CN101009674A - 适应性增强一发射端与一接收端的蓝牙传输速率的方法 - Google Patents

Abstract

一种适应性增强一发射端与一接收端的蓝牙传输速率的方法，应用在具有发射端以及接收端的系统中，其中，发射端或接收端至少一端配置差分编码十六相移键(D16PSK)调变的葛雷编解码。

Description

适应性增强一发射端与一接收端的蓝牙传输速率的方法

技术领域

本发明是关于一种蓝牙调变方法，特别是一种适应性增强一发射端与一接收端的蓝牙传输速率的方法。

背景技术

现今，于基本蓝牙数据传输的技术规格中，使用高斯频率键移(GaussianFrequency Shift Keying；GFSK)调变技术的话，其数据传输速率的最高上限为1兆位/秒(Mbps)，而于蓝牙增强型数据速率(Enhanced Data Rate；EDR)的数据传输技术中，若使用差分正交相移键(Differential Quadrature Phase ShiftKeying；DQPSK)调变技术结构的话，其数据传输的速率可达2兆位/秒(Mbps)，又当使用差分编码八相移键(Differentially Encoded 8-Phase Shift Keying；D8PSK)调变技术时，那么传输数据的速率可达3兆位/秒(Mbps)。

然而，以上所述的最高数据传送速率是在无采用正向错误更正(ForwardError Correction；FEC)技术的情况下，倘若加入正向错误更正(Forward ErrorCorrection；FEC)方法，将会大幅地降低实际数据的传送接收速率。

正向错误更正(Forward Error Correction；FEC)技术是广泛地应用于各种数字信息系统中，是一种用来消弭噪声效应的技术，于所有通讯系统中，皆会面临到噪声的存在问题，噪声会对传送的信号造成失真，因此发展出正向错误更正(FEC)方法以修复遭窜改的传送信号，进而改善通讯信号的质量以及接收信息的正确性，提升整体系统效能。

当前蓝牙的传送速度最高限制为3兆位/秒(Mbps)，而于多重路径传播的无线信道损失则必须加入正向错误更正(FEC)技术加以修正，如此会降低数据传送速度至低于3兆位/秒(Mbps)，观看当前蓝牙传输协议技术，尚未有任何方法可以改进此缺点，以提升通讯数据的传送速度，因此，提出可增快数据传送速率，并增强数据传送的强韧性的方法，实为大众的福音。

发明内容

本发明是提供一种适应性增强一发射端与一接收端的蓝牙传输速率的方法，此方法是于发射端或是接收端至少一端使用差分编码十六相移键(D16PSK)的调变技术，而通过以解决先前技术所存在的问题。

因此，为达上述目的，本发明揭露一种适应性增强一发射端与一接收端的蓝牙传输速率的方法，此方法是包括发射端或接收端至少一端配置一差分编码十六相移键(D16PSK)调变的葛雷编解码。

