периоды повторения взаимно удовлетворяют критерию, что они примерно равны продолжительности периода посылки, умноженному на два, умноженному на соответствующие взаимно простые числа, которые равны или больше количества передатчиков, то достигаются максимальные временные интервалы между искажениями.

Типично, продолжительность пакета данных меньше или равна продолжительности периода посылки.

Посылки могут содержать фиксированное число битов данных, повторяющихся с частотой повторения битов; и период повторения посылок создается из частоты повторения битов как целое число битов данных на посылку.

Типично, что компоненты электронного приемника имеют так называемое ограничение рабочего цикла или ограничение самой короткой допустимой паузы между двумя пакетами данных, также обозначаемой как телеграммы. Если превышается такие ограничения, то приемник, наиболее вероятно, выдаст искаженный выходной сигнал. Так как другие передатчики могут передавать сигналы на данный приемник R_n во время пауз связанного с ним передатчика Tn, то могут быть превышены вышеупомянутые ограничения. Эта проблема решается тогда, когда период посылки состоит из пакета данных и времени простоя, в течение которого данные не передаются. Следовательно, снижается опасность создания искаженных выходных сигналов.

Предпочтительно, что способ содержит этап кодирования пакетов данных соответствующего сигнала данными, кодом опознавания, который идентифицирует передатчик, и контрольным кодом. Таким образом, приемник может определить, должен ли он интерпретировать данные управления, и посредством контрольного кода он может проверить, были ли искажены данные. Данные также могут быть обозначены как полезная нагрузка или данные управления. Контрольным кодом, предпочтительно, является контрольная сумма, и/или циклический код проверки избыточности, и/или контрольный бит, и/или значение хеш-функции.

Способ, предпочтительно, содержит этап: приема соответствующего пакета данных; определения идентификационной информации передатчика посредством исследования кода опознавания; и определения, достоверен ли пакет данных посредством исследования контрольного кода. Если определяется, что пакет данных достоверный, то он может быть передан для дальнейшей обработки.

Часто приемник (например, используя простой 4-битный контроллер) имеет очень ограниченные ресурсы обработки данных для вычисления контрольных кодов. Однако, так как часто имеют место взаимные помехи между посылками, то наблюдается отсутствие адекватного обнаружения ошибок. Для того, чтобы решить эту проблему и в соответствии с важным аспектом изобретения, способ содержит этап приема пакета данных и принятия пакета данных в качестве достоверного пакета данных, если только данные не принимаются в течение периода простоя. Таким образом, обеспечивается адекватное обнаружение ошибок при очень ограниченной трудоемкости обработки данных.

Предпочтительно, период простоя имеет продолжительность, равную или большую длительности элемента данных, причем упомянутый элемент данных состоит из начальной части, части данных и оконечной части. Таким образом, самая продолжительная и ожидаемая последовательность битов равного значения (например 1 стартовый бит + 8 битов данных + 1 контрольный бит четности + 1 стоповый бит = 11 битов, каждый со значением 1, или 11 битов, каждый со значением 0) может иметь место без ошибочного обнаружения в качестве периода простоя.

В типовом случае желательно использовать относительно дешевые компоненты, которые часто имеют относительно низкую пропускную способность данных (низкую скорость передачи в бодах). Эта дилемма преодолевается в соответствии с важным аспектом изобретения, в котором способ содержит этап кодирования цифровых значений блока из двух или более битов данных, подлежащих передаче, посредством передачи двух последовательных импульсов с временным промежутком, выбранным из группы промежутков, каждый из которых связан с цифровым значением. Таким образом достигается более высокая эффективная скорость передачи в бодах. Следовательно, для блока из, например, двух битов (возможные значения 00, 01, 10, 11) четыре различных временных промежутка между двумя последовательными импульсами должны обнаруживаться приемником с надлежащей схемой тактирования. Наблюдалось увеличение скорости передачи в бодах с коэффициентом, большим, чем два.

В предпочтительных вариантах выполнения сигналы передаются при помощи инфракрасного света или сигналы передаются при помощи несущей радиочастоты. Изобретение также относится к блоку дистанционного управления, блоку с дистанционным управлением и сигналу.

Изобретение ниже описывается более подробно со ссылкой на предпочтительный вариант выполнения и с ссылкой на чертежи.

