CN1188994C - 通过信标的本地数据传输 - Google Patents

Abstract

一个通讯系统，包含能够发送无线电信息的第一信标装置(12)和第二信标装置(14)和至少一个能够接收所发送的无线信息的便携式装置(10)，其中，第一信标能够根据第一通讯协议，比如蓝牙，播送一连串查询信息(INQ)，上述便携式装置(10)能够检测该查询信息并向第一信标返回一个自身的身份标识，第一信标(12)将接收到的身份标识传送给第二信标，当第二信标接收到便携式装置的身份标识时就引发了信息交互作用，而第二信标和便携式装置能够实现该信息交互服务。

Description

通过信标的本地数据传输

本发明涉及向电子设备用户，尤其，但不唯一，是向移动通信装置比如移动电话和适当配置的PDA(个人数字助理)用户提供服务。本发明还涉及用于传输这种服务的装置和接收这种服务的便携式装置。

近几年，由于技术的进步和功能增加，世界范围内，移动电话用户急剧增加，移动电话已经成为可信赖的个人装置。其结果是，移动信息社会迅猛发展，个人化和本地化服务变得越来越重要。诸如“环境感知(context-aware)”(CA)移动电话在低功率，小范围基站，如在购物商场等地方中使用，以提供详细的本地信息。这些信息可以是本地地图、邻近商场和饭馆的信息等等。用户的CA终端可以根据用户事先保存的自己所喜欢的信息来过虑接收到的信息，并且只有当用户接收到特定感兴趣的信息时，才通知用户。

美国专利5835861中给出了CA终端的一个例子，该专利公开了在广告环境中使用无线电话。无线电话用户通过启动他/她的无线电话，向处于待机状的广告系统发送一个即时消息，并且接收由广告部门返回的含有商家电话号码的信息来获取商家的电话号码。从而，通过公众电话网，获得的电话号码可以用来自动拨叫商家电话。此外，该电话号码能够保存以便以后使用。该方案无需记住，或记录商家电话号码就可拨叫该电话。广告商和呼叫用户之间的消息能够以红外线(IR)调制消息的形式传输。

可以认识到，CA装置的一个重要条件是她们必须从信标中快速有效地获取数据，从而无需要求用户靠近信标来建立和保持便携装置和信标之间的联系，也无需启动特定的信息交互(如上文中美国专利5835861提及的情况)。

现有的实现无线电发射台的方法是实施两步连接处理，即，先发现设备，然后用同样的装置发送信息。蓝牙能够用于建立上述系统的其中一种技术/协议，它要求在发送信息之前必须完成搜索阶段。当在动态移动环境中使用时，这个处理过程所花费的时间，常常比设备处于消息范围内的实际时间要长，从而导致用户接收不到信息。

从这点可以看出，由信标向移动用户发送信息时，两个因素较为重要，第一是完成处理所花的时间。由于用户的移动性以及信标的通常较小的消息范围，实施处理所花的时间要求非常苛刻。如果整个处理过程(例如，从查询阶段到实际服务处理阶段)所花的时间太长，用户就会因为处于信标的消息范围之外而无法接收到服务信息。

第二个因素是移动装置的耗电量。由于要求移动设备体小量轻，当向移动设备增加附加功能时，耗电便成为一个考虑因素。许多单独的信标，在执行其查询中要求移动设备频频发送消息。由于每次消息的发送比接收消耗的电能要多的多，这样就很快耗尽移动设备的电能。

因此，本发明的目标是提供一种通过信标传输数据的系统，该系统能快速建立信标和移动设备之间的连接，而无需消耗移动设备的额外电能。

根据本发明的第一方面，提供一种通讯系统，该系统包含能进行无线消息传输的第一，第二信标装置，以及至少一个能够接收这种消息的便携式装置，其中上述第一信标，根据第一个通讯协议广播一系列查询信息，上述便携式装置可以探测这些查询信息，并且返回一个装置本身的身份标识，第一信标把接收到的身份标识发送给第二信标，，第二信标和移动设备经能够实现当第二信标接收到移动设备的身份标识时就触发包含交换消息的服务交互。

当便携式装置需要经过查询和寻呼处理时，第一信信标的连续发布查询数据包的能力使得整个处理过程变得更快。而且，当第二信标承担起处理所有的信息交互后，第一信标就无需暂定操作以发布寻呼信息，也不用终止操作以允许交互通信。从而，便携式装置根本不用等待第一信标进入查询模式，这节省了相当可观地时间。

