CN101401316A - 用于改变频道的移动终端及其频道改变方法 - Google Patents

Abstract

提供一种能够改变频道的无线通信终端和无线通信终端的频道改变方法。无线通信终端通过将用于超宽带通信的频带的至少一部分分为多个频率子带来产生多个频道，在多个频道的至少一个中接收无线信号，并改变频道以接收无线信号。因此，在优化的频道环境中在发送器终端和接收器终端之间可实现高质量的通信，且能够避免在连接到不同的发送器终端的接收器终端之间的信号干扰。此外，快速和有效地执行频道改变并减小发送和接收包括混沌载波信号的无线信号所需的能量消耗成为可能。

Description

用于改变频道的移动终端及其频道改变方法

技术领域

与本发明一致的方法和设备涉及一种能够改变频道的无线通信终端及其频道改变方法。更具体地，本发明的方法和设备涉及一种能够根据在无线通信期间的环境来改变通信频道，以避免接收器终端之间的干扰并保证良好的通信性能的无线通信终端，以及无线通信终端的频道转换方法。

背景技术

短距离无线通信标准(例如蓝牙技术)最近吸引了来自无线通信产业的大量关注。例如，蓝牙通过将家中或办公室中的互相距离在10-100m之内的移动电话、计算机和个人数字助理(PDA)与其它电话、计算机、PDA和装置进行无线连接来允许在数字装置之间进行实时双向无线通信。蓝牙频带的范围在2.402-2.480GHz之间，相应于工业、科学和医药(ISM)的2.4GHz频带。

当发送器终端与接收器终端通过蓝牙技术互相无线通信时，该发送器终端与接收器终端可以是移动终端和无线耳机、计算机和无线耳机、计算机和外围装置等。

由于接收器终端之间的干扰可能存在于短距离，故蓝牙使用跳频方法，该方法是一种扩频方法。随机改变频率的跳频方法通过在蓝牙的2.402-2.480GHz频带中将频带以1MHz划分并转换频带来发送信号以避免接收器终端之间的干扰。频带转换每秒被执行1600次。

通常，一个接收器终端使用无线通信连接到一个发送器终端。在初始通信中，发送器终端通过在预设的频道中将无线信号发送到接收器终端来在发送器终端和接收器终端之间匹配频道。频道是一种通过跳频组成的码，可基于转换79个频带的顺序来设置频道。例如，如果划分的频带指第1频带到第79频带，则频道1可按顺序从第1频带跳到第79频带，频道2可跳到第5频带、第29频带、第17频带和第3频带。

此外，除了在短距离无线通信的进步之外，使用3.1-5.1GHz的超宽带频带的超宽带无线通信也正在发展。超宽带无线通信主要使用发送和接收作为开和关数字信号的开-关键(OOK)调制来发送和接收通信信号。

发明内容技术问题

当采用OOK调制时，为了避免与其它发送器终端之间的干扰，通过将3.1-5.1GHz的频带划分为多个频带来产生多频道，且发送器终端和接收器终端使用划分的频带的选择的频道来互相通信。然而，在发送器终端1和接收器终端1使用任意频道互相无线通信且发送器终端2和接收器终端2在干扰范围内使用相同的任意频道进入通信的情况下，在发送器终端1和接收器终端1之间与发送器终端2和接收器终端2之间都会有一个无线通信故障发生。

当多于一对终端使用相同的频道来互相通信时OOK方案会出现问题。为了避免该问题，当另一发送器终端和另一接收器终端进入已被一对发送器终端和接收器终端使用的无线通信范围时，频道可被自动改变。

技术方案

本发明的示例性实施例克服了上述缺点和上面没有描述的其它缺点。同样，本发明不需要克服以上描述的缺点，本发明的示例性实施例可不克服以上描述的问题中的任意一个。

因此，提供本发明来解决上述和其它发生在相关安排中的问题和缺点。本发明的一方面提供了一种能够改变频道，以避免通信终端之间的干扰并保证良好的通信性能的无线通信终端，以及一种无线通信终端的频道改变方法。

根据本发明的另一方面，无线通信终端通过将用于超宽带通信的频带的至少一部分分为多个频率子带来产生多个频道，在多个频道的至少一个中接收无线信号，并改变频道以接收无线信号。

