CN101461191B - 共处一区的wlan和蓝牙的高效运行 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了能够使共处一区的WLAN设备和蓝牙设备高效运行的技术。电台(例如，蜂窝电话或笔记本电脑)确定蓝牙设备的活动，并确定蓝牙设备的空闲期。电台在蓝牙设备的空闲期与WLAN中的接入点进行通信。电台在节电模式下与接入点协作，在空闲期向接入点发送轮询帧，并在空闲期从接入点获取缓存数据。电台也可在无调度APSD模式下与接入点协作，在空闲期向接入点发送触发帧以开始服务期，并在服务期与接入点交换数据。

Description

共处一区的WLAN和蓝牙的高效运行
基于35 U.S.C.S.119要求优先权 
本申请要求于2006年6月2日递交的、名称为“U-APSD/PS-POLL FORCO-LOCATED WLANAND BT”的美国临时申请No.60/810,524的优先权，并以引用方式将其明确地并入本文。 
技术领域
概括地说，本发明涉及通信，具体地说，本发明涉及在与蓝牙共处一区(co-located)的无线局域网(WLAN)中运行的技术。 
背景技术
很多电子设备支持多种通信协议，这些协议也称为无线电技术或空中接口。例如，笔记本电脑可使用无线个人区域网(WPAN)与无线鼠标、无线键盘等等相连接。笔记本电脑还可具有与WLAN通信的设备，WLAN正在日益流行，并普遍用在家庭、写字楼、咖啡厅、图书馆以及其他公共和私人场所。诸如蜂窝电话或个人数字助理(PDA)之类的移动设备也能够支持诸如蜂窝、WLAN以及蓝牙之类的多种通信协议。移动设备可使用WPAN与耳机和/或其他设备相通信。移动设备也能够通过其所支持的通信协议来提供电子邮件和因特网访问以及传统的蜂窝通信。 
WPAN可利用诸如蓝牙之类的通信协议，蓝牙是根据电气和电子工程师协会(IEEE)开发的IEEE 802.15标准采用的短距离通信协议。蓝牙的运行范围为大约10米。WLAN可以使用IEEE 802.11系列标准中的任何中距离通信协议。 
一些通信协议在相同的频带上运行。例如，蓝牙、IEEE 802.11、IEEE802.11b、IEEE 802.11g以及一些无绳电话都在2.4千兆赫兹(GHz)到2.4835GHz之间的工业、科学研究和医学(ISM)频带上运行。蓝牙使用跳频扩频(FHSS)。无绳电话通常使用专用无线技术，只要这些无线技术符合监管 要求就会获得许可。来自蓝牙设备的传输在1兆赫兹(MHz)频带上进行发送，并且在ISM频带的79MHz上以1600次每秒的速率跳变。WLAN设备可实现IEEE 802.11b/g，并可在固定频道上运行，该固定频道为ISM频带的三个非重叠频道中的一个。在IEEE 802.11b/g中，直接序列扩频(DSSS)的每个频道为22MHz，正交频分复用(OFDM)的每个频道为16.7MHz。 
蓝牙设备和WLAN设备可以是共处一区的，并且相互非常接近。这些共处一区的设备需使用相同的天线，位于相同的电路板或耦合在电路板上，位于相同的集成电路芯片或耦合在芯片组上，位于相同的装置中(例如，笔记本电脑或移动设备)或其任何组合中。如果共处一区的设备都是可运行的，则存在某种干扰可能性(大约28％的机会)，即蓝牙传输在WLAN设备所使用的频道上进行发送，从而干扰WLAN传输。 
当蓝牙设备和WLAN设备共处一区时，从一个设备发射的信号使得另一个设备的接收机中的低噪声放大器饱和，于是，这使得该接收机的灵敏度降低。因此，如果在WLAN设备接收分组的同时蓝牙设备正在发送数据，则蓝牙设备的发射功率将落入到WLAN设备的接收机中，并降低该接收机的敏感度。该接收机的敏感度降低将导致性能降低、数据丢失、通信失败和/或其他有害影响。 
因此，需要能够在蓝牙设备和WLAN设备共处一区时避免由于相互干扰带来的有害影响的技术。 
发明内容
本文描述使共处一区的WLAN设备和蓝牙设备能够高效运行的技术。一方面，一种电台(例如，蜂窝电话、笔记本电脑等)，例如，根据指示蓝牙设备的发射期和接收期的状态信号，确定蓝牙设备的活动，并确定蓝牙设备的空闲期。该电台在蓝牙设备的空闲期与WLAN中的接入点通信。 
在一方面，电台在节电(PS)模式下与接入点协作，在空闲期向接入点发送轮询帧，并在空闲期从接入点获取缓存数据。在另一方面，电台在无调度自动节电传送(APSD)模式下与接入点协作，在空闲期向接入点发送触发帧，以开始服务期，并在服务期与接入点交换数据。在IEEE802.11标准中有对节电模式和无调度APSD模式的描述。
电台可在空闲期执行信道接入过程，其后，在空闲期的剩余时间中与接入点相通信。如果信道接入过程的完成早于空闲期的开始，则电台将延迟向接入点发送帧，直到空闲期开始为止。在空闲期的最晚开始时间之后，电台避免向接收点发送帧。电台向接入点发送服务截止时间，该服务截止时间指示从接收点向电台发送帧的最晚时间。下文中将描述控制WLAN传输以降低其与蓝牙传输相冲突的可能性的各种机制。 
下面将进一步详细说明本发明的各个方面和特征。 
附图说明
通过下面结合附图给出的详细描述，本发明的特色和本质将变得更加显而易见，在所有附图中，相同的标记表示相同的部件。 
图1描绘了各种无线网络的部署。 
图2描绘了节电模式下的运行。 
图3描绘了无调度APSD模式下的运行。 
图4描绘了用于不同分组类型的蓝牙传输。 
图5描绘了蓝牙空闲期时的WLAN运行。 
图6描绘了支持共处一区的蓝牙和WLAN的过程。 
图7描绘了节电模式下运行的过程。 
图8描绘了无调度APSD模式下运行的过程。 
图9描绘了接入点和电台的框图。 
具体实施方式
本申请中提到的“示例性”一词是指“举一个例子、实例或作为说明”。本申请中描述为“示例性”的任何方面或设计不应被理解为比其他方面或设计更优选或更具优势。 
图1描绘了无线广域网(WWAN)110、WLAN 120以及WPAN 130和140的示例性部署。 