系统可以包含一个或多个第二信标装置，每个信标从第一信标接收身份标识，最好具有一条连接第一信标和第二信标装置、用以发送接收到的身份标识的安全数据通道。

第二信标装置可以维护或定期更新便携式装置的身份标识列表，这也就实现了信息交互服务。为删除多余入口，系统可以装设一个计时器，同时，第二信标装置能够用来删除便携式装置的身份标识列表中，那些在预定的时期内没有发生信息交互的身份标识。此外，第二信标装置可以删除便携式装置的从第一信标中接收到的重复的身份标识。另外，如果信息交互中包含了要求删除身份标识的预定信息，也就是说如果用户明确地要求在终止信息交互时删除其身份标识，那么第二信标装置也可以删除这些便携式装置的身份标识。

在系统的扩展中，每个查询信息可以是多个根据第一通讯协议排列的数据字段的形式，而第一信标在发送前，给每个查询信息增加一个附加字段，便携式装置能够接收查询信息并从上述附加数据字段中读取数据。这些数据字段提供了在背上的(piggy-back)式的查询信息的发送，通常位于各个查询信息的末端，从而这些附加数据字段对于支持包含蓝牙信息的第一通讯协议的非广播终端来说是可以忽略不计。

由于查询信息的广播，第一信标装置通常可以按照预定的频率广播一系列的查询信息，第一信标装置的时钟信息包含在上述附加数据字段的数据中。该第一信标装置在所述预定数据字段之一中包含了标识，所述标识表明所述数据字段的存在。

根据本发明，也提供了一个用在上文所论述的系统中的移动通信装置，该装置包含能够接收短程无线查询信息的接收器和能够处理包含在上述信息中的数据的处理装置以及能组合一个包含装置的身份标识的回应信息，和向查询信息源发送上述回应信息的发送装置。

此外，根据本发明，提供了一种用于上文中叙述的通讯系统中的移动通讯装置中的基础设施，该基础设施包括第一信标装置、第二信标装置和它们之间的互联装置，上述信标装置能将无线消息发送给至少一个便携式装置，其中，第一信标可以根据第一通讯协议广播一系列的查询信息，可以检测所有包含移动装置的身份标识信息的回应信息，并把接收到的身份标识信息发送给上述第二信标。第二信标经设置，当接收到便携式装置的身份标识后，用于实现与便携式装置之间的包含消息交换的服务交互。在这种基础设施中，为安全起见，第一信标和第二信标之间的互联通常包含一个安全数据通道。

通常，在网状排列的结构中，该基础设施还可以包含多个的第一信标或第二信标。这种基础设施中，信息管理装置通常提供了能够启动和实现传送信息从一个信标转移到另一个信标的装置。

还有，根据本发明，提供了一种方法，该方法能使用户的便携式通讯装置在至少包含能发送无线消息的第一信标和第二信标的情况下，实现与信标之间的服务交互，其中第一信标根据第一通讯协议广播一系列查询信息，用户的便携式装置检测到该信息后，向信标返回一个身份标识信息，第一信标将接收到的身份标识信息转发给第二信标，而一旦第二信标接收到身份标识信息后就向移动设备提供包含消息交换的信息交互服务。

在本发明的方法中，第二信标装置可以维护并定期更新便携式装置身份标识的列表，利用该列表执行消息交互服务。适宜地，如果在预定时间内没有进行消息交互，则第二信标装置可以从所述列表中删除便携式装置的身份标识。备选地，如果从第一信标装置接收到便携式装置的身份标识的重复拷贝，则第二信标装置可以从所述列表中删除便携式装置的身份标识。在又一备选方式中，如果所述消息交互包含了请求从所述便携式装置中删除的预定消息的接收，则第二信标装置可以从所述列表中删除便携式装置的身份标识。

在本发明的方法，每个查询消息的形式是按照所述第一通信协议排列的多个预定数据段，第一信标装置还可以在消息发送之前，对每个查询消息添加一个携带广播消息数据的附加数据字段，并且便携式装置能够接收所发送的查询消息并从上述附加数据字段中读取广播数据。