无线终端可包括能量传感器，检测从外部接收的无线信号的能量等级。

无线终端可包括滤波器，通过调整无线信号的滤波带以改变频道。

该滤波器是可以带通滤波器。

无线通信终端可包括控制器，根据从外部接收的无线信号的能量等级来控制是否改变频道。

当在预设时间内没有从外部接收到无线信号时，所述控制器可通过产生改变滤波器的滤波带的控制信号来改变频道。

无线信号可以在超宽带频带中具有多个频率分量。

产生没有无线信号被发送和接收且具有相邻频道之间的一定宽度的保护频带。

无线通信终端可以是下属中的一个：例如便携式终端、计算机、MPEG-1音频层3(MP3)播放器、射频(RF)收发器、电视机(TV)、个人音乐播放器(PMP)、PDA、无线耳机、无线鼠标和计算机外围装置。

例如，从便携式终端、计算机、MP3播放器、RF收发器、TV、PDA、无线耳机、无线鼠标、计算机外围装置和扬声器中的其中一种接收所述无线信号。

根据本发明的另一方面，一种无线通信终端的频道改变方法包括：通过将用于超宽带通信的频带的至少一部分分为多个频率子带来产生多个频道，并通过选择其中一个频道将无线信号从发送器终端发送到接收器终端；通过检测无线信号的能量来确定频道的通信状态；根据通信状态确定是否改变选择的频道；以及在确定的频道中发送和接收无线信号。

有益效果

在优化的频道环境中，在发送器终端和接收器终端之间可实现高质量的通信，且能够避免与连接到另一发送器终端的接收器终端的信号干扰。此外，能够快速和有效地执行频道改变并减小发送和接收混沌载波所需的能量消耗。

附图说明

图1是示出在多对具有无线通信系统的便携式终端和无线耳机之间的数据发送和接收的图；

图2是根据本发明的示例性实施例的安装在便携式终端上的使用混沌信号的无线通信系统的框图；

图3是根据本发明的示例性实施例的在超宽带频带中设置频道的频道划分的图示；

图4是示出根据本发明的示例性实施例的安装到无线耳机的无线通信系统的框图；

图5和图6是示出根据本发明的示例性实施例的在具有无线通信系统的便携式终端与无线耳机之间设置和改变频道的过程的流程图。

本发明的具体实施方式

本发明的无线通信终端可使用混沌信号来无线发送和接收数据，并可自动搜索和选择未使用于发送器终端和接收器终端之间通信的频道。这里，混沌信号是一种在一定频带中具有多个频率分量的载波信号，该混沌信号直接产生于频带以发送数据信号。

无线通信终端的发送器终端可使用便携式终端、计算机、MP3播放器、RF收发器、TV、PMP播放器、PDA、无线耳机、无线鼠标和计算机外围装置等。接收器终端可使用便携式终端、计算机、MP3播放器、RF收发器、TV、PMP播放器、PDA、无线耳机、无线鼠标、计算机外围装置和扬声器等。

在本发明的示例性实施例中，发送器终端是便携式终端，接收器终端是无线耳机。应该理解本发明的无线通信系统适用所有其它能够执行短距离无线通信的装置。

图1是示出在多对具有无线通信系统的便携式终端和无线耳机之间的数据发送和接收的图。

第一便携式终端1能够与第二便携式终端1或服务器进行通信。第一便携式终端1通过屏幕和扬声器输出由基站提供的数据信号，或存储该数据信号。

第一无线耳机2与第一便携式终端1使用如MPEG-1音频层3(MP3)信号、音频信号和声音信号的无线信号通过短距离无线通信与第一便携式终端1进行通信。根据数据类型来决定第一无线耳机2与第一便携式终端1之间的通信是双向的或单向的。

例如，在第一便携式终端1用于电话呼叫的情况下，在第一便携式终端1接收的声音信号被发送到第一无线耳机2并通过扬声器被输出。通过第一无线耳机2的话筒输入的声音被转换为无线信号提供到第一便携式终端1，然后被发送到基站。这就是说，在电话呼叫期间，声音信号在第一便携式终端1与第一无线耳机2之间被双向发送和接收。相反，存储到第一便携式终端1或通过无线互联网被提供的数据(例如，MP3压缩音频数据)只从第一便携式终端1被提供到第一无线耳机2，这就是说，是单向的。