WWAN 110提供覆盖很广地理区域(例如，城市、州或整个国家)的通信。WWAN 110可以是诸如码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络或正交FDMA(OFDMA)网络之类的蜂窝 网络。CDMA网络可使用诸如cdma2000或宽带CDMA(W-CDMA)之类的通信协议。cdma2000涵盖IS-95、IS-2000以及IS-856标准。TDMA网络可使用诸如全球移动通信系统(GSM)之类的通信协议。这些通信协议和标准都是本领域公知的。WWAN 110通常包括很多基站112，基站支持WWAN覆盖区域内的无线设备的通信。为了简单起见，图1中只示出了两个基站112。基站通常是与无线设备相通信的固定站，也称为基站收发机(BTS)、节点B或其他术语。 
WLAN 120提供覆盖中等地理区域(例如，一栋大厦、一处住宅等等)的通信。WLAN 120包括支持任意多个电台通信的任意多个接入点。为了简单起见，图1中只示出了一个接入点122。WLAN站也可以通过对等通信直接相互通信。WLAN 120可实施IEEE 802.11、IEEE 802.11b、IEEE802.11g和/或其他WLAN标准。接入点122可经由以太网集线器或交换机124耦合至局域网(LAN)。以太网集线器124可与诸如个人计算机、外围设备(例如，传真机、复印机、打印机、扫描仪等等)、服务器等等(图1中未示出)之类的电子器件相耦合。以太网集线器124也可与路由器126相耦合，路由器126可以与诸如因特网之类的广域网(WAN)交换数据分组。接入点122、以太网集线器124以及路由器126也可以组合在单个无线路由器中。 
WPAN 130以及140提供覆盖很小的地理区域的通信。WPAN 130支持蜂窝电话132和耳机134之间的通信。WPAN 140提供笔记本电脑142和鼠标144之间的无线连接。通常，每个WPAN包括任意数量的WPAN设备。WPAN 130和140可实现蓝牙。 
电台(STA)可以与一个或多个无线网络进行通信。电台也可以称作移动台、接入终端、用户终端、用户设备、移动设备、用户单元或其他一些术语。电台可以是蜂窝电话、智能电话、无绳电话、笔记本电脑、PDA、无线设备、无线调制解调器、移动设备、手机、手持设备、卫星无线电、全球定位系统等等。 
在图1所示的例子中，蜂窝电话132是一个与WWAN 110、WLAN 120、WPAN 130相通信的电台。笔记本电脑142是一个与WWAN 110、WLAN 120以及WPAN 140相通信的电台。从而，电台可以是WWAN设备(例如，蜂 窝电话)、WLAN站以及蓝牙设备。 
WLAN 120支持各种通信服务，诸如，语音、视频、分组数据等等。WLAN 120利用网络电话协议(VoIP)来支持语音服务。利用VoIP，语音数据与其他业务数据一样以分组形式经由因特网进行发送。包括语音数据的分组也称为VoIP分组、语音分组等等。可以周期性地发送语音数据以及其他类型的数据。例如，VoIP呼叫可以每10、20、40或60毫秒(ms)发送一个数据帧。一个帧是电台和接入点之间的一个传输单元，也可以称为分组、数据块、数据单元、协议数据单元(PDU)、服务数据单元(SDU)、MAC PDU(MPDU)等等。 
IEEE 802.11规定了电台的节电(PS)模式，希望保存电池电量。想要进入节电模式的电台通过将发送到接入点的帧的媒体接入控制(MAC)报头中的PS模式位设定为‘1’，向接入点指示这一意图。处于节电模式的电台称为PS电台。接入点接收PS模式位，并识别出PS电台将进入睡眠状态而且只会在需要接收数据的指定时间醒来。随后，接入点为PS电台缓存所有输入数据并在其醒来时将数据传送到PS电台。 
图2描绘了节电模式下的运行。接入点(AP)周期地在下行链路上发送信标。信标携带前导部分、接入点标识符(AP ID)(使电台能够检测并识别接入点)以及其他系统信息。两个连续信标的起始之间的时间间隔称为信标间隔，并可将其设置为适当的时间长度，例如，100ms。接入点附近范围内的电台可检测信标并试图与接入点连接。 
接入点在每个信标中发送业务指示图(TIM)。TIM是指示是否存在与接入点连接的各个电台的缓存数据的位图。在连接的时候，PS电台(STA)和接入点协商收听间隔，该收听间隔决定PS电台多长时间醒来一次以收听信标，并接收TIM。收听间隔通常是信标间隔的几倍。例如，如果PS电台的收听间隔为5，则其每次在第5个信标醒来，以便对TIM进行解码并接收将要发给电台的数据。只要接入点有数据要发送到PS电台，接入点就会根据收听间隔为PS电台设定TIM。 
PS电台可根据其收听间隔醒来以接收TIM。如果TIM指示在接入点处有数据要发给PS电台，则PS电台将执行由IEEE 802.11规定的载波侦听多址接入/避免冲突(CSMA/CA)程序，以接入无线介质/信道。信道接入将 花费可变的时间量TSTA，这一可变量取决于无线介质是否繁忙，并取决于退避的随机值。一旦进入无线介质，PS电台就在上行链路(UL)上发送PS轮询帧。接入点接收PS轮询帧，并且，作为响应，在下行链路(DL)上向PS电台发送确认或数据帧。PS电台发送数据帧的确认(Ack)。如果接入点还有数据要发给PS电台，则接入点将在数据帧中设置一个还有数据位(More Data Bit)。如果数据帧指示还有数据要发给PS电台，则将重复PS轮询帧、数据帧和Ack的序列。在节电模式下，接入点把要发给PS电台的数据进行缓存，并通知电台有数据是可用的。PS电台负责发起对缓存数据的获取并对何时从接入点接收数据加以控制。 
IEEE 802.11e规定了两种自动节电传送(APSD)模式，称为调度APSD(S-APSD)和无调度APSD(U-APSD)。这两种APSD模式都用于为电台省电。然而，这两种APSD模式以不同的方式工作。 
调度APSD使用接入点的服务时间的集中式调度。在调度APSD模式中，不同电台的传输是经过调度的，这样，它们就不会相互冲突。电台在其调度的服务期之前醒来，以便发送和/或接收数据，并在服务期结束时使尽量多的电路降低功率，从而节省电池电量。调度APSD操作通常在接入点需要较多的资源(例如，来管理和调度电台)，并且在上行链路和下行链路上需要较多的信令(例如，来建立调度)。因此，WLAN可能支持调度的APSD，也可能不支持调度的APSD。 
