CN101640565B - 改进多个无线电之间的共存的技术 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了可用于允许不同无线电的共存的技术。检测到来自第一无线电的帧的前同步码。如果前同步码出现在相互的指定周期内，则发射帧同步信号。基于帧同步信号的定时，第二无线电调节发射和接收时隙的定时。

Description

改进多个无线电之间的共存的技术
技术领域
本文所公开的主题涉及管理多个无线电的共存。
相关领域
随着无线技术和无线连接性的可用性不断增加，携带多个无线电的设备将不再稀有。作为一个例子，蓝牙、WiFi和WiMAX技术的组合可在诸如膝上型和手持式设备之类的未来计算和通信平台上使用。这些类型的平台可配备有多个共址的无线电。可将这种平台称为多无线电平台(MRP)。MRP可包括蓝牙、WiMAX甚至WiFi无线电的共址以适应各种用途和方便性。
图1描绘涉及多无线电移动终端的场景，该多无线电移动终端执行网络扫描以建立与无线广域网(WWAN)基站的WWAN连接、同时利用无线个人区域网(WPAN)附件(例如，蓝牙耳机)维持活动无线局域网(WLAN)连接上的连续服务(例如VoIP)。
时分复用是对同一设备上多个无线电共存的常用解决方案。TDM通过在时间上交织共址的无线电活动来防止无线电间干扰或资源冲突。一般而言，WLAN和WPAN操作在网络扫描期间被阻断，以建立WWAN连接。
建立WWAN连接的网络扫描涉及检测帧前同步码。例如，在IEEE802.16e下，有唯一标识32个不同的单元ID和三个不同的扇区的96个前同步码。因此，对于每个前同步码一次扫描，每个信道的扫描总数是96。如果一个帧是5ms且每次扫描使用约三个帧，则用约1.44秒来扫描一个信道上的所有前同步码。不期望如此长时间地阻断WLAN和WPAN操作，尤其是当WLAN和WPAN无线电正在发射数据通信时。
附图简述
本发明的实施例在各附图中是作为示例而非作为限制而示出的，在附图中相同的附图标记指代相同的元素。
图1描绘在尝试维持与WPAN和WLAN设备的连接时与WWAN基站连接的示例多无线电平台。
图2描绘了根据本发明实施例的多无线电平台。
图3描绘了根据本发明实施例的确定同步信号的参数的过程。
图4示出根据本发明实施例的与WWAN帧有关的FRAME_SYNC信号。
图5示出根据本发明实施例的显示了WPAN链路的时隙相对于同步信号的对齐的示例。
详细描述
贯穿本说明书，对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在贯穿本说明书的各个地方，短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现不一定都指代同一实施例。此外，特定特征、结构或特性可被组合在一个或多个实施例中。
本发明的各实施例可用于各种应用。本发明的某些实施例可结合各种设备和系统一起使用，例如发射机、接收机、收发机、发射机-接收机、无线通信站、无线通信设备、无线接入点(AP)、调制解调器、无线调制解调器、个人计算机(PC)、台式计算机、移动计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、平板计算机、服务器计算机、手持式计算机、手持式设备、个人数字助理(PDA)设备、手持式PDA设备、网络、无线网络、局域网(LAN)、无线LAN(WLAN)、城域网(MAN)、无线MAN(WMAN)、广域网(WAN)、无线WAN(WWAN)、根据现有的IEEE 802.11、802.11a、802.11b、802.11e、802.11g、802.11h、802.11i、802.11n、802.16、802.16d、802.16e、802.16m、3GPP标准和/或以上标准的未来版本和/或派生物和/或长期演进(LTE)工作的设备和/网络、个人区域网(PAN)、无线PAN(WPAN)、作为以上WLAN和/或PAN和/或WPAN网络的部分的单元和/或设备、单向和/或双向无线电通信系统、蜂窝无线电-电话通信系统、蜂窝电话、无线电话、个人通信系统(PCS)设备、包括无线通信设备的PDA设备、多输入多输出(MIMO)收发机或设备、单输入多输出(SIMO)收发机或设备、多输入单输出(MISO)收发机或设备、多接收机链(MRC)收发机或设备、具有“智能天线”技术或多天线技术的收发机或设备等等。