На фиг.1 представлена блок-схема трех игрушек с дистанционным управлением и трех соответствующих пультов дистанционного управления.

На фиг.2 представлена блок схема передатчика.

На фиг.3 представлена блок-схема приемника.

На фиг.4а представлена диаграмма состояний для передачи сигналов.

На фиг.4b представлена диаграмма состояний для приема сигналов.

На фиг.5 представлен объединенный сигнал синхронизации и таймера.

На фиг.6а представлены временные соотношения трех сигналов, которые являются взаимно синфазными.

На фиг.6b представлены три сигнала не в фазе.

На фиг.7а представлены временные соотношения трех сигналов взаимно синфазными и в соответствии с изобретением.

На фиг.7b представлены временные соотношения трех сигналов взаимно не в фазе и в соответствии с изобретением.

На фиг.8 представлена блок-схема трех пультов дистанционного управления для взаимодействия с видео/компьютерной игрой.

На фиг.1 представлена блок-схема трех игрушечных транспортных средств с дистанционным управлением и трех соответствующих пультов дистанционного управления. Три пульта 101, 102 и 103 дистанционного управления выполнены с возможностью передачи команд дистанционного управления на три соответствующие игрушечные транспортные средства 104, 105 и 106 посредством беспроводной связи. В предпочтительном варианте выполнения беспроводная связь устанавливается посредством передачи сигналов инфракрасного света, закодированных цифровой информацией, представляющей команды дистанционного управления.

Однако могут быть использованы другие типы связи в пределах объема настоящего изобретения. Информация может передаваться согласно известным методам связи (обмена), содержащим модуляцию несущей радиочастоты, например на частоте 40 МГц. В качестве альтернативы передаче цифровой информации может передаваться аналоговая информация.

На фиг.2 представлена блок-схема передатчика. Передатчик 201 выполнен с возможностью передачи команд дистанционного управления на приемник в окружении (среде), где используются многочисленные передатчики одинакового типа.

Передатчик 201 содержит излучатель 202 инфракрасного света, предназначенный для излучения инфракрасного света с длиной волны примерно 920 нм в ответ на цифровой сигнал управления (DCS).

Цифровой сигнал управления устанавливается посредством извлечения данных из памяти с указанными интервалами посредством объединенного сигнала синхронизации и таймера (CTS). Данные адресуются в памяти (МЕМ) 212 посредством узла 211 управления (CTRL), загружаются в регистр 209 сдвига (SR), где они преобразуются в последовательный цифровой сигнал в ответ на объединенный сигнал синхронизации и таймера (CTS).

Сигнал CTS характеризуется повторными посылками импульсов синхронизации. Импульсы синхронизации, когда они присутствуют в сигнале, повторяются с частотой повторения битов; посылки повторяются с периодом повторения посылок. Таким образом, так как сигнал CTS управляет регистром 209 сдвига, то данные из памяти 212 считываются в посылках битов.

Импульсы синхронизации в сигнале CTS генерируются генератором 204, генерирующим сигнал синхронизации CLK. Сигнал синхронизации CLK подается на первый вход вентиля 208 И и на два цифровых делителя 205 и 206, делящих частоту сигнала синхронизации на целые числа P и M соответственно. Выходной сигнал Р-делителя 205 подается на вход установки RS-триггера 207, устанавливая выходной сигнал D триггера, равным цифровому значению «1» с каждым Р импульсом синхронизации в сигнале синхронизации CLK. Аналогично, выходной сигнал от М-делителя 206 подается на вход сброса RS-триггера, устанавливая выходной сигнал D триггера, равным цифровому значению «0» с каждым М импульсом синхронизации в сигнале синхронизации CLK. Таким образом, генерируется импульсный сигнал с длительностью импульса из М импульсов синхронизации и временем цикла из Р импульсов синхронизации. Таким образом, импульсы повторяются с каждым Р импульсом синхронизации.

Сигнал на выходе D триггера подается на второй вход вентиля 208 И. Таким образом, устанавливается сигнал, получаемый на выходе вентиля И и который имеет посылки из М импульсов синхронизации, причем посылки разделяются паузами с продолжительностью, соответствующей количеству Р-М импульсов синхронизации. Р выбирается большим, чем М.