无调度APSD不要求集中式协调。在无调度APSD模式中，每个电台可独立地选择其服务时间。电台从接入点接收信标，以获得系统信息并向接入点指示该电台进入无调度APSD运行模式。在无调度APSD模式下运行的电台称为U-APSD电台。在上行链路上，U-APSD电台在有数据需要发送的任一时候发起传输。在接入点接收到U-APSD电台已经准备好接收数据的指示之前，在下行链路上，接入点为U-APSD电台缓存数据。不同于节电模式，接入点不向U-APSD电台提供关于缓存数据在接入点可用的任何指示。而是由U-APSD电台通过发送触发帧定期地开始服务期(SP)。这一触发帧指示接入点：U-APSD电台醒着，并准备好接收数据。接入点在服务期时向U-APSD电台发送缓存数据。从而，可由U-APSD电台控制并发起在上行链路和下行链路上的传输。U-APSD电台可选择在上行链路上发送数据或在下行链路上查询接入点数据的任何时间表。U-APSD电台不需要向接入点通知调度情况。无调度APSD可用于具有多个严格延迟需求的可预知流，并且对于周期性流(例如，VoIP)在上行链路和下行链路上的双向通信是很有效的。在这种情况下，U-APSD电台可在上行链路上发送数据并同时查询下行链路数据。 
图3描绘了无调度APSD模式下的运行。U-APSD电台有数据要在上行链路上发送，或想要查询来自接入点的下行链路数据。U-APSD电台选择服务开始时间Ts，并执行由IEEE 802.11e规定的增强型分布式信道接入(EDCA)过程，以接入无线介质。信道接入所花费的可变时间量TSTA取决于无线介质是否繁忙并取决于U-APSD电台的EDCA访问类型(AC)。一旦接入无线介质，U-APSD电台就发送触发帧，以启动服务期。这种触发帧可以是数据帧(例如，VoIP帧)、QoS空帧或其他具有触发帧指示的帧。 
接入点从U-APSD电台接收触发/数据帧，并在下行链路上向U-APSD电台发送Ack。这一Ack启动了服务期。接入点向U-APSD电台发送Ack的同时也向其发送数据(这在图3中未示出)。U-APSD电台利用来自接入点的响应(Ack或数据)来确认服务期的开始。在接入点终止服务期之前，或者在U-APSD电台接收到TIM设定为零的信标(表示没有为电台缓存的数据)之前，U-APSD电台在服务期保持为醒着的状态。接入点可能没有要准备发送到U-APSD电台的下行链路数据，因此只是发送Ack来确认触发帧的接收与否以及确认服务期的开始。随后，接入点在随后的下行链路数据帧中获得数据、进行信道接入并向U-APSD电台发送数据，如图3中所示。随后，U-APSD电台发送数据帧的Ack。接入点发送服务期结束(EOSP)位设为“1”的帧，来指示服务期的结束。在服务期的结尾，U-APSD电台回到睡眠状态。 
如图3中所示，对于无调度APSD来说，服务期：(1)在U-APSD电台发送触发帧的时候开始，(2)在接入点在下行链路帧中设定EOSP位时或发送下一个信标时结束。U-APSD电台决定服务期的开始，接入点决定服务期的结束。 
图2和3中的时间轴不是按比例描绘的。为了简单起见，图2和图3描绘的数据帧和Ack帧具有相等的持续时间。通常，这些帧具有不同的持续时间，每一帧的持续时间取决于要发送的数据量以及用于这一帧的数据速率。在IEEE 802.11文件中描绘了各种类型帧的格式。 
电台(例如，蜂窝电话132或笔记本电脑142)可以使用WLAN设备与WLAN 120进行通信，例如，进行VoIP呼叫或分组数据呼叫。电台也可以使用蓝牙设备与蓝牙装置(例如，耳机134或鼠标144)进行通信。例如，蜂窝电话132与WLAN 120交换VoIP分组，并可通过蓝牙将VoIP分组转发到耳机134。再举一例，笔记本电脑142可与WLAN 120交换分组数据，也可通过蓝牙与鼠标144交换数据。WLAN设备和蓝牙设备可以相互非常靠近，例如，位于电台中。因此，一个设备的传输对另一个设备造成干扰。 
本文描述使共处一区的WLAN设备和蓝牙设备能够高效运行的技术。一方面，电台确定蓝牙设备的活动，并确定蓝牙设备的空闲期。电台控制与接入点的数据交换，使其与蓝牙空闲期相符合，从而降低与蓝牙业务相冲突的可能性。 
蓝牙支持多种用于发送数据的分组类型。为同步面向连接(SCO)链路定义五种分组类型：HV1、HV2、HV3、DM1和DV，其中HV代表高质量语音，DM代表中等速率数据，DV代表数据语音。HV1、HV2以及HV3通常用于音频，其主要的不同在于分组的码速率。 
图4描述了蓝牙设备针对HV1、HV2和HV3的示例性传输。将蓝牙中的传输时间轴划分为多个时隙。每个时隙的持续时间为625微秒(μs)，并由一个27位主时钟(CLK)计数器来标识。偶数时隙是主设备(例如，电台)的发射(TX)时隙。奇数时隙是主设备的接收(RX)时隙，也是从属设备(例如，耳机或鼠标)的TX时隙。图4示出了主设备的时间轴。 
对于HV1的情况，使用1/3码率的前向纠错(FEC)码对具有80个信息位的分组进行编码，以生成240个编码的位，它们在三个连续的TX时隙中传输。对于HV2的情况，使用2/3码率的FEC码对具有160个信息位的分组进行编码，以生成240个编码的位，它们在三个(每隔一个)TX时隙中传输。对于HV3的情况，不对具有240个信息位的分组进行编码，这240个信息位是在三个(每隔两个)TX时隙中传输的。每个TX时隙中的传输占用时隙的前366μs。空闲时隙是不用于发射或接收的时隙。如图4中所示，HV1的TX时隙和RX时隙在每一个HV1周期(两个时隙)重复一遍， 且没有空闲时隙。HV2的TX时隙和RX时隙在每一个HV2周期(4个时隙)重复一遍，且每个HV2周期中存在两个空闲时隙。HV3的TX时隙和RX时隙在每一个HV3周期(6个时隙)重复一遍，并且每个HV3周期中存在四个空闲时隙。在空闲时隙中既不发送数据也不接收数据。 