本发明的一些实施例可结合一种或多种类型的无线通信信号和/或系统来使用，例如，射频(RF)、红外线(IR)、频分复用(FDM)、正交FDM(OFDM)、时分复用(TDM)、时分多址(TDMA)、扩展TDMA(E-TDMA)、通用分组无线电业务(GPRS)、扩展GPRS、码分多址(CDMA)、宽带CDMA(WCDMA)、CDMA 2000、多载波调制(MDM)、离散多音(DMT)、蓝牙(RTM)、ZigBee(TM)等。本发明的各实施例可用在各种其它装置、设备、系统和/或网络中。
图2描绘了根据本发明实施例的多无线电平台200。在一个实施例中，WWAN无线电202包括作为遵照IEEE 802.16的收发机操作的能力，WPAN无线电204包括作为遵照蓝牙的收发机操作的能力，且WLAN无线电206包括作为遵照IEEE 802.11的收发机操作的能力。在其它实施例中，WWAN无线电202、WPAN无线电204和WLAN无线电206不需要在同一平台上，相反可位于一个或多个单独的平台上。
WWAN无线电202包括分别将信号FRAME_SYNC和RF_KILL发射至WPAN无线电204和WLAN无线电206的能力。部分地，信号FRAME_SYNC和RF_KILL控制WWAN扫描过程并可改进WWAN和WPAN无线电之间的共存。总线(未示出)或通用输入/输出(GPIO)可用于发射信号FRAME_SYNC和RF_KILL。或者，无线通信可用于发射信号FRAME_SYNC和RF_KILL。
信号FRAME_SYNC可以是使得WPAN无线电204对齐其时隙以避免由WWAN帧的前同步码的干扰的基准信号。WPAN无线电204可将其最近(近期或未来)的SOC或eSOC(RX)时隙边界与FRAME_SYNC信号的上升沿对齐。信号FRAME_SYNC的一个实施例在2007年4月6日提交的发明人为Guo等人的题为“ARCHITECTURE AND METHODS FOR COEXISTENCE OFWIRELESS RADIOS HAVING DIFFERING PROTOCOLS(用于具有不同协议的无线电的共存的架构和方法)”的美国专利申请S/N.11/697,369(代理机构案号P25771)中更详细地描述。WPAN无线电204可控制时隙开始的定时，使得(1)时隙连续且没有间隙(2)时隙与信号FRAME_SYNC的上升沿对齐。WPAN无线电204可利用相关协议向其它WPAN无线电通知时隙的移位。
信号RF_KILL可用于仲裁WLAN无线电206的传输活动。利用r(t)指示RF_KILL信号，如果r(t)＝0则通过WLAN无线电206的传输启用，如果r(t)＝1则该传输被禁用。
在一个实施例中，WWAN无线电202包括控制信号FRAME_SYNC的格式以及发射信号FRAME_SYNC和RF_KILL的定时的控制逻辑203。控制逻辑203将扫描过程分成前同步码检测和帧边界检测，并在第一时间周期中使用所检测到的前同步码提供的基准时间来对齐WPAN无线电活动，从而可避免第二时间周期中的冲突。在一个实施例中，控制逻辑203控制参考图3描述的过程。
图3描绘根据本发明实施例的可用于减少WPAN帧和WWAN前同步码之间的干扰的过程300。过程300可在每个WWAN扫描周期开始时执行。表1示出在过程300中使用的WWAN参数的示例。
表1
  T1   T2   Tf   Cth1   Cth2
  描述   WWAN不活动时间间隔   WWAN活动时间间隔   帧持续时间   帧边界检测阈值   前同步码检测阈值
  值(示例)   9ms   21ms   5ms   2   1
框302可包括等待WLAN活动时间间隔结束。可将T1的持续时间设置为其中WLAN无线电活动但WWAN无线电不活动的时间。在一个实现中，持续时间T1是9ms。例如，信号RF_KILL可被设置为0，从而在时间T1的持续时间中启用WLAN无线电。
框304可包括在WLAN活动时间间隔结束后禁用WLAN无线电。框304还可包括激活WWAN无线电达T2持续时间。在一个实现中，T2是21ms。例如，信号RF_KILL可被设置为1，以便在时间T2的持续时间中禁用WLAN无线电。