当发射端与接收端皆为使用差分编码十六相移键(D16PSK)技术时，包含有下列步骤：

(A)于发射端中调变一包含有多位比特流，是包含有下列步骤：

(a)将比特流依序每4位即形成一4位符码；

(b)根据差分编码十六相移键技术，找出分别对应于各4位符码的相位信息；以及

(c)形成一包含有每个相位信息的数据封包；

(B)发射端传送数据封包；

(C)接收端接收数据封包；以及

(D)于接收端中，将数据封包解调变，是包含有下列步骤：

(a)读取数据封包中的各个相位信息；

(b)根据差分编码十六相移键技术，找出分别对应于各个相位信息的4位符码；以及

(c)解读包含于各个4位符码当中的4个位。

另一方面，当发射端为使用差分编码十六相移键(D16PSK)技术，而接收端为使用差分编码八相移键(D8PSK)技术时，且接收端具有相位补偿技术，包含有下列步骤：

(A)于发射端中调变一包含有多位比特流，是包含有下列步骤：

(a)将比特流依序每4位即形成一4位符码；

(b)根据差分编码十六相移键技术，找出分别对应于各4位符码的相位信息，并将各个相位信息皆调整一相位增量；以及

(c)形成一包含有调整相位增量后的每一个相位信息的数据封包；

(B)发射端传送数据封包；

(C)接收端接收数据封包；以及

(D)于接收端中，将数据封包解调变，是包含有下列步骤：

(a)读取数据封包中的各个相位信息；

(b)根据差分编码八相移键技术以及相位补偿技术，找出分别对应于各个相位信息的一3位符码，各3位符码是分别由3位所组成；以及

(c)解读包含于每一个3位符码当中的3位。

其中，3位符码当中的3个位是分别与4位符码的前端3个位相同。

又，当发射端为使用差分编码八相移键(D8PSK)技术，而接收端为使用差分编码十六相移键(D16PSK)技术时，包含有下列步骤：

(A)于发射端中调变一包含有多位比特流，系是包含有下列步骤：

(a)将比特流依次每3位即形成一3位符码；

(b)根据差分编码八相移键技术，找出分别对应于各3位符码的一相位信息；以及

(c)形成一包含有每个相位信息的数据封包；

(B)发射端传送数据封包；

(C)接收端接收数据封包；以及

(D)于接收端中，将数据封包解调变，是包含有下列步骤：

(a)读取数据封包中的各个相位信息；

(b)根据差分编码十六相移键技术，找出分别对应于各个相位信息的一4位符码，每一4位符码是分别由4个位所组成；以及

(c)解读包含于各个4位符码当中的前端3个位。

其中，每一4位符码当中的前端3个位是分别与各个3位符码当中的3个位相同。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1A为本发明的第一实施例的系统架构图；

图1B为本发明的第二实施例的系统架构图；

图1C为本发明的第三实施例的系统架构图；

图2A为本发明的适应性增强一发射端与一接收端的蓝牙传输速率的方法流程图；

图2B为本发明的第一实施例的方法流程图；

图2C为本发明的第二实施例的方法流程图；

图2D为本发明的第三实施例的方法流程图；

图3A为蓝牙使用D8PSK调变技术的位与相位的关系表；

图3B为蓝牙使用D8PSK调变技术的符码分布星状图；

图4A为本发明的蓝速调变技术的位与相位的关系表；

图4B为本发明的蓝速调变技术的符码分布星状图；

图5为D8PSK调变技术以及蓝速调变技术的符码分布重迭比较图；

图6为本发明的第一实施例的符码传送图；

图7为本发明的第二实施例的符码传送图；

图8A为D8PSK调变技术以及旋转π/16的蓝速调变技术的符码分布星状图；

图8B为本发明的包含相位增量的蓝速调变技术图；

图8C为图8B的局部放大图；以及

图9为本发明的第三实施例的符码传送图。

其中，附图标记：

110 发射端(差分编码十六相移键)

112 接收端(差分编码十六相移键)

120 发射端(差分编码十六相移键)

122 接收端(差分编码八相移键)

130 发射端(差分编码八相移键)

132 接收端(差分编码十六相移键)

610 发射端(蓝速)

611 位1

612 位2

613 位3

614 位4

615 4位符码

620 接收端(蓝速)

710 发射端(蓝速)

711 位1

712 位2

713 位3

714 位4

715 4位符码

716 3位符码

720 接收端(蓝牙)

910 发射端(蓝牙)

911 位1

912 位2

913 位3

914 3位符码

920 接收端(蓝速)

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，配合实施例详细说明如下。以上关于本发明内容的说明及以下实施方式的说明是用以示范与解释本发明的原理，并且提供本发明的专利申请范围进一步的解释。

本发明是一种适应性增强一发射端与一接收端的蓝牙传输速率的方法，提出一种运用反向兼容(backward compatible)的葛雷编码(Gray-coded)方式的差分编码十六相移键(Differentially Encoded 16-Phase Shift Keying；D16PSK)技术，应用在蓝牙通讯领域，我们称此技术为蓝速(BlueSPEED)，蓝速(BlueSPEED)可视为现存蓝牙(Bluetooth)技术的扩张，本发明是运用此技术配置在包含有一发射端以及一接收端的系统，其中，发射端或接收端至少一端配置一差分编码十六相移键(D16PSK)调变的葛雷编解码。