当一对第一便携式终端1与第一无线耳机2在一定频道中通信时，如果第二便携式终端1’和第二无线耳机2’进入在无线通信范围内的相同的频道，则发生干扰。结果，不可能通过第一无线耳机2和第二无线耳机2’接收通信信号。可通过改变第一便携式终端1或第二便携式终端1’的频道来避免通信干扰。

为了能够进行频道改变，第一便携式终端1、第二便携式终端1’、第一无线耳机2和第二无线耳机2’需要具有如在本发明的示例性实施例中的以下描述的无线通信系统。

图2是示出根据本发明的示例性实施例的安装在便携式终端1上的使用混沌信号的无线通信系统的框图。

第一便携式终端1的无线通信系统包括：频道改变电路40，用于改变频道；发送电路10，用于发送将数据信号调制到混沌信号所获得的混沌载波；和接收电路20，用于接收混沌载波并评估数据信号。

在超宽带无线通信系统中，如图3所示，混沌信号被生成为具有在3.1-5.1GHz频带范围内的多个频率分量。由于混沌信号的频带覆盖了较大的范围，故频带可被划分为多个子带，只有子带中的部分可被用于发送和接收通信信号。例如，当混沌信号的频带被以500MHz划分时，获得四个频率子带并将该四个频率子带设置为四个频道。更具体地，3.1-3.6GHz被设置为频道1，3.6-4.1GHz被设置为频道2，4.1-4.6GHz被设置为频道3，4.6-5.1GHz被设置为频道4。因此，混沌信号的频带具有四个频道，第一便携式终端1与第一无线耳机2可使用四个频道中的一个来互相通信。本领域的任意一个普通技术人员应该理解，设计人员可根据期望的通信效率来改变频道数量和频带频道宽度。

为了在相邻频道之间避免信号干扰，形成了保护频带(未示出)。当如上所述以500MHz划分频道时，保护频带可以在1到100MHz范围之内。应该注意设计人员可将保护频带的宽度定义到最优大小以避免信号干扰。

频道改变电路40被放置在天线5、发送电路10和接收电路20之间以改变便携式终端1和无线耳机2的通信频道。频道改变电路40包括：滤波器41，用于频道改变；能量传感器43，对从无线耳机2接收的混沌信号的能量等级进行检测。从能量传感器43接收结果的控制器45控制滤波器41，频道改变电路40基于来自能量传感器43的结果来改变频道。

滤波器41只在相应于预选频道的频带中通过对经天线发送和接收的混沌信号滤波来允许发送和接收混沌信号。滤波器41可使用可调带通滤波器(BPF)。可调BPF 41不仅可滤波和使期望的频带通过，还可改变滤波的频带。因此，通过调节BPF 41的滤波频带可产生具有期望频带的多个频道并改变频道。

能量传感器43对在便携式终端1与无线耳机2之间的通信中从无线耳机2发送到便携式终端1的混沌信号的能量等级进行检测。可以使用二极管实现能量传感器43。能量传感器43被放置在接收电路20的开关7与控制器45之间。能量传感器43将感测的混沌信号的能量等级应用到控制器45。

控制器45通过扫描在初始通信中在无线通信范围内使用的频道来对可用频道与不可用频道进行区分，然后根据确定结果选择频道以发送混沌信号。换言之，控制器45通过当便携式终端1进入无线通信范围时使便携式终端1避免被便携式终端1’使用的频道从而防止了在便携式终端1与便携式终端1’之间的干扰。

同样，控制器45基于在能量传感器43检测的混沌信号的能量等级和是否从无线耳机2接收到混沌信号来产生用于控制滤波器41的频道改变的信号。

更具体地，当在能量传感器43检测的混沌信号的能量等级低于预设能量等级时，控制器45将指示改变滤波的频带的控制信号发送到BPF 41。当在预设时间内没有从无线耳机2接收到混沌信号时，控制器45将指示改变滤波的频带的控制信号发送到BPF 41。因此，改变了被BPF 41滤波的频带从而改变了通信频道。此时，控制器45可根据一定的法则或随机改变频道。例如，根据频带的大小，控制器45可控制以频道1、频道2、频道3、...的顺序或以频道3、频道2、频道4、频道1的次序来改变频道。