В предпочтительном варианте выполнения значение Р может быть выбрано посредством приводимого в действие пользователем переключателя 203 и может быть равно Р=р1, Р=р2 или Р=р3. Таким образом, три индивидуальных передатчика могут быть использованы в системе в соответствии с изобретением посредством выбора трех соответствующих значений Р.

Объединенный сигнал CTS синхронизации и таймера, таким образом, создается как выходной сигнал вентиля 208 И. Этот сигнал используется в качестве сигнала синхронизации для регистра 209 сдвига, преобразующего параллельные данные из памяти (МЕМ) 212 в последовательные данные. Последовательные данные подаются на буфер 210 сигнала, подсоединенный для управления излучателем 202 инфракрасного света посредством цифрового сигнала управления DCS.

Узел 211 управления (CTRL) предназначен для подачи данных дистанционного управления, данных идентификации и данных контроля ошибок (например простой контрольной суммы или циклического кода проверки избыточности) на память 212. Данные генерируются и подаются на память в виде пакетов данных в ответ на команды пользователя.

Каждый пакет данных передается в соответствующей посылке.

Предпочтительно, что пакет данных содержит 2 бита идентификатора, 10 битов управления и 4 бита циклического кода проверки избыточности. Два бита идентификатора используются для идентификации передатчика в приемнике среди группы, в этом предпочтительном варианте выполнения из трех передатчиков. Таким образом, приемник может реагировать на команды только выбранного одного передатчика. Следовательно, приемник адресуется передатчиком.

Узел 211 управления (CTRL) оперативно подсоединен к переключателю 203, чтобы синхронизировать биты идентификатора с выбранной частотой повторения посылок – или наоборот.

В предпочтительном варианте выполнения каждый пакет данных передается N=3 раза, равному количеству передатчиков в системе. Таким образом, даже если до двух последовательных пакетов данных искажаются взаимными помехами, то может быть принят (третий) пакет данных. В альтернативных вариантах выполнения каждый пакет данных передается такое количество раз, которое равно количеству передатчиков плюс один, два, три или более.

На фиг.3 представлена блок-схема приемника. Приемник 301 выполнен с возможностью приема сигналов от передатчика 201. Приемник 302 инфракрасного света преобразует сигналы инфракрасного света в электрический сигнал, который подается на буфер 303 сигнала. Буфер 303 сигнала отвечает за фильтрацию, детектирование и преобразование сигнала в цифровой последовательный сигнал. Цифровой последовательный сигнал подается на буферную память (BUF) 304 с емкостью для хранения по меньшей мере одного пакета данных.

Узел 305 управления извлекает данные из буферной памяти 304 для последующего контроля ошибок пакета данных в компоненте 306. Если обнаруживается ошибка в пакете данных, то пакет отбрасывается, и узел управления ожидает новый пакет данных. Альтернативно, если не обнаружены ошибки, то компонент 307 проверяет совпадение собственного предварительно определенного идентификатора узла управления с битами идентификатора в принимаемом пакете данных. Если совпадение не обнаруживается, то пакет данных отбрасывается; альтернативно, если обнаруживается совпадение, то биты управления в пакете данных пропускаются на компонент 308 интерпретации битов управления (RC). Компонент 308 RC предназначен для управления средством 309 воздействия в ответ на биты управления. В предпочтительном варианте выполнения приемник используется в игрушечном транспортном средстве с дистанционным управлением, содержащим средство воздействия в виде излучателей света для сигнализации и двигателей для приведения в движение и маневрирования транспортного средства.

На фиг.4а представлена диаграмма состояний конечного автомата для передачи сигналов в соответствии с изобретением. Конечный автомат, предпочтительно, реализуется контроллером 211. Автомат запускается в начальное состоянии 401 и синхронизируется сигналом синхронизации, обеспечиваемым генератором 204.

Из начального состояния 401 безусловный переход переводит автомат в состояние 402, где переменная-счетчик Cnt, подсчитывающая количество переходов 0-в-1 в сигнале, создаваемом на D-выходе триггера 207, устанавливается в Cnt=0. Отметьте, что количество переходов 0-в-1 равно количеству посылок в передаваемом сигнале.