结合示例和参考附图来叙述本发明的优选实施方案，其中：

图1是实施本发明的信标和便携式装置的一个结构示意图；

图2是描述在多个信标系统中建立和转移信息的结构示意图；

图3是局部区域比如商店等互联系统中信标分布的概况图；

图4是一系列连接在一起的信标基础设施中的装置的示意图；

图5是一个图表，图示了一列围绕一个给定频率的查询访问密码；

图6图示了查询信息列与广播查询之间的交替过程；

图7图示了在信息发送段插入一个数据包；

图8图示了按照查询信息列的顺序发送信标时钟数据的第一个方案；

图9图示了相对于图8的另一个用于发送信标时钟数据的方案；

在接下来的说明中，对CA应用技术作特定的讨论，该技术采用蓝牙(Blueteeth)协议实现信标和移动设备(或电话、PDA或其他)之间的信息交互。可以认识到，与信标以及其他辅助功能部分，包括作为部分查询步骤的广播通道等相关的普通发明概念，并不局限于蓝牙设备，它也可应用到其他通讯方案中，尤其是用在频率跳跃系统中。辅助功能在名为“通过信标传输数据”的共同转让待决中国专利1389054-A中有详细的说明。

图1是CA移动电话10的一个结构示意图，该移动电话的使用与一对互相连接、低功率、小范围基站或信标12，14相结合。如上文中所提到的，并将在下文中展开详细说明的能向移动设备下载信息密钥的信标的方案，该方案可以用在诸如购物商场等地方，以提供具体位置信息，比如本地地图、邻近商场和饭馆信息等等。信息密钥是一段小的数据代码，为完整信息源提供了参考，该密钥以多个预定字段的形式存在，每个字段包含一小段提供给用户的描述姓文本。另一个字段可以是一个如URL或电话号码形式的地址指示器。其他补充区域可以控制如何将数据显示给用户以及如何使用地址。信标通常循环发送一系列这种密钥，可以认识到，尽管每个密钥涉及不同的服务，有时等待合适的密钥是一件费时间的事情。

有关信标结构和基础设施的问题，包括信标的消息范围，信标的消息范围取决于其输出功率(通常范围是1mw～100mw)，当地的干扰程度，以及接收器的敏感度。

用户CA终端10包含一个天线16，和用来接收、发送消息的收发站18。输出信息产生于用户的电话输入，用户的输入要么是通过麦克风20和数模转换器22的音频输入，要么是其他的通过键区或其他输入装置24输入的数据。这些输入信息在消息和数据处理站中处理后转化为信息数据的形式，并且在提供给收发站18之前，经编码器28转化为发送形式。

由天线16和收发器18接收到的信息经由解码站30到达消息过滤和处理站32。如果信息中所承载的数据要显示在电话显示屏34上，那么数据将通过显示器驱动器36，以及缓存器38，驱动器格式化显示图象。可以认识到，显示器34可以是一个相对较简单、低分辨率的设备，同时可以通过处理站32的子设备将接收到的数据转化成显示数据，而无需专门的显示驱动站。

信息所承载的数据来自信标14中的某一个，电话机可以根据预先存储的40个用户所喜爱信息去过滤接收到的信息，同时只有当接收到的数据同预先保存的数据经过比较得出该信息是用户特别感兴趣的信息时才会提醒用户(例如，仅仅将信息保留在缓存器38和/或显示在屏幕34中)。

对于传统的音频信息，音频数据经过数模转换器42和放大器44由过滤器和处理站32输出到耳机或扬声器46。箭头50表示从电话网48中接收这些信息：经过广域网54(可以是因特网)，电话网48还提供了从电话机10到广域网(WAN)服务器52，以及一个或多个向电话机10提供数据源的远程服务器56之间的连接。

CA终端(电话机10)和CA基站(信标12和14)之间的通讯，采用两种形式：即“推”(push)和“拉”(pull)。在“推”的模式下，查询信息以60中所示的短“密钥”的形式由信标12发送给所有的便携式终端10。下文中将展开详细说明的电话机10，通过向第一信标发送一个自身身份标识来回应查询密钥，而在第一信标继续发送查询密钥的同时启动第二信标14进行信息交互。

终端10还可能接收到其他形式的密钥，这些密钥，没有直接的用户干涉，也没有根据处理器32上的比较仪预设的用户偏好进行自动过滤。通常，处理站能够提供比较功能，以处理多个同时发生的信息和重叠信息，比如处理有可能接收到的多个并行密钥。一些密钥被抛弃掉，一些则留着作进一步的处理，而其他密钥可能立即向用户作出通知。通过示例，购物商场可能会选择特定的用户感兴趣的商品，并将其发送给用户终端，让用户设置其过滤器32，以及通知用户。

有时用户可能希望能够获取比密钥中所包含的更多的信息。在此，“拉”模式允许用户与服务器56(对于CA用户来说，服务器56不必特别设定)建立连接并且积极要求将信息发送终端10。因而这种模式通常是交互式的。

