[发明专利]照明网络中的无线控制系统及方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种无线控制技术，尤其涉及一种用于照明网络中的无线控制系统及方法。

技术背景

近来，中央控制的照明网络正在被广泛应用，这种控制方式允许用户实时地控制照明网络显示出不同的照明效果。采用这种控制方式的控制系统的一个主要特征是在控制台与节点之间用于通信的数据速率是不对称的，因为通常情况控制台下只有一个或少数几个，而节点数通常非常多(上千、乃至上万个)。

现有技术中，控制台与节点之间通过电缆连接，这会给系统的安装、调试和维护带来了许多工程上的困难和麻烦。随着无线通信技术的发展，人们开始考虑能否使用无线连接代替电缆以消除有线连接带来的困难和麻烦。尽管无线控制系统非常有吸引力，但在应用到照明网络时，仍有许多显示的问题有待解决，比如数据速率、通信距离、成本控制以及市场化所需的时间等。虽然理论上可以针对照明网络单独开发一种全新的无线控制系统，但高昂的成本以及较长的市场化时间都会阻碍这类全新的系统的推广应用。

因此，充分利用现有的无线网络协议则会是目前相对较好的解决方案。但现有的无线网络协议在直接用于照明网络特别是规模较大的照明网络时，存在一些严重的问题。

以一个包含1个控制台和10000个节点的照明网络为例，假设每个节点内包括一个无线收发机和对应的3个颜色(红/绿/蓝)的灯，这10000个节点构成的照明网络形成一个屏幕，可用来显示视频或静态的图像。当需要显示视频时，每个灯要在1/25秒内从控制台无线接收8个比特的数据，因此每个节点的接收机的平均数据速率为8*25*3bps＝600bps(比特/秒)，而对于控制台的发射机来说，总的数据速率将是600*10000bps＝6Mbps。与此不同的是，节点的发射机和控制台的接收机只是偶尔工作，而且以非常低的速率传输信息。

显然，针对上述这样的一个照明网络，需要使用能够支持超过6Mbps数据速率的TDMA(时分多址)系统，或者具有10000个以上频率信道的FDMA(频分多址)系统来提供无线控制。但是，能够支持超过6Mbps数据速率的TDMA系统非常昂贵因而不适合此类应用，而目前实践中也没有能够同时支持10000个信道且每个信道工作在600bps的FDMA系统，为不同的照明网络单独定制这样的FDMA系统不但研发时间长而且成本也非常高。除此以外，TDMA和FDMA系统的可扩展性十分有限。

发明内容

本发明的目的之一是提出一种混合无线控制系统和方法，其数据信号的发送方式结合了TDMA和FDMA的特点，能够在保持节点工作速率不变的情况下在控制端获得较高的工作速率。

按照本发明的一种无线控制系统，包括：

一个控制台，包括若干分别工作在不同频率上的中央无线装置，用于发送不同内容的数据信号；以及

若干个节点，每个节点包括一个终端无线装置，用于在一个相应的频率上接收来自该频率所对应的一个中央无线装置的数据信号，且所有对应于该频率的终端无线装置分别工作在该频率信道的不同时隙上。

按照本发明的一种无线控制方法，包括步骤：

a、将一个待发送的数据信号分割为若干个不同的子信号；

b、将所述若干个子信号分为若干个组，分别在不同的频率进行发送；以及

c、将在同一频率上进行发送的一组子信号分别在不同的时隙发送给不同的接收端。

在本发明的无线控制系统和方法中，控制台将待发送的数据信号分散在不同频率的不同时隙中进行发送，每个节点只会在一个预定频率的预定时隙上接收到与其对应的数据信号。因此在保持每个节点处的无线收发机的低接收速率的情况下，但控制台仍能够实时地发送出高速率的数据信号分别给许多个节点。这有助于大幅降低每个节点的无线收发机的成本，从而相应地降低整个系统的成本。另外，在实际应用中，对所用的频率数量或每个频率上的时隙数量进行相应调整即可使该无线控制系统适用于不同规模的照明网络，从而获得较高的可扩展性。

通过参考以下结合附图的说明以及权利要求书中的内容，并且随着对本发明的更全面的理解，本发明的其他目的及效果将变得更加清楚和易于理解。

附图简述

现在结合附图对本发明进行更详细的描述，其中：

图1示出了使用本发明无线控制系统的照明网络的结构示意图；

图2示出了本发明无线控制系统第一种实施例的结构示意图；

图3示出了本发明无线控制系统第二种实施例的结构示意图；以及

图4示出了本发明无线控制系统第三种实施例的结构示意图。