框306可包括执行初始化。初始化可包括(1)选择扫描WWAN帧的频率(f)；(2)接收前同步码的码元的指示；以及(3)将变量t0和t1重置为0。变量t0可指示检测到先前的前同步码的时间，而变量t1可指示已经检测当前前同步码的时间。
框308可包括将前同步码计数值C重置为0。计数值C指示连续检测到的前同步码的数目，且前同步码之间的时间间隔等于Tf。
框310可包括确定WWAN扫描间隔是否已经结束。例如，WWAN无线电的扫描时间间隔可被设置为时间T2。如果WWAN扫描时间间隔结束，则在框310之后可以是框312。如果WWAN扫描时间间隔还未结束，则在框310之后可以是框320。
框312可包括启用WLAN无线电用于传输。例如，信号RF_KILL被设为0，以便启用WLAN无线电。WLAN无线电可被启用达时间T1的持续时间。
框320可包括确定在WWAN扫描时间间隔中是否已经检测到前同步码。该前同步码可能已经由WWAN基站在WWAN帧中发射。前同步码的检测可通过在P.Cheng等人的A Study on Cell Search Algorithms for IEEE 802.16eOFDMA Systems(用于IEEE 802.16e OFDM系统的单元搜索算法的研究)IEEEWCNC(2007)中描述的基于交叉相关性的前同步码检测技术来进行。如果检测到前同步码，则在框320之后可以是框322。如果未检测到前同步码，则在框320之后可以是框310。
框322可包括为先前和当前检测到的前同步码设置定时器变量。框322可包括将先前检测到的前同步码的变量t0设置为等于检测到先前的前同步码的时间。框322还可包括将变量t1设置为等于检测到最近的前同步码的时间的时钟计数。在框322的第一次迭代中，t0可被设置成时间0，t1可被设置成当前时钟计数。
框324可包括确定是否已经遇到WWAN帧边界。框324可包括确定在时间t1出现的前同步码和在时间t0出现的前同步码之间的时间差是否是WWAN帧持续时间Tf。WWAN帧持续时间可以是5ms。如果WWAN帧边界被检测到，则在框324之后可以是框326。如果WWAN帧边界未被检测到，则在框324之后可以是框308。框324可用于通过确定连续的前同步码之间的时间是否与WWAN帧持续时间一致来验证最近检测的前同步码是否是前同步码。
框326可包括递增前同步码计数值，即变量C。
框328可包括确定是否已经检测到足够数目的前同步码从而验证WWAN帧的周期。在一个示例中，可由变量Cth1设置所测量的前同步码的足够数目。在表1中，Cth1是2，然而还可使用其它值。因此，例如，如果在前同步码之间测量两个持续时间且两个持续时间都匹配帧周期Tf，则满足已经检测到周期性WWAN帧的过程300。如果已经检测到足够数目的前同步码，则过程300结束。如果未检测到足够数目的前同步码，则在框328之后可以是框330。
WWAN前同步码每三个帧会被破坏一次，且仅可无干扰地接收具有两个前同步码的一个周期，因此导致Cth1被设置为1。然而，可将Cth1设置为至少2，以使假警报最小化，即在三个相邻帧中成功检测前同步码。
框330可包括确定是否已经检测到足够数目的前同步码，以便开始WPAN帧的同步。例如，变量Cth2可建立所检测到的前同步码的数目，以便开始WPAN帧的同步。在该示例中，变量Cth2是1，但可使用其它值，诸如0或2或更大值。如果所计数的前同步码的数目匹配变量Cth2，则在框330之后可以是框332。如果所计数的前同步码的数目不匹配变量Cth2，则在框330之后可以是框310。
框332可包括生成FRAME_SYNC信号。FRAME_SYNC信号可包括以下参数：分别由d和p指示的偏移和周期。参数d指示所检测的前同步码的开始与所检测到的前同步码之后的FRAME_SYNC信号的第一上升沿之间的持续时间。参数p指示FRAME_SYNC信号的上升沿的周期。参数d和p可如下配置：
d＝2mxTs(m＝{1，2，...})
p＝2nxTs(n＝{1，2，...})
其中m和n是整数。
持续时间d可被设置为在检测前同步码的存在时WWAN无线电的处理延迟的最小值。周期p可被设置成对应于给出硬件限制的最小可能频率。因此，整数m和n被选择成实现期望的持续时间和周期值。