В состоянии 403 передается пакет данных DP, в то время как на D-выходе триггера 207 присутствует логическая единица. Это включает в себя извлечение пакета данных из памяти 212, загрузку пакета данных в регистр 209 сдвига и синхронизированный вывод данных на излучатель 202. Когда это выполнено (через М импульсов синхронизации), конечный автомат приводится в состояние 404, в котором он будет оставаться до тех пор, пока D не возвратится в логическую единицу, в этом случае автомат возвратится в состояние 403 для повторной передачи пакета данных DP. Фактически, DP будет повторно передаваться два раза до того, как переменная-счетчик увеличится до значения Cnt=3, переводя конечный автомат в состояние 405, в котором новый пакет данных DP’ загружается в регистр сдвига для последующей передачи.

Когда загружен новый пакет данных DP’, счетчик Cnt сбрасывается в Cnt=0 и пакет будет передаваться, пока D=1.

На фиг.4b представлена диаграмма состояний конечного автомата для приема сигналов. Предпочтительно, что контроллер 305 реализует конечный автомат. Конечный автомат конфигурируется для приема сигналов, в котором период посылки состоит из пакета данных и периода простоя. Конечный автомат производит действия над логической входной переменной IDLE, указывающей, истек ли период простоя; логической переменной FULL, указывающей, полный ли или пустой буфер, принимающий данные от конечного автомата; и логической переменной ОК, указывающей, была ли успешной проверка достоверности принятых данных.

Из начального состояния 410 безусловный переход приводит автомат в состояние 411 ожидания, в котором автомат ожидает, пока не пройдет период простоя, т. е. пока IDLE имеет значение «ложь». Когда пройдет период простоя, автомат переходит в состояние 412 посредством перехода, обусловленного переменной IDLE. В состоянии 412 данные принимаются, предполагая, что IDLE не имеет значения «истина», и что FULL не имеет значения «истина». Если значением FULL становится «истина» в состоянии 412, то автомат возвращается в состояние 411 ожидания. С другой стороны, если значением IDLE становится «истина», то автомат предполагает, что был принят завершенный (полный) элемент данных и переходит в состояние 413, в котором принятый элемент данных исследуется на наличие ошибок. Если в элементе данных не было обнаружено ошибок, то переменная ОК устанавливается в значение «истина», и элемент данных передается в буфер в состоянии 414, из которого автомат безусловно возвращается в состояние 411 ожидания. В противоположность этому, если обнаружены ошибки в элементе данных, то значение переменной ОК устанавливается равным «ложь», и автомат возвращается в состояние 411 ожидания для ожидания нового периода простоя, за которым последует новый элемент данных.

В альтернативном варианте выполнения передатчика комбинации значений битов кодируются как временной промежуток между двумя последовательными импульсами. Передатчик кодирует цифровые значения числа ND из двух или более битов данных, подлежащих передаче, посредством передачи двух последовательных битов с временным промежутком, выбранным из группы промежутков, каждый из которых связан с цифровым значением.

Соответственно, в альтернативном варианте выполнения приемника временные промежутки между двумя последовательными импульсами декодируются в комбинации битовых значений. Приемник декодирует временной промежуток (т.е. временной интервал), который определяется схемой тактирования в приемнике, в дискретное цифровое значение с числом битов, равным вышеуказанному числу ND битов данных.

На фиг.5 представлен объединенный сигнал синхронизации и таймера. Объединенный сигнал CTS синхронизации и таймера показан как функция времени t и содержит посылки (пакеты) М импульсов синхронизации; где посылки повторяются с периодом повторения Р импульсов синхронизации.

Посылка или период посылки состоит из пакета данных и периода простоя. Пакет данных расположен на первых М-I импульсах синхронизации и за ним следует период простоя, расположенный на последних I импульсах синхронизации периода посылки.

Период простоя может иметь место как перед, так и/или после пакета данных. Проверка периода простоя как перед, так и после пакета данных повышает надежность принимаемых данных, в противоположность проверке только перед или после.

На фиг.6а представлены временные соотношения трех сигналов, которые являются взаимно синфазными. Три сигнала S1, S2 и S3 передаются тремя передатчиками типа, показанного на фиг.2, причем переключатель 203 установлен в положение Р=р1, Р=р2 и Р=р3 соответственно. Единицами временной оси t являются периоды посылок.

