CN101543007A - 用于长距离无线通信的虚拟短距离接口 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种涉及属于限定集合的至少一个设备在内的方法，在所述限定集合中多个设备互相通信。该方法包括：根据第一协议对第一信息进行编码，以通过在所述限定集合中的多个设备中至少两个设备之间的至少一个第一空中接口来传输。该方法还包括形成第二信息以根据第二协议来传输。第二信息包括第一信息。该方法还包括根据第二协议通过第二空中接口来传输第二信息。

Description

用于长距离无线通信的虚拟短距离接口
技术领域
本发明总体上涉及通信系统，更具体地，涉及无线通信系统。
背景技术
短距离空中接口已发展为支持典型地保持彼此相对接近的设备之间的通信。蓝牙短距离空中接口支持分离达到大约100米距离的设备之间的无线通信。例如，蓝牙支持根据传输功率(transmission power)和设备间距(device separation)而区分的至少三种不同类型的通信：类型3支持针对达到大约3.3英尺(1米)距离的大约1毫瓦的传输功率，类型2支持针对达到33英尺(10米)距离的大约10毫瓦的传输功率，类型1支持针对达到大约328英尺(100米)距离的大约100毫瓦的传输功率。蓝牙已经被实现于包括键盘、计算机鼠标、头戴式耳机(headphone)、耳塞式耳机(earpiece)和其他外围设备、以及蜂窝电话、智能电话、个人数字助理、笔记本电脑、台式计算机等等在内的多种设备中。
短距离空中接口具有许多优于长距离空中接口(如，用于蜂窝语音和/或数据通信的射频空中接口)的优点。例如，与用于长距离空中接口的相应设备相比，发射机典型地需要实质上更小的功率并且接收机可能更不敏感。然而，短距离空中接口也具有许多缺点。例如，与可用于通过长距离空中接口进行通信的距离相比，诸如蓝牙之类的短距离空中接口几乎通过定义被限制为支持在短得多的距离上进行通信。至少部分地，由于诸如蓝牙之类的短距离空中接口的距离限制，使得通过短距离空中接口的通信典型地并不被诸如通用移动电信系统(UMTS)无线通信系统中的核心网络的网络(所支持。因此，实现短距离空中接口的设备并不能采用大多数已有的(和未来的)网络基础设施。
发明内容
本发明旨在解决前述一个或更多个问题所造成的影响。以下给出了本发明的简要概括，以便提供对本发明某些方面的基本理解。该概括并非本发明的详尽综述。意图并不在于标识本发明的关键或重要元素或描绘本发明的范围。唯一的目的是，给出简化形式的某些构思作为随后讨论的更为详细描述的开篇。
在本发明的一个实施例中，提供了一种方法，所述方法涉及至少一个设备属于限定集合，在所述限定集合中的多个设备互相进行通信。所述方法包括：根据第一协议对第一信息进行编码，以通过在所述限定集合中的多个设备当中至少两个设备之间的至少一个第一空中接口进行传输。该方法还包括：形成第二信息以根据第二协议进行传输。第二信息包括第一信息。所述方法还包括根据第二协议通过第二空中接口来传输第二信息。
在本发明的另一实施例中，提供了一种方法，所述方法涉及至少一个设备属于限定集合，在所述限定集合中的多个设备互相进行通信。所述方法包括：获取根据第一协议通过第一空中接口而传输的第一信息。第一信息包括第二信息，其中，根据第二协议对所述第二信息进行编码，以通过在所述限定的集合中的多个设备当中至少两个设备之间的至少一个第二空中接口来进行传输。所述方法还包括从第一信息中提取第二信息。
附图说明
可以结合附图参考以下描述来理解本发明，其中相似的参考数字标识相似的元素，在附图中：
图1概念上示出了根据本发明的无线通信系统的第一示例实施例；
图2概念上示出了根据本发明的无线通信系统的第二示例实施例；以及