参考图1A，图1A为本发明的第一实施例的系统架构图，其中发射端110以及接收端112皆为使用差分编码十六相移键方法做为调变以及解调变技术，再参考图1B，图1B为本发明的第二实施例的系统架构图，当中的发射端120为使用差分编码十六相移键技术做为调变方法，而接收端122为使用差分编码八相移键(D8PSK)技术来做为解调变方法，继续参考图1C，图1C为本发明的第三实施例的系统架构图，其中发射端130是使用差分编码八相移键方法来做为信号的调变技术，而接收端132是使用差分编码十六相移键做为信号的解调变技术。

参阅图2A，图2A为本发明的适应性增强一发射端与一接收端的蓝牙传输速率的方法流程图，首先，于发射端中调变一包含有多个位比特流(步骤1210)，接着，发射端传送数据封包(步骤220)，数据封包内包含有比特流调变后的相关相位信息，之后，接收端接收数据封包(步骤230)，最后，在接收端中，将数据封包解调变(步骤240)。

继续参阅图2B，图2B为本发明的第一实施例的方法流程图，是应用于如图1A的系统，当中的发射端以及接收端皆为使用差分编码十六相移键技术做为调变信号以及解调变信号的方法，在此第一实施例中，首先，在发射端中调变一包含有多个位的比特流(步骤210)的步骤，更可细分为先将比特流依次每4个位即形成一4位符码(步骤211)，接着，根据差分编码十六相移键技术，找出分别对应于各个4位符码的相位信息(步骤212)，之后，形成一包含有各个相位信息的数据封包(步骤213)，然后，发射端传送数据封包(步骤220)，数据封包内包含有相位信息，接着，接收端接收数据封包(步骤230)，最后，在接收端中，将数据封包解调变(步骤240)的步骤还包含有：首先，读取数据封包中的各个相位信息(步骤241)，然后，根据差分编码十六相移键技术，找出分别对应于各个相位信息的4位符码(步骤242)，最后，解读包含于各个4位符码当中的4个位(步骤243)。

再参考图2C，图2C为本发明的第二实施例的方法流程图，是应用于如图1B的系统，当中发射端为使用差分编码十六相移键技术做为调变信号方法，而接收端为使用差分编码八相移键技术做为信号解调变方法，在此第二实施例中，首先，在发射端中调变一包含有多个位的比特流(步骤210)的步骤，更可细分为先将比特流依次每4个位即形成一4位符码(步骤214)，接着，根据差分编码十六相移键技术，找出分别对应于各个4位符码的相位信息，并将各个相位信息皆调整一相位增量(步骤215)，之后，形成一包含有调整相位增量后的各个相位信息的数据封包(步骤216)，然后，发射端传送数据封包(步骤220)，数据封包内包含有相位信息，接着，接收端接收数据封包(步骤230)，最后，在接收端中，将数据封包解调变(步骤240)的步骤还包含有：首先，读取数据封包中的各个相位信息(步骤244)，然后，根据差分编码八相移键技术以及相位补偿技术，找出分别对应于各个相位信息的3位符码(步骤245)，最后，解读包含于各个3位符码当中的3个位(步骤246)，其中，各个3位符码当中的3个位是分别与各个4位符码的前端3个位相同。

参考图2D，图2D为本发明的第三实施例的方法流程图，是应用于如图1C的系统，当中发射端为使用差分编码八相移键技术做为调变信号方法，而接收端为使用差分编码十六相移键技术做为信号解调变方法，在此第三实施例中，首先，在发射端中调变一包含有多个位的比特流(步骤210)的步骤，更可细分为先将比特流依次每3个位即形成一3位符码(步骤217)，接着，根据差分编码八相移键技术，找出分别对应于各个3位符码的相位信息(步骤218)，之后，形成一包含有各个相位信息的数据封包(步骤219)，然后，发射端传送数据封包(步骤220)，数据封包内包含有相位信息，接着，接收端接收数据封包(步骤230)，最后，在接收端中，将数据封包解调变(步骤240)的步骤还包含有：首先，读取数据封包中的各个相位信息(步骤247)，然后，根据差分编码十六相移键技术，找出分别对应于各个相位信息的4位符码(步骤248)，最后，解读包含于各个4位符码当中的前端3个位(步骤249)，其中，各个4位符码当中的前端3个位是分别与各个3位符码当中的3个位相同。