Отношение продолжительности посылки к времени цикла также в единицах временных интервалов повторения посылок обозначает отношение повторения RR = RP_n/BL или частоту повторения. Это отношение повторения уникально для каждого из сигналов. Предпочтительно, но необязательно, что отношение повторения выбирается равным целому числу. Сигналы S1, S2 и S3 имеют частоту (коэффициент) повторения, равную трем, четырем и пяти соответственно. Так как каждая посылка включает в себя 16 битов, то частота повторения посылок трех сигналов S1, S2 и S3 составляет в 16 раз больше 3, 4 и 5, которая равняется соответственно продолжительности 48, 64 и 80 битов. Необходимо отметить, что не предусмотрено средств для синхронизации индивидуальных передатчиков; однако показана ситуация, когда сигналы от индивидуальных передатчиков находятся в фазе. В этой ситуации не более чем две последовательные посылки в любом из сигналов S1, S2 и S3 будут искажены любой из посылок в других сигналах. Это может быть подтверждено изучением совпадения посылок в различных сигналах. Посылки, которые искажены, отмечены штриховкой.

На фиг.6b представлены три сигнала не в фазе. В этой ситуации увеличивается количество последовательных посылок, которые искажаются взаимными помехами. В этой показанной ситуации сигнал S2⁺ регулируется по фазе для получения наихудшего случая, когда посылка S2⁺ располагается во временном интервале номер два, но переместилась вперед во времени на бесконечно малую величину времени, достаточную для создания взаимной помехи посылке S1, которая передается во временном интервале номер один. Аналогично, сигнал S3⁺⁺ регулируется по фазе для получения наихудшего случая, когда посылка S3⁺⁺ располагается во временном интервале номер три, но переместилась вперед во времени на величину времени, достаточную для создания взаимной помехи посылке S2⁺, которая передается во временном интервале номер два. Эти ситуации с взаимными помехами показаны с направленными вверх стрелками. Кроме того, взаимные помехи происходят тогда, когда два сигнала передают посылку в одном временном интервале. Следовательно, в такой ситуации “не в фазе” более чем две последовательные посылки сигнала могут быть и будут искажены. Следовательно, будет потеряна информация, передаваемая в трех последовательных посылках.

Для устранения вышеупомянутой проблемы, которая, по своей природе, будет иметь место, важно сконфигурировать (реализовать) индивидуальные передатчики для передачи сигналов так, чтобы они оказывали взаимные помехи друг другу только управляемым образом. Т.е. разрешено потерять максимум N-1 из N передач одной и той же информации из-за взаимных помех.

Первым способом для конфигурирования индивидуальных передатчиков, так что теряется максимум N-1 из N передач одной и той же информации, является:

1) Выбрать RP_N = 2·BL·[(N-1)² + N];

2) Вычесть N/2 из RP_N;

3) Выбрать многократно и, начиная с RP_N: RP_n-1, равное RP_n-1 – _{n n-1}, где _{n n-1} представляет собой натуральное число или действительное число, равное или большее 2;

где N – натуральное число, большее 2.

Моделирование способа показало, что в результате выбора n или больше 2 может быть уменьшен наибольший период повторения (и другие периоды повторения). Таким образом, реализуется улучшение способа известного уровня техники.

Предпочтительно, но необязательно, ₁₂ = ₂₃ = … = _{N-1 N} = . Кроме того, предпочтительно, чтобы _n или примерно были равны 2,1; или 2,3; или 2,4; или 2,5; или 2,6; или 2,7.

Вторым способом для конфигурирования индивидуальных передатчиков, так что теряется максимум N-1 из N передач одной и той же информации, является:

1) Выбрать отношение повторения для n’^ого передатчика, так что:

2·N RP_n/BL < 2·[(N-1)² + n];

2) Необязательно выбрать:

2·N RP_n/BL < 2·[(N-1)² + n] – D, где 1 < D;

3) Необязательно выбрать:

2·N RP_n/BL < 2·[(N-1)² + n] – D, где D = N – n/2.

