CN101796781A - 具有按需寻呼扫描的蓝牙设备 - Google Patents

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Abstract

一种蓝牙设备(10)，该蓝牙设备包括可操作地配置为在待机模式期间周期性地执行查询扫描(14)和寻呼扫描(16)而在连接状态期间实现通信的蓝牙收发机(12)。所述设备还包括用于控制所述收发机的操作的蓝牙控制器(18)，该控制器可操作地配置为根据预定义标准来选择性地控制所述收发机在正常待机模式中同时执行所述查询扫描和所述寻呼扫描，而在按需寻呼扫描模式中不执行所述寻呼扫描而仅仅执行所述查询扫描。

Description

具有按需寻呼扫描的蓝牙设备
技术领域
本发明总体上涉及利用蓝牙无线技术的设备，更具体地说，涉及具有改进的减少电力消耗的蓝牙设备及与该蓝牙设备相关联的方法。
背景技术
蓝牙无线技术是一种旨在取代连接便携式和/或固定设备的电缆同时保持高安全等级的短距离通信技术。蓝牙技术的关键特征是鲁棒性、低功率和低成本。蓝牙规范为各式各样的设备的互相连接和通信定义了统一的结构。
所有的蓝牙设备默认都处于待机(standby)模式。在待机模式中，未连接的设备周期性地监听消息。该过程被称为扫描，扫描分为两种类型：寻呼扫描(page scan)和查询扫描(inquiry scan)。寻呼扫描被定义为设备在整个扫描窗口(11.25ms)期间(通过“寻呼”)监听它自己的设备访问码(DAC：Device Access Code)的连接子状态，并且寻呼扫描被用于在设备间建立起真正的连接。查询扫描与寻呼扫描非常相似，区别在于在该子状态下，接收设备(通过“查询”)扫描查询访问码(IAC：InquiryAccess Code)。查询扫描被用于发现哪些单元在范围内以及它们各自的设备地址和时钟。
在寻呼过程期间，设备担任主设备(master)或者从设备(s1ave)的角色。从设备每11.25ms(即，扫描窗口)苏醒一次以监听它的DAC。由从设备执行的扫描是针对由该单元内的硬件确定的一个跳频(frequency hopping)序列执行的。在寻呼扫描中，设备在整个扫描窗口期间监听它自己的设备访问码。在扫描窗口期间，设备按单个跳频监听，该设备的相关器与它的设备访问码相匹配。扫描窗口足够长以完整地扫描16个寻呼频率。设备根据与该单元相对应的寻呼32跳跳频序列(page32-hop hopping sequence)来选取扫描频率。每1.28秒选取一个不同的频率。
在寻呼期间，主设备反复地发送从设备的DAC以试图在设备间形成连接。这样的传输在按照寻呼顺序的每次寻呼跳频期间发生。如果在任何时刻从从设备单元接收到响应，则主设备单元进入主设备响应子状态。
主设备(即，源)使用寻呼来激活并连接到在寻呼扫描子状态中周期性地苏醒的从设备(即，目标)。主设备通过在不同的跳频信道上反复地发送从设备的设备访问码(DAC)来尝试捕获从设备。在寻呼状态中，主设备快速地在大量不同跳频上在与待连接的从设备相对应的ID包中发送设备访问码。由于ID包是非常短的包，因此跳频速率可以从1600跳/秒增加至3200跳/秒。由于主设备和从设备的蓝牙时钟不同步，因此主设备不能确切地知道从设备何时苏醒以及处于哪个跳频上。因此，主设备在不同的跳频上发送一连串相同的DAC，并且在其从从设备接收到响应之前一直在传输间隔之间进行监听。
在待机模式期间，查询扫描和寻呼扫描消耗了蓝牙设备内的电池电流。即使当设备保持不连接时也消耗相当多的电池电力，这是不合乎需要的。
在美国专利申请公开第2006/0128308号中描述了一种用于在待机模式中减少电流消耗的方法。然而，其中描述的方法要求射频(RF)接收机能够设置宽频带和短调整时间。在待机模式中，该接收机快速扫描宽频带并且检测任何RF能量。如果检测到的能量大于阈值，则随后在扫描窗口内执行正常的蓝牙寻呼扫描或查询扫描。这种方法的问题是蓝牙设备很容易基于检测到频带中的其它RF业务(例如WLAN、微波等)而切换到正常的蓝牙寻呼扫描或查询扫描。蓝牙设备由于不相关的RF业务而切换到正常待机模式操作的结果是电力消耗将随之增加。