一方面，蓝牙空闲期是根据来自蓝牙设备的状态信号确定的。蓝牙设备了解时隙时间划分、使用的分组类型以及发送和接收蓝牙业务的时间。蓝牙设备可产生优先级(PRI)线，其指示蓝牙设备希望优先使用无线介质。因此，PRI线可以指示蓝牙设备的发射和接收活动。 
图4描述了HV3的PRI线的例子。在这个例子中，在TX时隙的激活部分(或TX脉冲)期间以及RX时隙的激活部分(或RX脉冲)期间，将PRI线设置为逻辑高。在空闲时隙期间以及TX时隙和RX时隙的非激活部分期间，将PRI线设置为逻辑低。在另一例子中，将PRI线在整个TX时隙和RX时隙期间设置为逻辑高，在空闲时隙期间设置为逻辑低。 
电台根据PRI线确定蓝牙空闲期。每个蓝牙空闲期对应于从RX脉冲的结尾到下一个TX脉冲开始的时间段。对于HV3，每个蓝牙空闲期大约为2759μs(5×625-366＝2759)；对于HV2，每个蓝牙空闲期大约为1509μs(3×625-366＝1509)。电台可忽略邻近TX脉冲和PX脉冲之间的非激活期。这一期间的持续时间为259μs(625-366＝259)，并且很可能不足以用来接入无线介质和传送数据帧。 
另一方面，蓝牙空闲期是通过检测由蓝牙设备发送和/或接收的蓝牙传输确定的。由于蓝牙在不同的时隙中伪随机地跳频，所以，例如，通过将接收到的信号变换到频域并检查每个1MHz信道，在频域中进行检测。可以使用多种测量法，以便利用期望的确定性和时间精确性来确定蓝牙激活期和空闲期。该测量可以连续地(例如，每个HV3周期)或周期性地(例如，每隔一个或其他时间间隔)进行。 
一旦确定蓝牙空闲期，电台控制与接入点的数据交换，从而降低与蓝牙业务冲突的可能性。电台确保WLAN业务被限制在蓝牙空闲期内。电台通过使用IEEE 802.11中的任何节电模式并通过开发接入点的缓存能力来达到这一目的。本文描述的技术可用于IEEE 802.11中的节电模式、IEEE802.11e中的调度和无调度APSD模式以及其他模式。下文中将详细描述节 电模式和无调度APSD模式的技术。 
图5描绘了根据蓝牙业务活动控制WLAN运行的例子。图5示出了蓝牙设备使用HV3的情况。每个HV3周期包括一个蓝牙激活期和一个蓝牙空闲期。为了避免与蓝牙业务相冲突，WLAN业务将被限制在蓝牙空闲期内。 
图5还描述了电台和接入点的传输时间轴。最早开始时间是帧可由电台发送的最早时间，将其规定为发生在蓝牙空闲期开始时。最晚开始时间是帧可由电台发送的最晚时间。服务截止时间是接入点应该马上结束对电台的服务以避免与下一个蓝牙传输相冲突的时刻。服务期(SP)持续时间是服务期的持续时间。在下文中将定义最晚开始时间、服务截止时间和服务期持续时间。 
对于节电模式和无调度APSD模式而言，电台发起下行链路和/或上行链路上的数据传输。对于节电模式而言，电台执行CSMA/CA信道接入过程并确保无线介质对于分布式协调功能(DCF)帧间间距(DIFS)是空闲的。随后，电台在上行链路上向接入点发送PS轮询帧或数据帧。对于无调度APSD模式而言，电台执行EDCA信道接入过程，并确保无线介质对于仲裁帧间间距(AIFS)是空闲的。随后，电台在上行链路上向接入点发送触发帧或数据帧。电台和接入点在蓝牙空闲期时交换一个或多个数据帧。 
对于节电模式，电台确定发送PS轮询帧的时间，以根据以下各项在接入点获取缓存数据： 
·下行链路上的编解码器帧间距，例如，对于VoIP为10、20、40或60ms， 
·例如，如PRI线所指示的蓝牙活动， 
·蓝牙分组类型， 
·在接入点存在需要传输的数据， 
·在从接入点接收的最后的帧中设置还有数据位， 
·电台的播出缓冲器的状态，和/或 
·在接入点存在缓存数据，如信标中的TIM所指示的。在TIM中指示在接入点存在数据。对于VoIP而言，电台甚至能够在发送TIM之前猜测出存在尚未处理完的数据，例如，尽管输入VoIP数据可能是每20ms一次，但是可以每100ms发送一次TIM。
对于无调度APSD模式而言，电台可以根据以下各项确定发送触发帧的时间： 
●下行链路上的编解码器帧间距，例如，对于VoIP为10、20、40或60ms， 
●例如，如PRI线所指示的蓝牙活动， 
●蓝牙分组类型， 
●在电台存在需要传输的数据， 
●在从接入点接收到的最后的帧中设置还有数据位， 
●电台的播出缓冲器的状态，和/或 
●是否利用静音抑制为编解码器发送QoS空帧而不是发送数据。 
编码器/解码器(编解码器)帧间隔决定数据发送的周期。例如，VoIP呼叫的编解码器每10、20、40或60ms产生一个数据帧。对于其他周期性流，数据会以其他间隔进行发送。分组类型决定蓝牙空闲期的持续时间，例如，如图4中所示。播出缓冲器存储将要播放的数据。 
对于节电模式和无调度APSD模式而言，一般认为蓝牙空闲期的WLAN操作包括三个阶段：信道接入、起始和终止。这三个阶段中的每一个都可以采用多种方式来执行。 
在一种信道接入方案中，电台在蓝牙空闲期开始时(即图5中的时间T4)，开始信道接入过程。 
在另一种信道接入方案中，电台在蓝牙空闲期开始之前，开始信道接入过程。信道接入过程包括退避过程，在退避过程中，电台感测到空闲的无线介质。如果蓝牙设备先发射后接收(TX/RX)，如图5中所示，则电台在TX脉冲结束时(时间T2)或RX脉冲开始时(时间T3)，开始该退避过程，而不是等到蓝牙空闲期开始(时间T4)后再开始退避过程。如果信道接入过程在蓝牙空闲期开始之前完成，则电台将延迟其传输，直到蓝牙空闲期开始时(时间T4)为止。如果蓝牙设备先接收后发射(RX/TX)(这在图5中未示出)，则电台在RX脉冲结束时或在TX脉冲开始时，提早开始信道接入过程。然而，TX脉冲期间的任何蓝牙传输都会造成干扰，并削弱对空闲无线介质的检测能力。在任何情况下，这种方案都会使得电台提早发射信号。 