图3概念上示出了根据本发明的无线通信系统的第三示例实施例。
尽管本发明易于进行各种修改和形式替换，然而在附图中以示例的方式示出了本发明的具体实施例，并且在本文对本发明的具体实施例进行详细描述。然而，应理解，本文对具体实施例的描述并不旨在将本发明限制于所公开的具体形式，而相反，本发明旨在覆盖落入如所附权利要求所限定的本发明的范围之内的所有修改、等同物、以及可选方案。
具体实施方式
以下描述了本发明的说明性实施例。为了清楚起见，并未在本说明书中描述实际实现方式的所有特征。当然在任何这样的实际实施例的发展中将可以认识到，需要进行许多实现方式特定的(implementation-specific)判决，以实现开发者的特定目的，例如服从系统相关的或商务相关的约束，所述目的将根据不同实现方式而不同。此外，将认识到，这样的开发工作可能是复杂并耗时的，可尽管如此却将是得益于本公开的本领域技术人员所例行的任务。
以软件、算法、以及对计算机存储器内比特数据的操作的符号表示的形式给出了本发明的部分以及相应的详细描述。通过这些描述和表示，本领域技术人员可以将他们工作的实质传达给本领域其他技术人员。作为本文所使用并通常所使用的术语，算法是得到预期结果的自相一致的(self-consistent)步骤序列。所述步骤是需要对物理量进行物理处理的步骤。通常，尽管不一定如此，然而这些量可以采用能够被存储、传递、组合、比较以及另外的其他处理的光、电或磁信号的形式。原则上出于共同使用的原因有时将这些信号称作比特、值、元素、符号、字符、术语、数字等等已经被证实是方便的。
然而应清楚，所有这些和类似的术语将与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便标记。除非特别陈述不同，或如根据讨论将显而易见的，诸如“处理”或“演算”或“计算”或“确定”或“显示”等术语是指计算机系统或类似电子计算设备的动作或处理，所述动作或处理对计算机系统的寄存器或存储器内表示物理、电子的量的数据进行处理并转换成计算机系统存储器或寄存器或其他这样的信息存储、传输或显示设备内类似地表示物理量的其他数据。
还应注意的是，典型地在某种形式的程序存储介质上对本发明的软件实现方面进行编码，或在某种类型的传输介质上实现本发明的软件实现方面。程序存储介质可以是磁的(例如，软盘或硬盘)或光的(例如，光盘只读存储器，或“CD ROM”)，并且可以是只读的或随机存取的。类似地，传输介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤、或现有技术已知的其他合适传输介质。本发明不受任何给出的实现方式的这些方面的限制。
现在将参考附图对本发明加以描述。出于说明目的，并且为了不以本领域技术人员公知的细节来使本发明晦涩难懂，在图中示意性地描述了不同的结构、系统以及设备。然而，包含了附图以对本发明的说明性示例进行描述和说明。本文所使用的词语或短语将被理解和解释为具有与本领域相关技术人员对这些词语和短语的理解相一致的含义。本文对术语和短语的一贯使用不旨在意味着对所述术语或短语的特殊定义，即，与本领域技术人员所理解的普通或一贯含义不同的定义。这样，术语或短语旨在具有特殊含义，即，本领域技术人员所理解的含义以外的含义，这样的特殊定义将在说明书中以一种直接且明确提供术语或短语的特殊定义的定义方式而得以清楚的阐述。