除了初始通信，在便携式终端1与无线耳机2之间的通信期间，控制器45持续监控从无线耳机2接收的混沌载波的能量等级。当能量等级下降到预设等级以下时，控制器45控制BPF 41来时改变频道。

注意到可单独提供控制器45或在基带处理器35中提供控制器45，基带处理器35可实现控制器45的功能。

同时，在便携式终端1的无线通信系统的一端提供开关7，该开关面向无线耳机2，将收发器天线5与发送电路10和接收电路20中的一个相连接。频道改变电路40的BPF 41被插入在天线5和开关7之间。

在无线通信系统的另一端，提供了：信号处理电路50，用于处理CDMA信号；基带处理器35，用于将数据位打包；和接口33，在控制器45的控制下来控制开关7的操作。

发送电路10包括混沌信号产生器30、调制器11和功率放大器15。发送电路10用于处理在信号处理电路50中处理的声音信号、MP3信号或音频信号并将其发送到无线耳机2。通过这样做，信号处理电路50将音频信号作为数据位或数据信号提供给基带处理器35，基带处理器35将数据位或数据信号打包并发送给调制器11。

混沌信号产生器30产生在预设频带中具有多个频率分量的混沌信号。混沌信号与如图2的符号

的图表所示的在时域上具有不同循环和振幅的连续脉冲被一起产生。混沌信号的频带可根据混沌信号产生器30的设计而改变。在本发明的无线通信系统中，混沌信号被产生在是超宽带的3.1-5.1GHz频带中。这样，由于混沌信号被产生在超宽带中，故频道划分是可行的。

调制器11通过将在混沌信号产生器30中产生的混沌信号与数据信号合成而产生混沌载波。如图符号

所示的0和1的二进制数据位作为如图符号

所示的脉冲被提供给调制器11。当合成数据信号与混沌信号时，产生了混沌载波，故如图符号所示混沌信号只在数据信号的信息区域存在。甚至在调制完成后，混沌载波的频带也与混沌信号的频带相同。

当发送电路10操作时，接口33控制开关7将发送电路10连接到天线5。在BPF 41将在发送电路10产生的混沌载波滤波并通过天线5发送到无线耳机2。

接收电路20包括：低噪声放大器(LNA)21、信号检测器23、自动增益控制(AGC)放大器25，LPF 27和模拟到数字(A/D)转换器29。接收电路20负责接收和处理从无线耳机2无线输入的数据信号。这里，数据信号不但可以是声音数据信号或音频数据信号，还可以是用于发送器终端以控制接收器终端的控制信号。数据信号不限于特定的数据信号。

LNA 21将通过天线5接收的混沌载波进行放大并将放大的混沌载波提供给信号检测器23。

信号检测器23通过检测混沌载波的包络来提取数据信号。信号检测器23可使用二极管来实现。通过信号检测器23的混沌载波形成如符号

所示的曲线波形。

能够增大或减小增益的AGC放大器25将在信号检测器23提取的波放大到一定等级。LPF 27滤波放大的波以将该波在A/D转换器29转换为数字信号。

A/D转换器29通过将曲线波形转换为数字信号来提取脉冲数字信号。

数据信号通过基带处理器35被应用到信号处理电路50，处理为CDMA信号，随后被发送到基站。

尽管图2所示的便携式终端中具有发送电路10和接收电路20两者，但是例如无线耳机可只具有接收电路20。换句话说，无线移动装置可对包括发送电路10和接收电路20两者还是其中之一进行选择。

图4是根据本发明的示例性实施例的安装到无线耳机的无线通信系统的框图。

如图4所示，无线耳机2的无线通信系统包括接收电路120和发送电路110，相似于便携式终端1的通信系统。

接收电路120包括：LNA 121、信号检测器123、AGC放大器125、LPF127和A/D转换器129。接收电路120负责从由便携式终端1接收的混沌载波中提取无线信号和输出该无线信号。

发送电路110包括：混沌信号产生器130、调制器111和功率放大器115。发送电路110负责将输入到话筒的声音信号与混沌信号进行合成并将合成的信号发送到便携式终端1。