电台通常实现MAC服务接入点(SAP)，用于执行数据发送和接收的各种功能。MAC SAP包括下层MAC和上层MAC。下层MAC负责诸如帧发射和帧接收、对完整接收到的帧发送Ack、执行CSMA-CA信道接入以及重新发射未经确认的帧等等之类的一些特定任务。上层MAC可执行诸如序列编号、速率选择以及网络分配矢量(NAV)的设置等等之类的特定任务。上层MAC通常调用下层MAC来执行特定的任务，下层MAC通常尽可能快地执行所请求的任务。可定义各种函数来实现对WLAN传输的更多控制。这些函数可用于上层MAC和下层MAC之间的通信。也可将函数称为原语(primitive)、过程等等。 
可在下层MAC中定义函数BT_transmit(earliest_start，DATA)，来指示一完成信道接入过程，就发送DATA，但是不早于earliest_start时间。根据调用函数的时间或是其他参考时间来定义earliest_start时间。如果在RX脉冲开始时(时间T3)调用该函数，则earliest_start等于RX脉冲持续时间。如果在TX脉冲结束时(时间T2)调用该函数，则earliest_start等于一个时隙。 
一旦信道接入过程完成，并且如果在蓝牙空闲期中剩余足够多的时间，则电台向接入点发送PS轮询帧或触发帧，以便获取任何缓存数据和/或将数据发送到接入点。电台估计接入点及时发送缓存数据以避免与下一个蓝牙传输相冲突的可能性。这一估计是基于对从接入点到电台的过去传输的服务时间的测量结果做出的。STA也可以检查网络上的传输，以检测有多少个其他电台正在使用节电模式以及有多少个其他电台有活动数据需传输(活动数据传输会影响接入点的响应时间)。对于节电模式而言，电台能控制发送PS轮询帧的时间，但是不能控制接入点用数据帧做出响应的时间。电台使得关于PS轮询帧开始时间的统计量与接入点在蓝牙空闲期结束之前发送数据帧的可能性相互关联。对于无调度APSD模式而言，电台起动服务期，而接入点终止服务期。电台使得关于服务期开始时间的统计量与接入点在蓝牙空闲期结束前服务电台的可能性相互关联。 
对于这两种模式而言，电台会考虑接入点在下行链路上用数据帧对PS轮询帧或触发帧做出响应所花费的时间。电台也会考虑WLAN中的业务负载。如果需要的话，电台将推迟PS轮询帧或触发帧的传输，直到下一个蓝 牙空闲期。例如，接入点可以每20ms或大约每五个HV3周期接收电台的一个语音分组。因此，电台不需要在每个HV3周期中与接入点交换数据。电台每20ms醒来一次，以触发/轮询接入点，以便获取缓存数据。如果在给定的蓝牙空闲期中没有足够多的剩余时间，则电台一直等到下一个蓝牙空闲期，以便获取缓存数据。对于这两种模式而言，目标是确保接入点能够以很高的可能性在蓝牙空闲期内完成其传输。 
可定义函数BT_transmit(DATA，latest_start)，以便指示：一完成信道接入过程就发送DATA，但是不晚于latest_start时间。根据调用函数的时间或其他参考时间来定义latest_start时间。也可将latest_start定义为距离蓝牙空闲期结束的预定时间段。这一预定时间段可以是一个蓝牙时隙(例如，对于HV2而言)、两个时隙(例如，对于HV3而言)或一些其他持续时间。在图5所示的例子中，如果在RX脉冲开始时(T3)调用函数，则latest_start等于三个时隙。 
可定义函数BT_transmit(earliest_start，DATA，latest_start)，以指示：一完成信道接入过程就发送DATA，但是不早于earliest_start时间，也不晚于latest_start时间。如果在无线介质上的传输没有在latest_start时间开始，则该传输终止。 
对于节电模式和无调度APSD模式而言，接入点对来自电台的PS轮询帧或触发帧做出响应所花费的时间量是可变的。这一可变的响应时间造成从接入点传输的数据与下一个蓝牙传输相冲突。可定义函数BT_transmit(DATA，serving_deadline)。serving_deadline表示接入点向电台发送数据帧的最晚时间。根据调用函数的时间、发送PS轮询帧或触发帧的时间或其他参考时间来定义serving_deadline。在PS轮询帧或触发帧中向接入点发送serving_deadline。serving_deadline也可用于在电台和接入点之间进行整体相关，从而不用在每一个PS轮询帧或触发帧中发送该serving_deadline。 
对于无调度APSD模式而言，电台起动服务期，而接入点终止服务期。可使用各种机制，以使电台能够通知接入点：应该在蓝牙空闲期即将过去时终止服务期，从而接入点就不会发起数据传输，以免与下一个蓝牙传输相冲突。目前，服务期持续时间以帧为单位进行传送，范围为2到6帧。由于帧的数量并不限定时间范围，所以这种定义服务期持续时间的方式可 能是不恰当的。 
可定义函数BT_transmit(DATA，SP_duration)。SP_duration表示服务期的持续时间，其可以根据调用函数的时间、发送触发帧的时间或其他参考时间来定义。在服务期终止之后，接入点不再发射帧。在图5中所示的例子中，如果根据调用函数的时间来定义SP_duration，并且，如果在RX脉冲开始时(T3)调用该函数，则可将SP_duration设定为仅小于5个时隙的值。将SP_duration在触发帧中发送给接入点。SP_duration也可用于在电台和接入点之间进行整体相关，从而不需要在每个触发帧中发送该SP_duration。为了避免与蓝牙传输相冲突，在服务期终止之后，接入点不再发射帧。 
通常，可利用各种参数来控制WLAN传输，以避免其与蓝牙传输相冲突。这些参数包括： 
·earliest_start-电台发射帧的最早时间， 
·latest_start-电台发射帧的最晚时间， 
·serving_deadline-接入点发射帧的最晚时间， 
·latest_end-来自接入点的帧结束的最晚时间， 
·SP_duration-无调度APSD模式的服务期持续时间。serving_deadline表示帧开始的最晚时间，且不考虑帧持续时间。latest_end表示帧结束的最晚时间，且考虑帧持续时间。 