图1概念上示出了无线通信系统100的第一示例实施例。在所示实施例中，无线通信系统100包括核心网络105，所述核心网络105支持通过长距离空中接口110、115进行通信。长距离空中接口典型地能够在长距离上交换信号。例如，根据UMTS标准和/或协议进行操作的长距离空中接口可以允许在达到大约10km的距离上进行通信。对于另一示例，根据WiMAX标准和/或协议进行操作的长距离空中接口可以允许在超过20km的距离上进行通信。网络105还可以虚拟地支持任何数目的长距离空中接口110、115，不需要对网络105所支持的长距离空中接口的数目以及使用这些接口的具体设备加以限定。相应地，能够通过长距离空中接口110 115来进行通信的任何设备都可以接入网络105。示例性长距离空中接口包括但不限于由以下项目当中的一项或更多项来定义的标准和/或协议所支持的射频接口，所述项目如下：通用移动电信系统(UMTS)、码分多址(CDMA，CDMA2000)、全球移动通信系统(GSM)、WiMAX等等。
无线通信系统100的第一实施例还包括一个或更多个移动单元120(1-3)。索引(1-3)可以用于指示独立的移动单元120(1-3)或其子集。然而，当一同提到这些移动单元120时可以去掉这些索引。这种约定还可以应用于附图中由数字以及一个或更多个有区别的索引来指示的其他元素。示例性移动单元包括但不限于，蜂窝电话、个人数字助理、智能电话、文本消息收发(text messaging)设备、寻呼机、全球定位系统(GPS)设备、网络接口卡、笔记本电脑、以及台式机。尽管在图1描述了三个移动单元120，然而得益于本公开的本领域技术人员应认识到，本发明不限于任何特定数目的移动单元120。
移动单元120被配置为，使用用于在限定集合(defined set)中的移动单元120之间建立空中接口的一个或更多个协议，来与限定集合中的其他移动单元120(或其他设备)进行通信。针对限定的设备集合的这些类型通信协议已经发展为在受约束的环境(如建筑内部)中提供可靠的高质量通信网络。例如，蓝牙标准一般用于实现具有限定的成员设备集合的短距离无线网络，这种短距离无线网络有时还被称作微微网(piconet)。具有蓝牙功能的设备使用跳频技术在大约2.4GHZ的工业、科学、以及医学(ISM)频带通过空中接口或无线通信链路来传输数据和/或语音。部分地由于蓝牙标准的跳频特征，使得根据蓝牙标准而形成的通信链路具有在存在干扰的情况下保持链路质量的合理时机。蓝牙标准是本领域技术人员所公知的，因此为了清楚起见，本文将仅对与本发明相关的蓝牙标准的那些方面进行论述。
在所示的实施例中，移动单元120包括蓝牙接口125，所述蓝牙接口125用于与关联微微网内的其他移动单元120进行通信。例如，移动单元120(1-2)可以形成微微网，从而可以通过经由空中接口130来传输已经根据蓝牙协议而编码的信号，来进行通信。移动单元120(1-2)还可以与微微网内的其他设备进行通信。例如，移动单元120(2)可以使用蓝牙接口125(2)来建立与无线耳塞式耳机(未示出)的无线通信链路。然而，本发明不限于蓝牙接口125。在可选实施例中，可以在本发明中实现用于与限定的设备集合进行通信的其他接口125，例如由IEEE 802标准或协议定义的接口。
移动单元120还包括虚拟蓝牙接口135，所述虚拟蓝牙接口135使移动单元120可以通过根据长距离协议(如UMTS、GSM、WiMAX等)进行操作的空中接口来交换根据蓝牙协议而编码的信息。可以使用硬件、固件、软件、或其任何组合来实现虚拟蓝牙接口135。此外，得益于本公开的本领域技术人员应认识到，在可选实施例中，移动单元120可以包括其他虚拟接口，所述其他虚拟接口用于通过根据长距离协议进行操作的空中接口来交换根据其他限定集合协议(defined-setprotocol)而编码的信息。虚拟蓝牙接口135可以获取或接收根据蓝牙协议而编码的信息。例如，可以通过传统的蓝牙接口125将根据蓝牙协议而编码的信息提供给虚拟蓝牙接口135。可选地，虚拟蓝牙接口135可以接收并非根据蓝牙协议而编码的信息，并然后根据蓝牙协议来对该信息进行编码。在一个实施例中，可以通过提供附加安全性的防火墙140将虚拟蓝牙接口135与传统蓝牙接口125分离。