如上文所述，在本发明中，信标12被标成“查询”信标并连续地发送蓝牙查询信息。其他(或每个)信标则标成“交互”(interactor)信标并在请求的基础上允许同终端10以一个接一个的形式进行通讯。在此，查询过程由查询信标12实现，而寻呼过程则由交互信标14实现。通过这种方式的功能分工，可以节省多个时间。

图2是一个双信标系统的结构示意图，图示了信息发送的顺序(其顺序标在括号中)。该基本系统具有一个查询信标12和一个交互信标14，从下文的阅读中可以看出如何将系统扩展为一个多信标和交互器的网络形式的基础设施。查询信标12不断发送查询数据包(1)，该数据包用来探测信标消息范围内所有客户端的身份标识。一旦客户端15进入信标的消息范围，它就向查询信标发送自身的身份标识以回应查询(2)。

所探测到的客户端信息通过一个安全通道(通常通过固定的基础设施)传送给交互信标14(3)，交互信标14是一个专门涉及向客户端发送信息的信标。通过发送一个包含客户端身份的寻呼信息来进行行信息交互服务(4)。

尽管客户端必须经过查询过程和寻呼过程，但事实上查询器(inquirer)能够持续的处理查询数据包，从而使得总的处理速度变得相当的快。分离(separate)信标14的使用对于所有的信息交互来说意味着查询机不必暂停以发布寻呼信息，也不必停下来允许交互通信。因而客户端根本不需要等待查询机进入查询模式。这就节省了多个的时间。作为额外优点，交互信标在发布寻呼信息前不必要等到查询周期结束，从而也能节省数秒时间。

图3是一个多信标网络的示意图，其中上文中的方法可以扩展成大的包含数个交互器A，B，C以及通常加一个查询器1的大型网络。

多用途交互作用器可以同查询器相结合，允许将位置的细节内容发送给客户端。由于采用了双信标系统，查询器把客户端身份标识传送给网络中所有的交互器。这意味着，当客户端处于信标网络的消息范围内时，它需要且仅需要进行一次查询处理。

一旦交互器获知客户端的身份标识，就可以实现信息交互服务。这些信息交互服务可以是所有连续的寻呼、和客户。当某个客户端在某个交互器的消息范围内活动时，客户端通过与交互器建立连接来回应交互器的寻呼。其他交互器通常就停止对该客户的无线寻呼，直到该连接结束为止。更为先进的寻呼方案，则仅仅寻呼那些邻近的地面单元，而用户在到达较远单元之前必须经过一个或多个邻近单元。从而大型系统就能以廉价的模式进行寻呼。其他寻呼方案也是可能的。

此外，还有一种可选方法是，允许终端查询是否处于parked模式。在parked模式下，交互器(作为一个蓝牙主机)授予终端一个特定的身份标识。然后进入休眠状态，定期的将其激活使其与主机同步，以及接收特定的信标信息以获取可能的指令，包括寻呼信息。如果用户决定进行一些信息交互，则终端被激活并使其与主机建立连接。从而就可以实现先前的信息交互操作。

在广域网的构建中，系统中的所有交互信标，都知道终端的特定的park模式身份标识。这样，一方面使得终端能够进入park模式，另一方面则无需经过查询处理即可激活。

如所提到的，可以有多个查询信标来构成系统的一个部分。比如，购物商场的每个入口处可以放置一个查询信标。因此，具有这样一个分布式系统后，不会给查询信标处理客户终端过程造成困难。

由于省去了到每个piconet的登记过程，通过扩展查询和信息交互的功能，可以节省多个的时间。然而，客户端仍然需要得到交互信标的信息，甚至是广播信息。这就要求在建立信息之前，无论这些信息是否重要，客户端必须发送，即公开自身的身份标识。通过查询数据包发送广播信息的机制在上文所参考的未生效的专利申请中已经叙述过，在下文中结合图4至图9对其进行概况，而该方案可以同刚刚论述的具有相当多优点的分布式固定结构方法相结合。

由于是多信标网络，更多的查询信标，用来向不同的地区提供广播信息。这些查询信标能够补充上文中所说明的分布式结构。那些希望获取更多由查询器发布的特定信息的客户可以求助于任何一个交互器并与之建立交互连接。作为一个可能的优点，终端在进入购物商场(或者具有信标的其他区域)没有必要提交查询处理，但是可以持续到发现用户感兴趣的广播信息为止。