也可以定义并使用其他参数。一些参数(例如，earliest_start和latest_start)可应用于电台。另一些参数(例如，latest_end、serving_deadline和SP_duration)可应用于接入点，并可进行设置或以信号形式发送。将每个参数都设定为适当的值，以便降低WLAN和蓝牙之间发生冲突的可能性。根据蓝牙空闲期的持续时间，这些参数可具有不同的值，蓝牙空闲期的持续时间取决于蓝牙设备使用的分组类型和/或其他因素。 
也可以定义具有不同参数组合的各种函数。例如，可定义下面的各函数： 
·BT_transmit(earliest_start，DATA)， 
·BT_transmit(earliest_start，DATA，latest_start)， 
·BT_transmit(earliest_start，DATA，latest_start，serving_deadline)，
·BT_transmit(earliest_start，DATA，latest_start，SP_duration)， 
·BT_transmit(earliest_start，DATA，latest_end)。 
也可以定义并使用其他函数。每个函数中的各参数决定在蓝牙空闲期时如何发送(或者可能不发送)DATA。 
图6描绘了由电台执行的支持共处一区的蓝牙和WLAN的过程600。电台确定蓝牙设备的空闲期(方框610)。这一确定过程是根据状态信号、对包括蓝牙设备传输的接收信号的测量结果等等做出的，该状态信息表示蓝牙设备的发射期和接收期。在蓝牙设备的空闲期，电台与WLAN中的接入点相通信(方框620)。 
电台可在所有空闲期或仅在一些空闲期与接入点相通信。电台根据至少一个条件来判断是否在给定的空闲期内与接入点相通信，这些条件涉及数据周期(例如，编解码器帧间隔)、在接入点处存在指向电台的数据、在电台处存在要发送到接入点的数据或上述的结合。 
图7描绘了电台执行的过程620a。过程620a是图6中方框620的一个例子。电台在节电模式下与接入点协作(方框710)。在蓝牙设备的空闲期，电台向接入点发送轮询帧(例如，PS轮询帧)(方框712)。在空闲期，电台从接入点获取缓存数据(方框714)。 
图8描绘了电台执行的过程620b。过程620b是图6中方框620的另一个例子。电台在无调度APSD模式下与接入点协作(方框810)。在蓝牙设备的空闲期，电台向接入点发送触发帧，以开始服务期(方框812)。在服务期时，电台与接入点交换数据(方框814)。电台向接入点发送服务期持续时间，该服务器持续时间是根据空闲期的终点选择的。 
电台在蓝牙空闲期执行信道接入过程，并且在完成信道接入过程之后，电台在空闲期的剩余时间与接入点相通信。如果在空闲期开始之前完成信道接入过程，则电台延迟向接入点发送帧，直到蓝牙空闲期开始为止。在空闲期的最晚开始时间之后，电台不向接入点发送帧，从而避免接入点业务与蓝牙业务之间可能发生的冲突。电台向接入点发送服务截止时间，其表示接入点向电台发送帧的最晚时间。电台利用发信号的方法(这种方法只使用一次)将蓝牙干扰的存在、持续时间和周期以信号形式发送给接入点。
图9示出了接入点122和电台132的框图。在下行链路上，在接入点122处，TX数据处理器912从数据源910接收为其服务的电台的业务数据，并从控制器/处理器920接收控制信息(例如，TIM)。TX数据处理器912对每个电台的数据进行处理(例如，编码、交织、调制和加扰)，对控制信息进行处理并生成数据码片。发射机(TMTR)914对数据码片进行处理(例如，转化为模拟、放大、滤波和上变频)并产生下行链路信号，下行链路信号是从天线916发射到电台的。 
在电台132处，天线952从接入点122和其他蓝牙装置接收下行链路信号，并将接收的信号提供给WLAN设备960和蓝牙设备970。在WLAN设备960中，接收机(RCVR)962对接收到的信号进行处理并提供抽样。数据处理器966对这些抽样进行处理(例如，解扰、解调、解交织和解码)，将解码后的数据提供给数据宿980，并将控制信息提供给控制器/处理器990。控制单元968管理接收机962、发射机964和数据处理器966的运行。 
在上行链路上，在电台132处，数据处理器966从数据源982接收业务数据，并从控制器/处理器990接收控制信息(例如，latest_end、serving_deadline和/或SP_duration)。数据处理器966对业务数据和控制信息进行处理，并生成数据码片。发射机964对数据码片进行处理，并产生上行链路信号，上行链路信号是从天线952发射到接入点122的。在接入点122处，天线916从电台132和其他电台接收上行链路信号。接收机930对来自天线916的接收信号进行处理，并提供抽样。RX数据处理器932对这些抽样进行处理，并向数据宿934提供每个电台的解码后的数据，还向控制器/处理器920提供控制信息。 
在电台132处，蓝牙设备970与诸如耳机134之类的蓝牙装置相通信。在蓝牙设备970中，接收机972对接收到的信号进行处理，并提供抽样，发射机974对数据码片进行处理并产生上行链路信号，数据处理器976为蓝牙的发射和接收执行数据处理，控制单元978管理接收机972、发射机974和数据处理器976的运行。控制单元978产生并提供PRI信号，该PRI信号指示蓝牙设备970的发射期和接收期。 
控制器/处理器920和990分别管理接入点122和电台132的运行。控制器/处理器920和990可执行图6中的过程600、图7中的过程700、图8 中的过程800和/或其他过程。存储器922和992分别存储接入点122和电台132的数据和程序代码。调度器924执行电台的调度。 