然后虚拟蓝牙接口135可以使用蓝牙编码(Bluetooth-encoded)信息来形成可以通过长距离空中接口110、115来传输的信号或信息。在一个实施例中，虚拟蓝牙接口135可以将蓝牙编码信息封装在一个或更多个分组的本体中，所述一个或更多个分组是根据一个或更多个长距离空中接口协议而形成的。然后可以通过长距离空中接口110、115将根据长距离空中接口协议而编码的信息(例如，包括蓝牙编码信息的一个或更多个分组)传输至网络105。例如，移动单元120(3)可以使用虚拟蓝牙接口135(3)将包括蓝牙编码信息的分组通过空中接口115传输至网络105，然后通过空中接口110传输至移动单元120(2)。
虚拟蓝牙接口135可以接收已经根据关联长距离空中接口协议通过长距离空中接口110、115而传输的信号和/或信息。所接收的信号和/或信息可以包括根据蓝牙协议(或某种其他限定集合协议)而编码的信息，因此虚拟蓝牙接口135被配置为从根据长距离空中接口协议而编码的信号和/或信息中提取蓝牙编码信息。例如，蓝牙编码信息可以包括在根据长距离空中接口协议而传输的分组中。相应地，虚拟蓝牙接口135可以对分组进行解码并跳开(trip off)与长距离空中接口协议相关联的任何报头，以提取蓝牙编码信息。然后可以根据蓝牙协议对该信息进行解码和/或将该信息提供给移动单元120所支持的其他应用。例如，移动单元120(2)可以通过空中接口110来接收包括蓝牙编码信息的分组。然后可以通过虚拟蓝牙接口135(2)来提取蓝牙编码信息，并将所述蓝牙编码信息提供给蓝牙接口125(2)，所述蓝牙接口125(2)然后将该信息通过空中接口130提供给移动单元120(1)。
实现虚拟蓝牙接口135(或针对其他限定集合协议的其他虚拟接口)使得移动单元120能够克服与传统限定集合协议相关联的距离约束。例如，在所示实施例中，使用虚拟蓝牙接口135(2-3)来支持经由网络105的蓝牙通信可以使所有移动单元120都包含于单个限定集合或微微网中。因此，可以向遍及任何地理区域而分布的、允许经由长距离空中接口接入网络105的移动单元120提供蓝牙服务。移动单元120还可以用作其他蓝牙设备的调制解调器，所述其他蓝牙设备分布于由网络105所服务的地理区域中。例如，移动电话120中的蓝牙应用可以经由网络105向远离移动电话120的蓝牙GPS-鼠标(GPS-mouse)发出“电话呼叫”。这种长距离功能使公司能够提供多种数据收集服务。例如，公司可以使用长距离蓝牙功能来实现：驱动测试的在线跟踪、从“RF-接口”覆盖区域(例如，UMTS、CDMA、以及GSM)远程地收集快速控制许可(fleet control license)、或其他蓝牙服务。
图2概念上示出了无线通信系统200的第二示例实施例。在第二示例实施例中，系统200包括一个或更多个移动单元205(在图2中仅示出一个)。移动单元205被配置为使用用于在所述限定集合中的设备之间建立空中接口的一个或更多个协议与在限定集合中的其他设备进行通信。在所示实施例中，移动单元205包括蓝牙接口210，所述蓝牙接口210用于与关联的微微网220内的设备215(1-3)进行通信。例如，移动单元205可以使用蓝牙接口210建立与微微网220内的无线头戴式耳机215(1)、无线鼠标215(2)、无线键盘215(3)、或其他设备(未示出)的无线通信链路。然而，本发明不限于蓝牙接口210。在可选实施例中，在本发明中可以实现用于与限定的设备集合进行通信的其他接口210，如由IEEE 802标准或协议定义的接口。