分布式固定局部网络，还可以获得其他几种功能。当然，其中最重要的一种功能称作移交或者转移(handoff)。该功能允许能主动连接功能的终端把连接从一个固定单元转移到另一个单元，在无间隙方式的理想状况下(如，声音方式)。通过对终端身份标识的管理和固定方连接功能的分配，使得在大区域多单元中，以蓝牙和类似协议实现转移成为可能。

可以将全部或部分信标连接成网状结构，它至少可以协调部分广播信息。图4是这种信标连接在一块系统100的一个图表，系统中的互联信标构成本发明，以及提供基础设施的，比如百货公司、购物商场、主题乐园，等等的一个实施方案。系统100包含多个的分布在一系列不同地区的信标102，104，106，108。102至108中的每个信标以时间片段(time-slot)形式发送一个或多个短程查询消息，这些时间片段形式将在下文中更详细地说明。信标102至108，由一个信标基础设施服务器(BIS)110控制，BIS110连接有一个或多个终端112，114，116，118。终端112至118能使服务商以及信标102至108的用户，在信标102至108传送的经简化的查询消息的基础上，以附加数据piggy的形式创作或编辑所分配的时间片段。服务商可以从基础设施提供商处租用一个信标或一个信标的服务段。为此目的，服务器110提供简单的超文本链接标示语言(HTML)模板给用户填充，用户经过终端112至118的其中一个来实现。一旦填完模板后，比如服务说明和其他通过信标广播的承载数据的信息，就经过加密链接，比如加密HTTP(S-HTTP)或者加密套接字协议层(SSL)将模板返回给服务器110。SSL为客户和服务器之间建立了一个加密连接，通过这个连接，可以安全的发送任何数量的数据。S-HTTP用于安全发送个人信息。服务器110建立合适的额外数据包，该数据包用于在模板所提交的信息的基础上，添加一个与102至108中信标有关的查询消息。有经验的读者可以理解，系统100还可以包含一个应用服务器120以协助实现不同的功能。

回到图1，一种非常具有竞争力的用于上文种说明过的CA系统的无线连接的可选技术是蓝牙技术，最终期望成为一个拥有多个移动电话10的元件。在分析用于CA广播或“推”模式应用的蓝牙技术协议中，可以发现一个问题。在理想情况下，终端10检测固定信标12并从中提取基本信息，无需让终端10发送信息。然而，当今使用的蓝牙技术并不支持这种广播操作。

在某种程度上，不兼容性伴源于蓝牙信标系统的自然频率跳跃，这意味着，为使终端能够接收到广播信息(或者，确切地说，任何信息)，终端必须在时间和频率上与信标同步。便携式装置10的时钟必须与信标时钟相一致，而且从信标的身份标识中推断出系统采用了多少种不同的跳跃频率。

为作这种推导，按照惯例，要求便携式装置作为一个从动装置(slave)加入到由作为主机的信标所管理的微型网络(piconet)中。这些查询和寻呼过程的分析表明加入piconet所花费的时间以及之后从主机接收信息的时间有可能达几十秒，这个时间对于CA操作来说显得太长了，因为在完成连接之前用户可能已经离开信标的消息范围。

从信标接收广播信息的难点，部分是源于蓝牙技术和类似系统的自然频率跳跃。蓝牙查询过程已经被明确建议用来解决主机和从动装置(slave)相合并的问题：申请人已经认识到在由主机发行的查询信息带来广播通道是可能的。仅仅CA终端需要读取广播通道信息以及仅仅CA基站或信标发送这些信息。因此，在空气接口下，该机制与传统(非CA)的蓝牙系统完全兼容。

为说明如何实现，首先考虑查询过程是如何进行的，参考图5和图6。当某个蓝牙单元想发现其他蓝牙设备时，输入一个所谓的亚状态查询。这种模式下，系统发布一个包含通用查询访问密码(GIAC)或一些随机的专用查询访问密码(DIAC)。在几个不同的等级上重复发送这种信息；首先，它从总共由32种组成的查询跳跃频率中的16种频率发送。信息以两种频率发送两次，偶数时隙随后，奇数时隙通常用于回复对应两个查询响应跳跃频率。因而16种频率及各自的对部分能够覆盖16个时隙。图5的表格图示了围绕f{k}的16种频率发送顺序，f{k}代表查询跳跃顺序。