为了清楚起见，本申请具体描述了WLAN和蓝牙技术。这些技术可用于其他系统和通信协议。例如，这些技术可用于其他WPAN、WLAN和WWAN通信协议。电台132包括支持任意多个通信协议的任意多个设备。例如，电台132可包括GSM设备、CDMA设备、蓝牙设备、WLAN设备、红外线设备等等。这些设备可在相同的频带上或不同的频带上运行。各个设备均可以是硬件、软件、固件或它们的结合。对这些设备的发射和接收的协调使得利用所有支持的通信协议同时进行通信，并减轻干扰和数据丢失。通过以下方式避免各通信协议的不同设备之间的冲突：(1)在一个设备进行接收的同时不向另一个设备发射信号，(2)不同时向多个设备发射信号，(3)多个设备不同时进行接收。这些目的可用上述方式达到。所支持的各通信协议可使用时分复用(TDM)，并可通过在一个设备空闲时与另一个设备相通信来避免冲突。 
应该理解的是，上述过程中步骤的特定次序或层次只是示例性方法的一个例子。应该理解的是，根据设计要求，在不超出本发明的范围的情况下，可重新排列过程中各步骤的特定次序或层次。方法权利要求呈现了示例次序中各步骤的要素，但并不受限于呈现出的特定次序或层次。 
本领域的普通技术人员应当理解，可使用多种不同的术语和方法表示信息和信号。例如，在全文中引用的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和码片可以通过电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或以上各项的结合来表示。 
本领域普通技术人员还应当认识到，与这里描述的各方面相结合描述的各种说明性逻辑框图、模块、电路和算法步骤可以实现为电子硬件、计算机软件或两者的结合。为了清楚地说明硬件和软件的可交换性，上文中描述了各种说明性的元件、框图、模块、电路和步骤(通常按照他们的功能进行描述)。根据整个系统的特定应用和设计约束条件来判断这种功能实现为硬件还是软件。对于每个特定应用，本领域普通技术人员可以采用各种方式实现上述的功能，但是这些实施结果不应理解为脱离本发明的范围。 
结合本发明的各方面描述的各种说明性的逻辑框图、模块和电路可以 使用设计为执行本文描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑电路、离散硬件元件或上述各项的任意结合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但是，作为另一种选择，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微处理器或状态机。处理器也可以实现为多个计算设备的结合，例如DSP和微处理器的结合、多个微处理器、与DSP核结合的一个或多个微处理器，或任何其他这种结构。 
结合本申请的各方面描述的方法和算法的各步骤可以直接实现为硬件、由处理器执行的软件模块，或者两者的结合。软件模块可以存在于以下各项中：RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动硬盘、CD-ROM、或本领域公知的任何其他存储介质形式。示例性存储介质与处理器相耦合，从而处理器从存储介质读取信息并将信息写入存储介质。作为另一种选择，存储介质可以集成到处理器中。处理器和存储介质可以存在于ASIC中。ASIC可存在于用户终端中。作为另一种选择，处理器和存储介质可以作为分立元件存在于用户终端中。 
上文中关于本发明的描述可以使本领域的任何普通技术人员能够制造或使用本发明。对于本领域的普通技术人员而言，在不背离本发明的精神和范围的情况下，本发明的各种修改都是显而易见的，而且，本文定义的一般规定可以应用到其他设计和实现中。因此，本文不试图对这里描绘的各个方面和特征的进行限制，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

Claims (34)

1.一种用于通信的装置，包括：
用于确定蓝牙设备的空闲期的模块，以及
用于在所述蓝牙设备的所述空闲期与无线局域网(WLAN)中的接入点相通信的模块，其中，用于与所述接入点相通信的模块包括：用于判断在所述蓝牙设备的空闲期中是否剩余足够的时间来完成与所述接入点的数据交换的模块，以及用于如果在所述空闲期中剩余所述足够的时间就向所述接入点发送帧的模块。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，用于确定所述蓝牙设备的所述空闲期的模块包括：
用于接收状态信号的模块，所述状态信号用于指示所述蓝牙设备的发射期和接收期，以及
用于根据所述状态信号确定所述蓝牙设备的所述空闲期的模块。
3.根据权利要求1所述的装置，还包括：
用于获得包含针对所述蓝牙设备的传输在内的接收信号的测量结果的模块，以及
用于根据所述测量结果确定所述蓝牙设备的所述空闲期的模块。
4.根据权利要求1所述的装置，还包括：
用于根据所述蓝牙设备使用的分组类型，确定所述蓝牙设备的所述空闲期的模块。
5.根据权利要求1所述的装置，还包括：
用于向所述接入点传达所述蓝牙设备的空闲期和激活期的模块。
6.根据权利要求1所述的装置，还包括：
用于使用节电模式，以获得对所述接入点的数据传送时间的控制的模 块，
用于在所述蓝牙设备的所述空闲期，由所述接入点发起数据传送的模块，以及
用于在所述蓝牙设备的激活期，避免由所述接入点发起数据传送的模块。
7.根据权利要求1所述的装置，还包括：
用于在所述蓝牙设备的空闲期向所述接入点发送轮询帧的模块，以及
用于在所述空闲期从所述接入点获取缓存数据的模块。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，用于与所述接入点相通信的模块还包括：
用于在节电(PS)模式下与所述接入点协作的模块，
用于在所述蓝牙设备的空闲期向所述接入点发送PS轮询帧的模块，以及
用于在所述空闲期从所述接入点获取缓存数据的模块。
9.根据权利要求1所述的装置，还包括：
用于在所述蓝牙设备的空闲期开始与所述接入点的无调度服务期的装置，以及
用于在所述无调度服务期与所述接入点交换数据的装置。
10.根据权利要求1所述的装置，用于与所述接入点相通信的模块还包括：
用于在无调度自动节电传送(APSD)模式下与所述接入点协作的模块，
用于在所述蓝牙设备的空闲期向所述接入点发送触发帧，以开始无调度服务期的模块，以及