WPAN无线电基于FRAME_SYNC信号的上升沿分配时隙。图5提供通过WPAN无线电相对于FRAME_SYNC信号分配时隙的示例。
图4示出根据本发明实施例的与WWAN帧有关的FRAME_SYNC信号。WWAN帧400具有Tf的帧持续时间，其包括八个时隙(Ts)。前同步码在WWAN帧400的第一时隙期间发射。信号FRAME_SYNC 402的第一上升沿出现在从WWAN帧开始起的时间d。随后从0至1的转变出现在从第一转变起的周期p。在该示例中，m＝2且n＝2。
d和p的关系可保证WPAN传输时隙仅出现在WWAN帧的偶数时隙(例如，时隙2、4、6或8)，从而避免第一时隙在前同步码所处的每个WWAN帧中。这种关系可避免WPAN传输和WWAN前同步码传输之间的冲突。
图5示出根据本发明实施例的WPAN链路的时隙相对于同步信号的对齐的示例。图5的示例示出周期性WLAN活动时间间隔和其后的WWAN扫描时间间隔。在该示例中，WLAN活动时间间隔是9ms，而WWAN扫描时间间隔是21ms。WPAN链路是周期性的，且在六个时隙中一个发射时间其后跟随一个接收时隙。在一个实施例中，一个WPAN时隙的大小与WWAN链路的一个时隙相同。
在一个实施例中，WWAN帧被分成具有相等持续时间的连续时间间隔，且每个时间间隔被称为时隙(Ts)。在一个实施例中，一个时隙是625μs，使得5ms的WWAN帧恰好包括8个时隙。WWAN帧可被表示为具有625μs时隙，以便与WPAN无线电(例如，蓝牙)时隙对齐。
在该示例中，在WWAN扫描时间间隔期间，WPAN无线电发射5个完整的WPAN帧，WWAN无线电发射四个完整的WWAN帧。WPAN帧的第一发射周期与第一WWAN帧前同步码干扰，使得第一WWAN帧前同步码未被检测到。通过使用信号FRAME_SYNC，WPAN帧的时隙被延迟，使得它可与信号FRAME_SYNC的上升沿对齐。在该示例中，WPAN无线电接收信号FRAME_SYNC并等待直到当前WPAN帧完成之后延迟发射时间间隔和接收时间间隔之前，使得(1)发射时间间隔时隙紧接在接收时间间隔时隙之前，且(2)接收时间间隔时隙与信号FRAME_SYNC的上升沿对齐。延迟WPAN帧的接收时隙的开始，直到信号FRAME_SYNC的上升沿导致WWAN信号的前同步码不与WPAN帧冲突。
在另一个示例中(未示出)，WPAN帧的发射时间间隔时隙被延迟直到信号FRAME_SYNC的上升沿。WPAN帧的其它时隙可被延迟，以在信号FRAME_SYNC的上升沿开始且避免与WWAN帧的前同步码冲突。
因此，主WPAN无线电可调节主WPAN无线电和从WPAN无线电之间的时隙活动。调节时隙活动可避免由WWAN帧的前同步码引起的干扰。
本发明的各实施例可被实现为以下各项中的任一个或组合：使用主板互连的一个或多个微芯片或集成电路、硬连线逻辑、由存储器设备存储并由微处理器执行的软件、固件、专用集成电路(ASIC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)。术语“逻辑”可包括，作为示例，软件或硬件和/或软件和硬件的组合。
本发明的各实施例可作为例如计算机程序产品来提供，该计算机程序产品可包括其上存储有机器可执行指令的一个或多个机器可读机制，该指令在由诸如计算机、计算机网络或其他电子设备等一个或多个机器执行时可使得该一个或多个机器根据本发明的实施例来执行操作。机器可读介质可包括，但不限于，软盘、光盘、CD-ROM(紧致盘-只读存储器)、以及磁光盘、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、磁卡或光卡、闪存、或适于存储机器可执行指令的其它类型的介质/机器可读介质。
各附图和以上描述给出了本发明的各示例。尽管被描绘为多个不同的功能相，但本领域技术人员可以理解，这些元件中的一个或多个可被很好地组合成单个功能元件。或者，某些元件可被分成多个功能元件。来自一个实施例的元件可被添加到另一个实施例。例如，此处所描述的各过程的次序可被改变并且不限于此处所描述的方式。而且，任何流程图的动作都不必以所示次序来实现；也不一定需要执行所有动作。同样，不依赖于其他动作的这些动作可以与其他动作并行执行。然而，本发明的范围绝不由这些具体示例来限定。诸如结构、尺寸和材料使用方面的区别等众多变型，无论是否在本说明书中显式地给出的，都是可能的。本发明的范围至少与以下权利要求书中所给出的一样宽泛。