移动单元205还包括虚拟蓝牙接口225，所述虚拟蓝牙接口225使移动单元205能够通过根据长距离协议(UMTS、GSM、WiMAX等等)进行操作的空中接口来交换根据蓝牙协议而编码的信息。然而，得益于本公开的本领域技术人员将认识到，在可选实施例中，移动单元205可以包括其他虚拟接口，所述其他虚拟接口用于通过根据长距离协议进行操作的空中接口来交换根据其他限定集合协议而编码的信息。虚拟蓝牙接口225可以获取或接收根据蓝牙协议而编码的信息。例如，可以通过传统蓝牙接口210将根据蓝牙协议而编码的信息提供给虚拟蓝牙接口225。可选地，虚拟蓝牙接口225可以接收并非根据蓝牙协议而编码的信息，并且然后可以根据蓝牙协议对该信息进行编码。在一个实施例中，可以通过提供附加安全性的防火墙230将虚拟蓝牙接口225与传统蓝牙接口210分离。
系统200还包括网络235，所述网络235支持：通过根据一个或更多个长距离协议进行操作的空中接口来进行无线通信。网络235包括虚拟蓝牙接口240，所述虚拟蓝牙接口240使网络235能够通过根据长距离协议进行操作的空中接口245来交换根据蓝牙协议(或其他限定集合协议)而编码的信息。本文在别处讨论了用于操作虚拟蓝牙接口240以支持通过空中接口245来交换根据蓝牙协议(或其他限定集合协议)而编码的信息的示例技术，为了清楚起见这里将不再重复。网络235因而可以支持多种蓝牙服务和/或应用250，并将这些服务提供给可以分布于相对大地理区域上的移动单元205和/或设备215。在一个实施例中，虚拟蓝牙接口240可以用于：经由长距离空中接口245通过互联网将蓝牙自组网络(Bluetooth ad hoc network)与任何其他网络无缝地连接。
虚拟蓝牙接口240还可以用于将任何其他蓝牙设备与互联网相连接，或用于从互联网连接至任何其他蓝牙接口。例如，蓝牙应用250可以是根据蓝牙协议来传输音乐的音乐收听服务。从而虚拟蓝牙接口240可以获取信息(其中所述信息表示通过互联网从应用250传输的音乐)，根据长距离协议对蓝牙信息进行编码，以及通过空中接口245将该信息传输至移动单元205。然后虚拟蓝牙接口225可以将该信息提供给传统蓝牙接口210，所述传统蓝牙接口210可以将蓝牙编码信息提供给无线头戴式耳机215(2)，使得用户可以收听所传输的音乐。对于另一示例，用户可以使用无线鼠标215(2)和/或无线键盘2(3)来经由蓝牙接口210、虚拟蓝牙接口225、长距离空中接口245、以及虚拟蓝牙接口240向蓝牙应用250提供输入。
图3概念上示出了无线通信系统300的第三示例实施例。在第三示例实施例中，系统300包括一个或更多个设备305，所述一个或更多个设备305被配置为使用用于以在所述限定集合中的设备之间建立空中接口的一个或更多个协议与限定集合中的其他设备进行通信。在所示实施例中，设备305包括用于根据蓝牙协议来建立无线通信链路的蓝牙接口(未示出)。然而，本发明不限于蓝牙接口和/或协议。在可选实施例中，在本发明中可以实现用于与限定的设备集合进行通信的其他接口，如由IEEE 802标准或协议所定义的接口。第三示例实施例与第一和第二示例实施例的不同之处在于，设备305可以经由内部虚拟蓝牙接口(未示出)来接收单向传输，而不是如第一和第二实施例一样建立双向通信链路。
在所示实施例中，系统包括广播站310。示例性广播站310包括但不限于地面无线电站、地面电视站、以及用于提供无线电和/或电视信号的卫星。广播站310可以包括：蓝牙应用315，用于产生信息；以及虚拟蓝牙接口320，用于形成要被传输和/或广播的单向信号。然而，得益于本公开的本领域技术人员应认识到，广播站310不一定需要产生要传输的内容。因此，蓝牙应用315是可选的，并且可以不包括在广播站310的所有实施例中。