Третьим способом для конфигурирования индивидуальных передатчиков, так что теряется максимум N-1 из N передач одной и той же информации, является:

1) Выбрать наименьшее отношение повторения равным количеству передатчиков;

2) Выбрать отношение повторения сигналов, передаваемых другими передатчиками, равным взаимно простым числам;

3) Умножить отношения повторения, определенные на этапе 1 и 2, на коэффициент два для компенсации ситуаций “не в фазе”.

Таким образом, теряются максимум N-1 из N передач одной и той же информации, и по меньшей мере одна передача информации будет передаваться успешно – другие условия равны. Кроме того, второй способ обеспечивает то, что достигается максимальный временной промежуток между искажениями, так как отношения повторения представляют собой взаимно простые числа.

Для вышеупомянутых двух способов конфигурирования предполагается, что отношения повторения сохраняются постоянными; что периоды посылок имеют постоянную продолжительность, т.е. посылки имеют постоянную продолжительность, или, альтернативно, посылки будут короче во времени, чем продолжительность временного интервала; что информация, передаваемая в посылке, передается по меньшей мере N последовательными передачами, где N равно количеству передатчиков; и что каждая посылка содержит избыточность для проверки достоверности ее целостности.

На фиг.7а представлены временные соотношения трех сигналов, находящихся взаимно в фазе и в соответствии с изобретением. Сигналы имеют соответствующие отношения повторения, равные 6, 8 и 10.

Как можно видеть, ситуация “в фазе” не включает в себя более трех последовательных искажений из-за взаимных помех в пределах первых 60 временных интервалов. Необходимо заметить, что полный период суммы сигналов составляет 120 временных интервалов, и что в течение полного периода не появляется ситуация с тремя последовательными искажениями из-за взаимных помех.

На фиг.7b представлены временные соотношения трех сигналов, находящихся взаимно не в фазе и в соответствии с изобретением. Так как отношения повторения трех сигналов S1, S2⁺ и S3⁺⁺ выбраны согласно вышеупомянутому способу конфигурации, не появляется ситуаций с тремя последовательными искажениями из-за взаимных помех. Сигналы S2⁺ и S3⁺⁺ регулируются по фазе, как объяснено со ссылкой на фиг.6b.

Полный период суммы сигналов составляет 120 временных интервалов. Следовательно, для полного обзора временные интервалы для соответствующих сигналов, в которых передается посылка, показаны ниже в Таблице 1 для полного периода с 120 временными интервалами.

В Таблице 1 показаны номера временных интервалов, в которых имеет место посылка для соответствующего сигнала. Сигналами являются сигналы не в фазе, как указано на фиг.7b. Номер, отмеченный звездочкой (*), указывает, что посылка в этом временном интервале искажается. Посылка S3⁺⁺ во временном интервале №42 искажается и искажает посылку S1, которая также происходит во временном интервале №42. Кроме того, искажается посылка S2⁺ во временном интервале №41, потому что посылка S3⁺⁺ во временном интервале №42 (фактически весь сигнал S3⁺⁺) передвигается вперед во времени.

Однако из Таблицы 1 можно видеть, что искажаются не более двух последовательных посылок сигнала.

Примеры применения вышеупомянутого второго способа конфигурирования индивидуальных передатчиков, так что искажается максимум N-1 из N передач одной и той же информации, приведены ниже в Таблице 2.

В Таблице 2 приведены достоверные отношения повторения.

Отметьте, что вышеупомянутые отношения повторения могут отклоняться до ±5% от RP_n, 4% от RP_n, 3% от RP_n или 2% от RP_n.

Вышеупомянутый способ конфигурирования индивидуальных передатчиков, так что искажается максимум N-1 из N передач одной и той же информации, обеспечивает самые короткие периоды повторения посылок. Это делает возможным получение самого короткого времени передачи.

В качестве примера, посылка может содержать 22 бита, и период простоя может содержать 11 битов. Биты могут передаваться со скоростью 2400 бод или 9600 бод или с другой скоростью. Кроме того, отмечается, что каждый передатчик может отклоняться от такой скорости передачи вследствие дрейфа или нестабильности в передатчике. Более того, каждый передатчик может передавать с индивидуальной скоростью передачи, которая существенно (т. е. более 10%) отличается от других передатчиков. Однако важно, что система выполнена так, что не превышается продолжительность периода посылки.