下一步是循环该发送顺序至少N_inquiry次。N_inquiry至少等于256才能重复整个顺序，这些顺序构成了一个信息发送列，在此称作查询传输列A。接下来，查询传输列A与包含16种频率中所剩余的其余传送顺序的查询传输列B相交换。同样，B列由256个循环传送顺序组成。总的来说，传输列A和B之间的查询传送周期，如图6所示，详细表明了两个传送列之间必须至少进行三次转换以确保收集到所有容错环境中的回应信息。这意味着每个查询通信至少花费10.24秒时间。

加快查询传输列之间的转换，以及去除2.56秒的等待时间，即每个花费10毫秒、覆盖16个时隙的256个循环，是减少查询通信时间的一个有效方法。通常通过设置系统，使系统在每隔大约50毫秒后如果没有检测到查询信息，从而确定在查询传输列的剩余部分中不可能再检测到这种信息，并立即转换查询列，就可以实现上述方法。

希望被信标检测到的便携式装置进入查询扫描亚状态，在此，便携式装置等候感兴趣的GIAC或DIAC的信息。它也进行循环操作。以单跳频率(single hop frequency)等候查询扫描，扫描时间必须足够长以覆盖16个查询顺序。每个连续扫描起始之间的间隔必须不大于1.28秒。从组成查询跳跃顺序的32种频率中选出频率。

一旦接收到一个包含合适的IAC的查询，便携式装置就进入一种所谓的查询回应亚状态，并向信标发送多个的查询回应信息。从而，信标就寻呼便携式装置，要求其加入piconet。

如上文所述以及图6所示，基站发布的查询信息具有一个额外的附加字段，该字段能够承载一个用户定义的有效负荷(CA数据)。在CA方案中，该有效载荷在查询过程中将广播信息或密钥传输给CA终端。在查询信息的末端添加额外字段，非CA接收器无需作任何更改就可以忽略掉该字段。此外，通过使用一个CA-特殊DIAC，接收器就可以接收到此额外信息字段。

额外数据字段的出现意味着减少了蓝牙数据包、传统技术中所允许的末尾保护信息空间(guard space)。然而，这个为频率综合器提供时间裕度以切换到新的跳跃频率的空间，在其他情况下通常没有什么用处，由于当前频率综合器能够以一定的速度进行切换，而无需延伸到额外保护信息空间。标准查询数据包是一个长度为68比特的ID标识符数据包。由于以“半时隙”(half-slot)发送，所分配的保护信息空间的时间是(625/2-68)＝244.5微秒(625微秒时隙，1兆比特每秒的传输率)。现今的综合器能在更短的时间里切换，对于该字段，专家们通常会考虑采用100微秒或者更少的时间。因而，尽管其他的比特长度也是可行的，申请者还是建议给该新的字段分配100比特较为合适。

CA手持机不需经过加入PICONET这个长时间的处理过程，就能快速接收通信数据。此外，由于手持机无需传送任何信息，这就为其节省了能量，而这种能量的节省对于处在可能分布有多个基站的密集环境中的用户终端来说是非常重要的。然而，当手持机处于信息交互模式并且希望连接piconet，以便获取更多的信息时，它可能需要采用默认的与正常情况相同的查询过程。采用和支持额外字段并不会带来功能上的损失。

在典型实施方案中，由于信息末端用于标志ID字段，这样就损失了100比特中的四个比特；这是使用相关器读取数据的所引起的。在剩下的96比特中，申请者首先考虑分配64比特用于数据信息，而32比特用于2/3FEC(前向错误校正，forward error correction)校验，尽管任何数据段的头部已经包含校验，其他的前端(overheads)可以大大减少比特数，某些情况下可达近10比特或者少一些。从而，每个查询字符组包含8个字节的通信数据。在最普通的方案中，通过第二组查询传输列A和B，便携式装置能发现基站，并判断出是CA信标，从而等待通信数据。由于这种特定的等候，便携式装置至少能够读取256字符组数据两次(A和B)，提供给用户两个2K字节，或总共4K字节。

在这个阶段，由于信标没有发送相关信息，便携式装置并不知道信标时钟的状态。为协助便携式装置，至少在某些查询传输列A和B中发送时钟信息，如图8所示，同时结合一些其他的辅助信息，这些辅助信息标志了下一个查询传输列A和B之间转换的发生时间。在CA通信数据段中发送该时钟信息，这就意味着它能够使两个数据通道得到区分。使用分离DIAC是其中一个可行的方法。