在一个实施例中，广播站310使用虚拟蓝牙接口320向设备305提供诸如卫星无线电、电视或普通无线电之类的单向信标式导航传输(unidirectional beacon-like pilot transmission)。例如，如果虚拟蓝牙接口310在卫星无线电站310中，则虚拟蓝牙接口310可以驱动HiFi放大器或直接以蓝牙驱动的头戴式耳机的蓝牙输入。使用虚拟蓝牙或其他短距离接口来实现广播服务可以使电视或无线电站获得拥有支持蓝牙功能的设备305的用户的广阔市场。这些用户可以直接利用他们的蓝牙头戴式耳机305来收听由电视或无线电站提供的音乐流。还可以针对无线互联网接入来实现这种技术，在所述无线互联网接入中，可以从经由互联网而获取的信息(如web无线电(web radio))中得到蓝牙音频流。
以上公开的具体实施例仅仅是说明性的，因为可以采用对得益于本发明教义的本领域技术人员来说显而易见的不同但等同的方式来修改和实现本发明。此外，除了以上所述权利要求以外，不存在对本文所示的结构或设计的细节的限制。因此，显然可以对以上公开的具体实施例进行改变和修改，并且认为所有这些变化都在本发明的范围之内。相应地，在以上权利要求中阐述了本发明所寻求的保护。

Claims (10)

1、一种涉及属于限定集合的至少一个设备的方法，在所述限定集合中多个设备互相通信，该方法包括：
根据第一协议对第一信息进行编码，以通过在限定集合中的设备之间的至少一个第一空中接口来传输；
形成第二信息以根据第二协议来传输，所述第二信息包括第一信息；以及
根据第二协议通过第二空中接口来传输第二信息。
2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述对第一信息进行编码包括使用蓝牙接口和虚拟仿真蓝牙接口中的至少一个接口来根据蓝牙协议对第一信息进行编码，以及所述对第一信息进行编码包括在移动单元和核心网络中至少一个内对第一信息进行编码。
3、根据权利要求1所述的方法，其中，所述形成第二信息包括：根据长距离无线通信协议来对第二信息进行编码。
4、根据权利要求1所述的方法，其中，所述形成第二信息包括：获取来自于根据第一协议进行操作的第一接口的第一信息。
5、根据权利要求1所述的方法，其中，所述通过第二空中接口来传输第二信息包括：通过在核心网络与至少一个移动单元之间的第二空中接口来传输第二信息；以及所述通过第二空中接口来传输第二信息包括：通过支持单向通信和双向通信中至少一个的第二空中接口来传输第二信息。
6、一种涉及属于限定集合的至少一个设备的方法，在所述限定集合中多个设备互相通信，该方法包括：
获取根据第一协议通过第一空中接口而传输的第一信息，所述第一信息包括第二信息，其中所述第二信息是根据第二协议而进行编码的，以通过限定集合中的设备之间的至少一个第二空中接口来传输；以及
从第一信息中提取第二信息。
7、根据权利要求6所述的方法，其中，所述获取第一信息包括：获取根据长距离无线通信协议而编码的第一信息，以及获取包含根据第二协议而编码的第二信息在内的第一信息包括：使用蓝牙接口和虚拟仿真蓝牙接口中至少一个来获取包括根据蓝牙协议而编码的第二信息在内的第一信息。
8、根据权利要求6所述的方法，包括：使用第二协议对所提取的第二信息进行解码。
9、根据权利要求6所述的方法，包括：通过根据第二协议进行操作的第二空中接口来传输所提取的第二信息，其中，通过第二空中接口来传输所提取的第二信息包括：通过在限定集合中的所述至少一个设备与核心网络和在限定集合中的另一设备中至少一个之间的第二空中接口来传输所提取的第二信息。
10、根据权利要求6所述的方法，其中，所述获取根据第一协议通过第一空中接口而传输的第一信息包括：获取通过支持单向通信和双向通信中至少一个的第一空中接口而传输的第一信息。
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