参阅图3A，图3A为蓝牙(Bluetooth)使用差分编码八相移键(D8PSK)调变技术的位与相位的关系表，而图3B，图3B为蓝牙(Bluetooth)使用差分编码八相移键调变技术的符码分布星状图，参阅图4A，图4A为本发明的使用差分编码十六相移键(D16PSK)的蓝速(BlueSPEED)调变技术的位与相位的关系表，以及图4B，为对应图4A的符码分布星状图。

比较图3A和图4A，也可比较图3B和图4B，可以轻易得知使用差分编码八相移键(Differentially Encoded 8-Phase Shift Keying；D8PSK)调变技术的符码分布星状图是使用差分编码十六相移键(Differentially Encoded 16-PhaseShift Keying；D16PSK)调变技术的符码分布星状图当中的一部分了，而其余部分可视为将D8PSK旋转角度π/8并且拥有不同的位4，即传送的符码当中的最后一个位不同而已，其重迭比较图可参阅图5。

参考图6，图6为本发明的第一实施例的符码传送示意图，其中，配合如图1A的系统，发射端610为利用蓝速(BlueSPEED)调变技术，接收端620也是利用蓝速(BlueSPEED)解调变技术，由于两端都是利用差分编码十六相移键(D16PSK)技术，因此接收端620收到发射端610的传送的数据封包可以确实解调变而无任何问题。

如图所示，在发射端610中，将比特流依序每4个位即形成一4位符码615，包含有位1(611)、位2(612)、位3(613)及位4(614)，接着，根据差分编码十六相移键技术，找出对应于4位符码615之相位信息，参阅图4A以及图4B，譬如，若4位符码615当中的位1(611)、位2(612)、位3(613)及位4(614)依序为0、0、1、1，那么其对应的相位为2π/8，而若4位符码61 5当中的位1(611)、位2(612)、位3(61 3)及位4(614)依序为0、1、0、1，那么其对应的相位为6π/8，接着发射端610传送包含有对应4位符码615的相位信息的数据封包，为依据各个相位信息以传送不同相位的信号波。

之后，接收端620接收到此数据封包，并且于其中将此数据封包解调变，首先，收到数据封包后可以得知包含在数据封包内的各个相位信息，接着，根据差分编码十六相移键技术便可找出对应于相位信息的符码，参考图4A以及图4B，如收到的相位为π/8，那么可知收到的4位符码615当中的位1(611)、位2(612)、位3(613)及位4(614)依序为0、0、0、1，在4位符码615当中的四个位皆用来传送主要信息，如此一来，传送速率可提高至4兆位/秒(Mbps)，此外，更可加入循环冗余码检测(Cyclic Redundancy Check；CRC)在数据封包后端，用以加强传送数据的强韧性。

参考图7，图7为本发明的第二实施例的符码传送图，其中，配合如图1B的系统，发射端710为利用蓝速(BlueSPEED)调变技术，即使用差分编码十六相移键(D16PSK)技术，其传送速率可提高至4兆位/秒(Mbps)，而接收端720为利用蓝牙(Bluetooth)调变技术，即使用差分编码八相移键(D8PSK)技术，且接收端720具有相位补偿技术，此为一般调变技术都会附加的，用以解决传送过程中遭受噪声干扰而产生的相位误差，透过一相位增量以及相位补偿技术，可将某一范围内的相位视为某一特定值相位。

如图7所示，在发射端710中，将比特流依序每4个位即形成一4位符码715，包含有位1(711)、位2(712)、位3(713)及位4(714)，接着，根据差分编码十六相移键技术，找出对应于4位符码715的相位信息，参阅图4A以及图4B，譬如，若4位符码715当中的位1(711)、位2(712)、位3(713)及位4(714)依序为0、0、0、1，那么其对应的相位为π/8，而若4位符码715当中的位1(711)、位2(712)、位3(713)及位4(714)依序为0、0、1、0，那么其对应的相位为3π/8，然而，需考虑到接收端720为使用差分编码八相移键技术，倘若传送的相位信息为3π/8，那么接收端720并无法得知其对应的位为何，因此，此时需将各个相位信息依据一相位增量来做调整，在此第二实施例中，设定相位增量为-π/16。