Целесообразно, чтобы вышеупомянутые способ и устройство связи могли бы использоваться с видео или компьютерной игрой, позволяя индивидуальным пользователям одновременно взаимодействовать с игрой.

На фиг.8 представлена блок-схема трех пультов дистанционного управления для взаимодействия с видео/компьютерной игрой. Пульты 801, 802 и 803 дистанционного управления передают инфракрасные сигналы на приемник 805 в соответствии с изобретением. Приемник 805 выполнен так, чтобы содержать функциональные возможности трех приемников, показанных на фиг.3, т.е. приемник конфигурируется для реагирования на команды от индивидуальных передатчиков. Принимаемая команда передается на игровой блок 806 вместе с информацией о том, какой передатчик выдал команду. Игровой блок, таким образом, может быть выполнен с возможностью реагирования на команды, выдаваемые соответствующими пользователями. Игровой блок подключается к экрану 804 дисплея, содержащему аудиовизуальное средство для исполнения игры.

Таким образом, в соответствии с изобретением как индивидуальные приемники, так и единственный приемник может быть использован в связи с многочисленными передатчиками.

Формула изобретения

1. Способ передачи данных в пакетах на приемник в системе, содержащей некоторое количество (N) несинхронизированных передатчиков, которые передают соответствующие сигналы, содержащий этапы:

передают соответствующие сигналы, причем упомянутые сигналы имеют повторяемые периоды посылок, которые разделяются паузами и повторяются с взаимно различными периодами повторения,

причем периоды посылок имеют, по существу, одинаковую продолжительность BL и каждый период посылки содержит пакет данных;

а периоды повторения RP_n конфигурируются так, что последовательность максимум N-1 передач создает взаимные помехи другим соответствующим сигналам,

отличающийся тем, что

2·Nn/BL<2·[(N-1)²+n],

где N обозначает количество передатчиков, n – индекс, обозначающий соответствующий один из N передатчиков, RP_n – период повторения для передатчика с индексом n и BL – продолжительность периодов посылок.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что

RP_n/BL<2·[(N-1)²+n]-_n,

где 1<_n.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что

_n=N-n/2±5% от RP_n.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что периоды повторения соответствующих сигналов имеют взаимную разность, равную или больше удвоенной продолжительности периода посылки.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что соответствующие периоды повторения взаимно удовлетворяют критерию, что они примерно равны продолжительности периода посылки, умноженному на два, умноженному на соответствующие взаимно простые числа, которые равны или больше количества передатчиков.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что продолжительность пакета данных меньше или равна продолжительности периода посылки.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что посылки содержат фиксированное количество битов данных, повторяемых с частотой повторения битов; и период повторения посылок создается из частоты повторения битов как целое число битов данных на посылку.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что период посылки состоит из пакета данных и периода простоя, в течение которого данные не передаются.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержит этап, на котором включают в пакет данных соответствующего сигнала данные управления, код опознавания и контрольный код.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что содержит этап: принимают соответствующий сигнал; определяют идентификационную информацию передатчика посредством исследования кода опознавания и определяют, является ли сигнал достоверным, посредством исследования контрольного кода.

11. Способ по п.8, отличающийся тем, что содержит этап приема пакета данных и принятие пакета данных в качестве достоверного пакета данных только тогда, когда данные не принимаются в течение периода простоя.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что период простоя имеет продолжительность, равную или больше продолжительности элемента данных, в котором упомянутый элемент данных состоит из начальной части, части данных и оконечной части.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержит этап кодирования цифровых значений блока из двух или более битов данных, подлежащих передаче, посредством передачи двух последовательных импульсов с временным промежутком, выбранным из группы промежутков, каждый из которых связан с цифровым значением.

14. Способ по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что сигналы передаются при помощи инфракрасного света.

15. Способ по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что сигналы передаются при помощи несущей радиочастоты.

16. Блок дистанционного управления, имеющий средство для передачи соответствующего сигнала, характеризуемого по любому из пп.1-15.

17. Блок с дистанционным управлением, имеющий средство для приема соответствующего сигнала, характеризуемого по любому из пп.1-15.

18. Сигнал с повторяющимися посылками, разделенными паузами, характеризуемый по любому из пп.1-15.

РИСУНКИ