Claims (13)

1.一种管理信号传输的方法，包括：
在第一时间区中请求不由第一无线电传输；以及
基于来自第三无线电的帧的一个或多个前同步码选择性地调节第二无线电帧的时隙的开始，同时允许第二和第三无线电帧的同时传输并且使第三无线电帧的前同步码不与第二无线电帧冲突，
选择性地调节第二无线电帧的时隙的开始包括：
生成帧同步信号；以及
将所述第二无线电帧的所述时隙的一部分与所述帧同步信号的一部
分对齐，所述帧同步信号延迟所述时隙的开始。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一无线电包括WLAN收发机，所述第二无线电包括WPAN收发机，且所述第三无线电包括WWAN收发机。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在第二时间区中请求不由第三无线电传输；以及
在所述第二时间区中允许由所述第一无线电传输。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择性地调节第二无线电帧的时隙的开始包括：
检测来自所述第三无线电的帧的帧边界。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述检测帧边界包括：
检测N个前同步码，其中所述N个前同步码之间的周期等于所述第三无线电帧的周期。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成帧同步信号包括确定所述帧同步信号的偏移和周期参数。
7.一种用于管理信号传输的装置，所述装置包括：
第一无线电装置；
第二无线电装置；
第三无线电装置；以及
控制逻辑装置，用于：
在第一时间区中请求不由第二无线电装置传输；以及
基于所述第一无线电装置的帧的一个或多个前同步码选择性地调节由所述第三无线电装置传输的至少一个帧的时隙的开始，同时允许第一无线电装置的帧和第三无线电装置的帧的同时传输并且使第一无线电装置的帧的前同步码不与第三无线电装置传输的至少一个帧冲突，
其中，所述控制逻辑选择性地调节由所述第三无线电装置传输的至少一个帧的时隙的开始是：
生成帧同步信号；以及
将至少一个时隙的一部分与所述帧同步信号的一部分对齐。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一无线电装置包括WWAN无线电装置，所述第二无线电装置包括WLAN无线电装置，且第三无线电装置包括WPAN无线电装置。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，请求不传输是在所述第一时间区允许由所述第一无线电装置和第三无线电装置传输。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制逻辑选择性地调节是检测所述第一无线电装置的帧的帧边界。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述控制逻辑检测帧边界是检测N个前同步码，其中所述N个前同步码之间的周期等于所述第一无线电装置的帧的周期并且其中N至少为2。
12.一种无线通信系统，包括：
第一无线电装置；
第二无线电装置；
第三无线电装置；
通信耦合于所述第一、第二和第三无线电装置之一的至少一个天线；以及控制逻辑装置，用于：
在第一时间区中请求不由第二无线电装置传输；以及
基于所述第一无线电装置的帧的一个或多个前同步码选择性地调节由所述第三无线电装置传输的帧的时隙的开始，同时允许第一和第三无线电装置的同时传输，
其中，所述控制逻辑选择性地调节时隙的开始是：
生成帧同步信号；以及
将至少一个时隙的一部分与所述帧同步信号的一部分对齐。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述控制逻辑选择性地调节是检测N个前同步码，其中所述N个前同步码之间的周期等于所述第一无线电装置的帧的周期并且其中N至少为2。
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