参阅图8A，图8A为将差分编码十六相移键的相位角度顺时针旋转π/16，使得两点D16PSK符码(symbol)之间包含一点D8PSK符码(symbol)，例如，D16PSK符码之”0000”以及”0001”之间包含一”000”之D8PSK符码，因此，原本D16PSK符码所对应的相位角度需减掉π/16之后，再将做过相位增量调整之后的各个相位信息包含于数据封包中，传送给接收端720，即原本相位为3π/8的话，那么需再扣掉π/16成为5π/16再做传送。

再参考图7，接收端720收到数据封包后，可得知包含于数据封包内的各个相位信息，此时，需利用相位补偿技术以找出对应的3位符码716，参考图8B，是透过相位补偿技术以及相位增量，可将两点D16PSK符码视为一点D8PSK符码，譬如，透过相位补偿技术，收到的相位角度为-π/16到π/16之间的话，皆视为D8PSK中的相位为0，以解读出对应的3位符码716之中的三个位为”000”，解读出的3位符码716当中的3个位是与等4位符码715的前端3个位相同，图8C为图8B的局部放大图。

将主要信息放置在位1(711)、位2(712)以及位3(713)，如此一来，接收端720解调变后的信息与原本传送的信息相同且无误，接收端720为现有的蓝牙接收器，不需做任何的调整改变一样可以接收到正确的信息，此外，可利用位4(714)以做为正向错误更正(Forward Error Correction；FEC)，利用加载比率(code rate)为3/4的博斯-乔赫里-霍克文黑姆码(Bose ChaudhuriHocquenghem Code；BCH code)，即每3个位便加入1个检查码，使得利用蓝速发射端710传出的信息可以保护得更加严谨，即降低传送的错误率，以提高传送信号的质量。

最后，参考图9，图9为本发明的第三实施例的符码传送图，配合如图1C的系统，发射端910为利用蓝牙(Bluetooth)调变技术，接收端920为利用蓝速(BlueSPEED)解调变技术。

如图9所示，在发射端910中，将比特流依序每3个位即形成一3位符码914，包含有位1(911)、位2(912)以及位3(913)，接着，根据差分编码八相移键(D8PSK)技术，找出对应于3位符码914的相位信息，参阅图3A以及图3B，譬如，若3位符码914当中的位1(911)、位2(912)及位3(913)依序为0、0、1，那么其对应的相位为π/4，而若3位符码914当中的位1(911)、位2(912)及位3(913)依序为0、1、0，那么其对应的相位为3π/4，接着发射端910传送包含有对应3位符码914的相位信息的数据封包，为依据各个相位信息以传送不同相位的信号波。

之后，接收端920接收到此数据封包，并且在其中将此数据封包解调变，首先，收到数据封包后可以得知包含于数据封包内的各个相位信息，接着，根据差分编码十六相移键技术便可找出对应于相位信息的符码，参考图5，可得知差分编码八相移键技术包含的相位为差分编码十六相移键的相位当中的一部份，因此，蓝速接收端920可确实解读出各个相位信息所对应的符码，如收到的相位为π/4，那么可以解读出对应的位为”0011”，去掉最后一个位，即去掉位4，剩下前面三个位便是发射端910所传送的信息。

本发明提出一种提升数据传送和接收速率的方法及系统，不只是可以增加数据的传输速率，更可以提高数据传输过程的强韧性(robustness)。

新的传输方法和系统可用以增加数据的传输速率以及提升数据传送的正确性，即降低传送信息的错误率。

虽然本发明在如上的实施例公开，但是不能限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，可作各种的变化与修改，因此本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种适应性增强一发射端与一接收端的蓝牙传输速率的方法，该方法包括该发射端或该接收端至少一端配置一差分编码十六相移键(D16PSK)调变的葛雷编解码。

2.如权利要求1所述的适应性增强一发射端与一接收端的蓝牙传输速率的方法，其特征在于，当该发射端与该接收端皆为使用差分编码十六相移键(D16PSK)技术时，包含有下列步骤：