在无线耳机2的无线通信系统的一端提供天线105、开关107和BPF 106，面向便携式终端1。这里，BPF 106被设置为只对相应于被便携式终端1的BPF 41设置的频道的频带进行滤波，并根据来自控制器145的信号将频道改变。在初始操作中，BPF 106被设置以发送和接收混沌载波的所有频带。控制器145确定当连续或随机改变频道时是否输入混沌载波。

当混沌载波被输入到初始通信的任意频道中且请求无线耳机2的标识(ID)时，控制器145在相关频道发送ID。通过这样做，当便携式终端1想要在相应频道中进行无线通信时，在相应频道中提供包含数据的混沌载波且控制器145控制BPF 106相应于包含来自便携式终端1的数据的混沌载波的频道来设置无线耳机2的频道。在初始通信中频道的能量低于一定等级的情况下，便携式终端1通过改变频道来重新请求ID，且控制器145通过转换频道来检测来自便携式终端1的混沌载波。即是，控制器145改变频道直到接收到包含来自便携式终端1的数据的混沌载波。

当将单向数据从便携式终端1发送到无线耳机2时，即是，当发送MP3或音频数据信号时，在便携式终端1与无线耳机2通信期间，控制器145将信号应用到便携式终端1以间隔获得频道的能量等级。做这些是为了给在便携式终端1与无线耳机2之间的通信期间改变频道环境做准备。便携式终端1能够通过从无线耳机2接收相应信号来根据频道状态改变频道。相反，当在便携式终端1与无线耳机2之间发送双向数据时，即是，在电话呼叫的情况下，便携式终端1使用从无线耳机2接收的混沌载波来获得频道状态。因此，无线耳机2不需要对便携式终端1发送附加信号。

在无线通信系统的另一端，提供：基带处理器135，用于打包数据位；接口133，用于在控制器145的控制下来控制开关107；和音频接口140。

接收电路120、发送电路110和无线耳机2的其他组件执行与便携式终端1的无线通信系统的组件相同的功能。只有处理的数据信号的类型是不同的。因此，为了简洁故省略进一步的描述。

现将参考图5和图6对在便携式终端1和无线耳机2之间的频道设置与本发明的示例性实施例中的上述构建的无线通信系统进行描述。

当用户想要听存储在便携式终端1中的或通过接入互联网得到的MP3或音频数据时，用户通过操作便携式终端1或无线耳机2的按钮来选择MP3或音频数据的输出(S400)。便携式终端1通过在无线通信范围内扫描频道来检查是否具有可用频道(S401)。当当前频道被使用时(S402-Y)，便携式终端1选择下一可用频道(S403)并在选择的频道中(例如，在频道1中)将ID请求信号发送到无线耳机2(S405)。当当前频道没有被使用时(S402-N)，便携式终端1选择当前频道(S404)并在选择的频道中将ID请求信号发送到无线耳机2。

无线耳机2确定是否从便携式终端1接收到信号。当无线耳机2通过频道1从便携式终端1接收到ID请求信号时，例如，无线耳机2将包括其ID的响应信号发送到便携式终端1。

便携式终端1的控制器45确定是否从无线耳机2接收到ID响应信号(S410)。当没有接收到ID响应信号时，控制器45确定是否预设时间用尽(S415)。在预设时间之后，控制器45产生控制信号以改变BPF41的滤波频带并将控制信号应用到BPF41(S425)。当BPF41改变频道时，ID请求信号在改变的频道中被重发送。

相反，当从无线耳机2接收到ID响应信号时，控制器45检查被能量传感器43检测的ID响应信号的能量等级是否超过预设等级。当ID响应的能量等级超过预设等级时。

重复操作S410到S430直到ID响应信号的能量等级超过预设等级。

同时，当频道被设置且从便携式终端1接收到包含数据的混沌载波时，无线耳机2间隔发送能量检查信号以通知无线耳机2的频道状态。

在从无线耳机2接收到能量检查信号的情况下(S450)，便携式终端1的控制器45确定能量检查信号的能量等级是否超过预设等级(S455)。当能量等级没有超过预设等级时，控制器45通过操作BPF41来改变频道(S460)并在改变的频道中发送混沌载波(S465)。如果用户决定结束通信(S470-Y)，则通信被终止。否则(S470-N)，在通信期间重复操作S450到S470以实时处理频道环境的改变。