在便携式装置知道信标时间的情况下，便携式装置也就知道其频率如何跳跃，这种跳跃使其能够跟踪所有查询传输列的发送。由于每帧能传送16个查询信息，所以其结果是CA通道具有16倍的传输容量，即能传送64K字节的信息。

由于终端每隔1.28秒或更短时间，被激活一次，一般通过在第一个查询传输列A或B段的中间标上标记来获得自身所需的时钟信息。时钟信息和数据在中间标记处互相转换，如图9所示，具有许多优点。首先，可以在查询开始之后的少于5秒的时间内接收到部分数据。第二，即使密钥在发送周期中显得相对较晚，终端仍然能够通过向基站(如果对于终端来说是一个合适的操作)自动发布一个查询回应信息来回应该重要的密钥。值得注意的是，并没有假设增加系统的容量。

上文中，便携式装置可以在32个查询通道中的某一个，接收到所有的额外数据字段，因而仅仅使占用了1/32的可用带宽。可以认识到，假如能够克服便携式终端(信标的从动装置(slave))接收到第一个查询数据包时间上的不确定性，那么就可以接受跳跃顺序的预定特性，并可以利用所有的带宽。对于一个要与主机(master)查询跳跃顺序相同步，并根据跳跃顺序接收第一个数据包的从动装置(slave)来说，需要知道主机(master)的时钟偏移量和接收到的第一个数据包在跳跃顺序中的位置。在接下来的例子中，假设主机(master)同蓝牙一样具有最小查询步骤，这些步骤包括256此16通道查询跳跃顺序的循环，进行三列切换(图6所示)。对16个通道的每次扫描花费10毫秒的时间。

另一种使从动装置(slave)同步跳跃的方法是，在每个通信字段中包含时钟数据。额外数据字段(BCD；图1)承载了4字节的信息，其信息如下：

·主机(Master)的时钟偏移量(2字节)；

·整个查询传输列的重复数目(1字节)-假设一整列包含256个10毫秒传输列的循环，参数范围是0-256(查询切换到下一传输列之前)。该数据向从动装置(slave)预示了主机(master)的下一次切换整个传输列的时间。

·当前查询周期完成整列传输列切换的数目(1字节)-该数据向从动装置(slave)表明在当前完整传输列的末尾，主机(master)可能作什么操作，以及主机(master)是否将切换到另一个完整传输列，或者查询过程是否将要结束。

只要在10毫秒的传输列中没有进行通道重复，就不需要额外字段来表明当前通道在跳跃顺序中的位置，因为从动装置(slave)能够从当前顺序信息中推导出当前通道的位置。

从上文中可以看出，通过对每个附加字段数据包添加4个字节，从动装置(slave)能够获得所有加载在查询信息末端的附加字段数据包，同时还可以用4个字节(从100比特中选取的用于数据的64比特)承载广播数据。

对一个完整信标消息的研究，会发现需要将它分解成一些4字节的数据包，其中每个字节的发送伴随一个查询数据包。假设一个固定长度的信标消息的容量比如为16字节，那么整个消息可以被包含在一个查询传输列中(一个传输列具有256个16通道跳跃顺序的循环，即256×16×4＝16KB)。

通过将第一个信标消息的数据包固定到第一个查询列数据包，来作一些扩展，从指示器的用于标记当前16通道跳跃顺序的重复数的字段信息，从动装置(slave)可以推导出接收到的完整信标消息在信标数据包中的位置。

从当前所公开的方法，对于本领域的技术人员来说，其他的一些修改版也是容易理解的。这些修改可能涉及其他的功能，这些功能已经在设计、生产和固定使用以及移动通讯系统中存在，组合在一起的系统和元件，以及那些作为替代或附加功能的方法已经在本文中说明过。作为一个例子，不像前文中的每个通信数据包具有4个时钟字节和4个数据字节的方案，也可可以使用其他的方案：譬如每16个数据包(每个数据包具有4个时钟字节和4个数据字节)中由15个是2个时钟字节和6个数据字节，该方案在不减低同步性能的条件下提高了数据的承载容量。

Claims (22)

1.包含能够发送无线消息的第一信标和第二信标装置和至少一个能够接收无线消息的便携式装置的通讯系统，其中，上述第一信标能够根据第一通讯协议广播一系列查询消息，其中，上述至少一个便携式装置能够用于检测该查询消息并利用便携式装置的身份标识进行回答，其中，上述第一信标将接收到的身份标识传送给上述第二信标，当被第二信标接收到便携式装置的身份标识触发时，该第二信标和便携式装置实现包含消息交换的服务交互。