在该发射端中调变一包含有多个位的比特流，包含有下列步骤：

将该比特流依序每4个位即形成一4位符码；

根据差分编码十六相移键技术，找出分别对应于各该4位符码的一相位信息；以及

形成一包含有各该相位信息的数据封包；

该发射端传送该数据封包；

该接收端接收该数据封包；以及

在该接收端中，将该数据封包解调变，包含有下列步骤：

读取该数据封包中的各该相位信息；

根据差分编码十六相移键技术，找出分别对应于各该相位信息的该等4位符码；以及

解读包含于该等4位符码当中的该4个位。

3.如权利要求2所述的适应性增强一发射端与一接收端的蓝牙传输速率的方法，还可加入循环冗余码检测(Cyclic Redundancy Check；CRC)于该数据封包后端，用以加强传送数据的强韧性。

4.如权利要求1所述的适应性增强一发射端与一接收端之蓝牙传输速率的方法，其特征在于，当该发射端为使用差分编码十六相移键(D16PSK)技术，而该接收端为使用差分编码八相移键(D8PSK)技术时，且该接收端具有一相位补偿技术，包含有下列步骤：

在该发射端中调变一包含有多个位的比特流，包含有下列步骤：

将该比特流依序每4个位即形成一4位符码；

根据差分编码十六相移键技术，找出分别对应于各该4位符码的一相位信息，并将各该相位信息皆调整一相位增量；以及

形成一包含有调整该相位增量后的各该相位信息的数据封包；

该发射端传送该数据封包；

该接收端接收该数据封包；以及

在该接收端中，将该数据封包解调变，包含有下列步骤：

读取该数据封包中的各该相位信息；

根据差分编码八相移键技术以及该相位补偿技术，找出分别对应于各该相位信息的一3位符码，各该3位符码分别由3个位所组成；以及

解读包含于各该3位符码当中的该3个位；

其中，该等3位符码当中的该3个位分别与该等4位符码的前端3个位相同。

5.如权利要求4所述的适应性增强一发射端与一接收端的蓝牙传输速率的方法，其特征在于，该相位增量为-π/16。

6.如权利要求4所述的适应性增强一发射端与一接收端的蓝牙传输速率的方法，其特征在于，该相位补偿技术是将-π/16与π/16之间的相位角度视为0π，将3π/16与5π/16之间的相位角度视为4π/16π，将7π/16与9π/16之间的相位角度视为8π/16，将11π/16与13π/16之间的相位角度视为12π/16，将15π/16与-15π/16之间的相位角度视为π，将-13π/16与-11π/16之间的相位角度视为-12π/16，将-9π/16与-7π/16之间的相位角度视为-8π/16，以及将-5π/16与-3π/16之间的相位角度视为-4π/16。

7.如权利要求4所述的适应性增强一发射端与一接收端的蓝牙传输速率的方法，其特征在于，各该4位符码当中的第四个位，可作为一正向错误更正(Forward Error Correction；FEC)之用。

8.如权利要求7所述的适应性增强一发射端与一接收端的蓝牙传输速率的方法，其特征在于，该正向错误更正是使用加载比率(code rate)为3/4之博斯-乔赫里-霍克文黑姆码(Bose Chaudhuri Hocquenghem Code；BCH code)。

9.如权利要求1所述的适应性增强一发射端与一接收端的蓝牙传输速率的方法，其特征在于当该发射端为使用差分编码八相移键(D8PSK)技术，而该接收端为使用差分编码十六相移键(D16PSK)技术时，包含有下列步骤：

在该发射端中调变一包含有多个位比特流，包含有下列步骤：

将该比特流依序每3个位即形成一3位符码；

根据差分编码八相移键技术，找出分别对应于各该3位符码的一相位信息；以及

形成一包含有各该相位信息的数据封包；

该发射端传送该数据封包；

该接收端接收该数据封包；以及

在该接收端中，将该数据封包解调变，包含有下列步骤：

读取该数据封包中的各该相位信息；

根据差分编码十六相移键技术，找出分别对应于各该相位信息的一4位符码，各该4位符码分别由4个位所组成；以及

解读包含于各该4位符码当中的前端3个位；

其中，各该4位符码当中的前端3个位分别与各该3位符码当中的该3个位相同。

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