在便携式终端1与无线耳机2之间的电话呼叫期间，便携式终端1可根据包含从无线耳机2接收的声音的混沌载波来确定相应频道的能量等级。

因此，在无线通信系统中，作为宽带的高频信号的混沌信号被划分为多个频道且在划分的频道中发送和接收混沌载波。由于基于频道状态可实时改变频道，故在优化的的频道环境中在便携式终端1与无线耳机2之间可实现高质量的通信。

具体地，当在任意无线通信范围内多对便携式终端1和无线耳机2使用相同的频道时，可通过实时改变频道来避免在便携式终端之间的信号干扰。

通过简单地使用滤波器41和能量传感器43来检测能量等级和改变频道，可快速和有效的实现频道改变。同样，由于频道划分而使用于混沌载波的发送和接收的频带变得狭窄，故可减少发送和接收混沌载波所需的能量消耗。

Claims (19)

1、一种无线通信终端，该终端包括：

处理器，通过将用于超宽带通信的频带的至少一部分分为多个频率子带来产生多个频道；

接收器，在所述多个频道的至少一个中接收无线信号；和

频道转换器，改变频道以接收无线信号。

2、如权利要求1所述的无线通信终端，该终端包括：

能量传感器，检测无线信号的能量等级。

3、如权利要求1所述的无线通信终端，该终端包括：

滤波器，通过调整无线信号的滤波带来在多个频道之间改变频道。

4、如权利要求3所述的无线通信终端，其中，所述滤波器是带通滤波器。

5、如权利要求1所述的无线通信终端，该终端包括：

控制器，根据从外部接收的无线信号的能量等级来控制是否在多个频道之间改变频道。

6、如权利要求5所述的无线通信终端，其中，当接收的无线信号的能量等级低于一定级别时，所述控制器通过产生改变滤波器的滤波带的控制信号来改变频道。

7、如权利要求5所述的无线通信终端，其中，当在预设时间内没有从外部接收到无线信号时，所述控制器通过产生改变滤波器的滤波带的控制信号来改变频道。

8、如权利要求1所述的无线通信终端，其中，所述无线信号是在超宽带频带中具有多个频率分量的混沌信号。

9、如权利要求1所述的无线通信终端，其中，产生没有无线信号被发送和接收的且具有相邻频道之间的一定宽度的保护频带。

10、如权利要求1所述的无线通信终端，其中，所述无线通信终端是便携式终端、计算机、MP3播放器、RF收发器、TV、PMP、PDA、无线耳机、无线鼠标和计算机外围装置中的一种。

11、如权利要求1所述的无线通信终端，其中，从便携式终端、计算机、MP3播放器、RF收发器、TV、PMP、PDA、无线耳机、无线鼠标、计算机外围装置和扬声器中的一种接收所述无线信号。

12、一种无线通信终端的频道改变方法，该方法包括：

通过将用于超宽带通信的频带的至少一部分分为多个频率子带来产生多个频道，并通过选择其中一个频道将第一无线信号从第一终端发送到第二终端；

通过检测从第二终端发送到第一终端的第二无线信号的能量来确定选择的频道的通信状态；根据通信状态确定是否改变选择的频道；以及

在确定的频道中发送和接收无线信号。

13、如权利要求12所述的频道改变方法，其中，所述发送第一无线信号包括：在初始通信中将接收请求信号发送到第二终端。

14、如权利要求12所述的频道改变方法，其中，当在一定时间内没有从第二终端接收到第二无线信号时，所述确定通信状态确定频道的通信状态效果不佳。

15、如权利要求12所述的频道改变方法，其中，当从接收器接收到的第二无线信号的能量等级低于一定等级时，所述确定通信状态确定频道的通信状态效果不佳。

16、如权利要求12所述的频道改变方法，其中，所述确定是否改变频道的步骤包括：

当获得的通信状态不佳时确定改变频道。

17、如权利要求16所述的频道改变方法，其中，通过调整对无线信号进行滤波的频带来改变所述频道。

18、如权利要求16所述的频道改变方法，其中，使用带通滤波器来改变所述频道。

19、如权利要求12所述的频道改变方法，其中，所述第一无线信号和第二无线信号是在超宽带频带中具有多个频率分量的混沌信号。

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