用于在所述无调度服务期与所述接入点交换数据的模块。
11.根据权利要求1所述的装置，还包括： 
用于判断是否满足所述蓝牙设备的空闲期的至少一个条件的模块，以及
用于如果满足至少一个条件，则在所述空闲期与所述接入点相通信的模块。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述至少一个条件涉及数据周期、在所述接入点处存在所述装置的数据、在所述装置处存在要发送到所述接入点的数据、还存在数据要从所述接入点发送到所述装置、所述蓝牙设备使用的分组类型、所述蓝牙设备的活动或上述的结合。
13.根据权利要求1所述的装置，还包括：
用于在所述蓝牙设备的空闲期开始时或开始之后执行信道接入过程的模块，以及
用于在所述信道接入过程完成后，在所述空闲期的剩余时间与所述接入点相通信的模块。
14.根据权利要求1所述的装置，用于与所述接入点相通信的模块还包括：
用于在所述蓝牙设备的空闲期开始之前执行信道接入过程的模块，
用于如果所述信道接入过程在所述空闲期开始之前完成，则延迟向所述接入点发送帧，直到所述空闲期开始为止的模块，以及
用于在所述空闲期的剩余时间与所述接入点相通信的模块。
15.根据权利要求1所述的装置，还包括：
用于当所述蓝牙设备的空闲期中没有足够的剩余时间来确保能够完成与所述接入点的数据交换时，避免向所述接入点发送帧的模块。
16.根据权利要求15所述的装置，还包括：
用于根据链路数据速率、应用数据速率、链路分组错误率、对所述接入点的周转时间和服务策略收集的统计量或上述的结合的函数来确定最晚 开始时间的模块。
17.根据权利要求1所述的装置，还包括：
用于如果所述蓝牙设备的空闲期中没有足够的剩余时间来完成与所述接入点的数据交换，则避免向所述接入点发送帧的模块。
18.根据权利要求1所述的装置，还包括：
用于向所述接入点发送服务截止时间的模块，所述服务截止时间指示从接入点向所述装置发送帧的最晚时间。
19.根据权利要求1所述的装置，还包括：
用于向所述接入点发送用于指示所述蓝牙设备的活动的信息的模块，所述信息用于所述装置和所述接入点之间的流的剩余持续时间。
20.根据权利要求9所述的装置，还包括：
用于向所述接入点发送服务期持续时间的模块，该服务期持续时间是根据所述空闲期的终点来选择的。
21.一种用于通信的方法，包括：
确定蓝牙设备的空闲期；以及
在所述蓝牙设备的所述空闲期与无线局域网(WLAN)中的接入点相通信，其中，与所述接入点相通信包括：判断在所述蓝牙设备的空闲期中是否剩余足够的时间来完成与所述接入点的数据交换，以及如果在所述空闲期中剩余所述足够的时间就向所述接入点发送帧。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，确定所述蓝牙设备的所述空闲期包括：
接收状态信号，所述状态信号用于指示所述蓝牙设备的发射期和接收期，以及
根据所述状态信号确定所述蓝牙设备的所述空闲期。 
23.根据权利要求21所述的方法，其中，与所述接入点相通信还包括：
在节电(PS)模式下与所述接入点协作，
在所述蓝牙设备的空闲期向所述接入点发送PS轮询帧，以及
在所述空闲期从所述接入点获取缓存数据。
24.根据权利要求21所述的方法，其中，与所述接入点相通信还包括：
在无调度自动节电传送(APSD)模式下与所述接入点协作，
在所述蓝牙设备的空闲期向所述接入点发送触发帧，以开始无调度服务期，以及
在所述无调度服务期与所述接入点交换数据。
25.根据权利要求21所述的方法，其中，与所述接入点相通信还包括：
用于在所述蓝牙设备的空闲期开始之前执行信道接入过程，
用于如果所述信道接入过程在所述空闲期开始之前完成，则延迟向所述接入点发送帧，直到所述空闲期开始为止，以及
用于在所述空闲期的剩余时间与所述接入点相通信。
26.一种用于通信的装置，包括：
用于接收信息的模块，该信息指示电台处的干扰方无线电设备的活动，
用于根据接收到的信息确定所述干扰方无线电设备的空闲期的模块，以及
用于在所述干扰方无线电设备的所述空闲期与所述电台相通信的模块，其中，所述电台还配置为：判断在所述干扰方无线电设备的空闲期中是否剩余足够的时间来完成与所述装置的数据交换，以及如果在所述空闲期中剩余所述足够的时间就向所述装置发送帧。
27.根据权利要求26所述的装置，其中，所述干扰方无线电设备为蓝牙设备、全球移动通信系统(GSM)设备或无线局域网(WLAN)设备。 
28.根据权利要求26所述的装置，还包括：用于接收由所述电台发送的轮询帧或触发帧中的信息的模块。
29.根据权利要求26所述的装置，还包括：
用于接收由所述电台以信号形式发送的信息的模块，以及
用于根据接收到的信息，针对所述电台和所述装置之间的流的剩余持续时间，确定所述干扰方无线电设备的空闲期的模块。
30.根据权利要求26所述的装置，其中，所接收到的信息包括服务截止时间，所述服务截止时间指示从所述装置向所述电台发送帧的最晚时间，并且其中所述装置还包括用于在所述服务截止时间之后避免向所述电台提供服务的模块。
31.一种用于通信的装置，包括：
用于确定根据第一通信协议运行的第一设备的空闲期的模块，
用于将所述第一设备的所述空闲期传达给第二设备的模块，以及
用于在所述第一设备的所述空闲期，使所述第二设备根据第二通信协议进行通信的模块，其中，所述装置还包括：用于判断在所述第一设备的空闲期中是否剩余足够的时间来完成与所述第二设备的数据交换的模块，以及用于如果在所述空闲期中剩余所述足够的时间就向所述第二设备发送帧的模块。
32.根据权利要求31所述的装置，其中，所述第一设备为蓝牙设备，所述第二设备为无线局域网(WLAN)设备。
33.根据权利要求31所述的装置，其中，所述第一设备为全球移动通信系统(GSM)设备，所述第二设备为无线局域网(WLAN)设备。
34.根据权利要求31所述的装置，其中，所述第一和第二通信协议使 用时分复用(TDM)。 
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