2.权利要求1所要求的系统，包含多个第二信标装置，每个被安排成从第一信标接收身份标识。

3.权利要求1所要求的系统，还包含一个连接上述第一信标装置和第二信标装置并用于传送已接收的身份标识的安全数据通道。

4.权利要求1所要求的系统，其中第二信标装置维护并定期更新便携式装置的身份标识列表，而服务交互依靠这些身份标识来实现。

5.权利要求4所要求的系统，还包含一个计时器，并且如果在预期时间没有进行交互，第二信标装置能够从所述列表中删除便携式装置的身份标识。

6.权利要求4所要求的系统，其中，如果从所述第一信标装置接收到身份标识的重复拷贝，则第二信标装置能够从所述列表中删除所述便携式装置的身份标识。

7.权利要求4所要求的系统，其中，如果所述交互包括接收到请求从所述便携式装置中删除的预定消息，则第二信标装置能够从所述列表删除便携式装置的身份标识。

8.权利要求1所要求的系统，其中每个查询消息的形式是按照所述第一通信协议排列的多个数据字段，其中第一信标装置还可以在发送之前，对每个查询消息添加一个附加数据字段，其中至少一个便携式装置能够接收所发送的查询消息并从上述附加数据字段中读取数据。

9.权利要求8所要求的系统，其中第一信标装置在上述预定的数据字段之一中包含有一个标记，该标记能表明附加数据字段的存在。

10.权利要求1所要求的系统，其中第一通讯协议包括蓝牙消息发送，第一信标装置可以按预定的时钟连续频率广播一系列查询消息，而第一信标装置的时钟信息被包含在由附加数据字段承载的数据当中。

11.在权利要求1到10中的任何一个系统中使用的移动通讯装置，该装置包含一个能够接收短程无线查询消息的接收器、处理装置以及发送装置，其中处理装置能够处理包含在上述消息中的数据并能组成一个包含装置身份标识的回应消息，发送装置能将上述组成的回应消息发送给查询消息的发射源。

12.在权利要求1的通讯系统中使用的通讯基础设施，该设施包含第一信标装置和第二信标装置以及两者之间的互联装置，上述信标装置能够将无线消息发送至所述至少一个便携式装置，其中第一信标能根据第一通讯协议广播一系列的查询消息，能够检测到任何包含便携式装置的身份标识的回应消息，以及能够将接收到的身份标识发送给第二信标，以及当被接收到便携式装置的身份标识的第二信标触发时，第二信标可以与便携式装置实现包含消息交换的服务交互。

13.权利要求12中要求的通讯基础设施，其中上述第一信标装置和第二信标装置之间的互联装置包含一个安全数据通道。

14.权利要求12或13中要求的通讯基础设施，还包含多个的第二信标。

15.权利要求14中要求的通讯基础设施，还包含消息管理装置，该装置能够初始化和实现正在发送的消息会话从所述多个第二信标之一到另一个信标的切换。

16.权利要求12至15中要求的通讯基础设施，还包含多个第一信标装置。

17.一种能使便携式通讯装置用户在至少包含能够发送无线消息的第一信标和第二信标装置的环境中实现与信标装置之间的服务交互的方法，其中，第一信标根据第一通讯协议广播一系列查询消息，用户的便携式装置检测该查询消息并使用便携式装置的身份标识来回复，第一信标装置将接收到的身份标识发送给第二信标，在被接收到便携式装置的身份标识的第二信标触发时，第二信标和便携式装置执行包含消息交换的服务交互。

18.权利要求17要求的方法，其中，第二信标装置维护并定期更新便携式装置服务交互身份标识的列表，利用该列表执行服务交互。

19.权利要求18要求的方法，其中，如果在预定时间内没有进行交互，则第二信标装置可以从所述列表中删除便携式装置的身份标识。

20.权利要求18要求的方法，其中，如果从第一信标装置接收到便携式装置的身份标识的重复拷贝，则第二信标装置可以从所述列表中删除上述身份标识。

21.权利要求18要求的方法，其中，如果所述交互包含了请求从所述便携式装置中删除的预定消息的接收，则第二信标装置可以从所述列表中删除便携式装置的身份标识。

22.权利要求17要求的方法，其中，每个查询消息的形式是按照所述第一通信协议排列的多个预定数据段，第一信标装置还可以在消息发送之前，对每个查询消息添加一个携带广播消息数据的附加数据字段，便携式装置能够接收所发送的查询消息并从上述附加数据字段中读取广播数据。

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