由于上述与减小蓝牙设备中电力消耗相关联的缺点，迫切需要一种进一步减小电力消耗从而增加电池寿命等的蓝牙设备和方法。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种蓝牙设备，该蓝牙设备包括蓝牙收发机，所述蓝牙收发机可操作地配置为在待机模式期间周期性地执行查询扫描和寻呼扫描，并且在连接状态期间实现通信。该设备还包括用于控制所述收发机的操作的蓝牙控制器，所述控制器可操作地配置为根据预定义标准来选择性地控制所述收发机在正常待机模式中同时执行所述查询扫描和所述寻呼扫描，而在按需寻呼扫描(on-demand page scan)模式中不执行所述寻呼扫描而仅执行所述查询扫描。
根据一个具体的方面，所述预定义标准是该设备的默认设置，该设备根据该默认设置而默认为所述按需寻呼扫描模式。
根据另一个方面，所述预定义标准是该设备的低电力消耗模式被选取。
根据又一个方面，所述预定义标准是在所述正常待机模式期间该设备没有接收到寻呼的预定时段的终止，所述预定时段的终止导致该设备从所述正常待机模式转换到所述按需寻呼扫描模式。
在又一个方面中，在所述按需寻呼扫描模式中，该设备在所述查询扫描期间监听来自远程设备的查询，一旦接收到这样的查询，该设备就转换到所述正常待机模式。
在又一个方面中，该设备还包括主机应用，所述主机应用用于执行涉及通过所述收发机与远程设备进行通信的受用户控制的操作。
根据另一个方面，所述主机应用包括移动电话应用。
在又一个方面中，所述远程设备是蓝牙耳机。
根据另一个方面，所述预定义标准是该设备的默认设置，该设备根据该默认设置而默认为所述按需寻呼扫描模式，并且其中在所述按需寻呼扫描模式中，该设备在所述查询扫描期间监听来自所述耳机的查询，一旦接收到这样的查询，该设备就转换到所述正常待机模式。
根据另一个方面，提供了一种用于在蓝牙设备中执行蓝牙连接的方法。该方法包括以下步骤：根据预定义标准选择性地在正常待机模式中同时执行查询扫描和寻呼扫描，或者在按需寻呼扫描模式中不执行所述寻呼扫描而仅执行所述查询扫描。
根据又一个方面，所述预定义标准是该设备的默认设置，该设备根据该默认设置而默认为所述按需寻呼扫描模式。
根据又一个方面，所述预定义标准是该设备的低电力消耗模式被选取。
根据又一个方面，所述预定义标准是在所述正常待机模式期间该设备没有接收到寻呼的预定时段的终止，所述预定时段的终止导致该设备从所述正常待机模式转换到所述按需寻呼扫描模式。
根据另一个方面，在所述按需寻呼扫描模式中，该设备在所述查询扫描期间监听来自远程设备的查询，一旦接收到这样的查询，该设备就转换到所述正常待机模式。
在另一个方面中，该设备是移动电话。
在又一个方面中，所述远程设备是蓝牙耳机。
根据另一个方面，所述预定义标准是所述移动电话的默认设置，所述移动电话根据该默认设置而默认为所述按需寻呼扫描模式，并且其中在所述按需寻呼扫描模式中，所述移动电话在所述查询扫描期间监听来自所述耳机的查询，一旦接收到这样的查询，所述移动电话就转换到所述正常待机模式。
为了实现上述和相关目的，本发明包括以下充分描述并在权利要求中特别指出的特征。以下说明和附图详细地阐述了本发明的特定的示例性实施方式。然而，这些实施方式仅指示了可利用本发明原理的各种方式中的一些。结合附图考虑本发明的以下详细描述，本发明的其它目的、优点和新颖的特征将变得清楚。
应当强调的是，当在本说明书中使用术语“包括”时是用于明确说明所述特征、要件、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、要件、步骤、组件或其组合的存在或增加。
附图说明
图1是根据本发明一个示例性实施方式的蓝牙设备的框图；
图2是例示了根据本发明一个实施方式的正常待机操作的时序图；
图3是例示了根据本发明一个实施方式的按需寻呼扫描操作的时序图；
图4是例示了根据本发明的、正常待机操作和按需寻呼扫描操作之间的转换的时序图；以及
图5是例示了根据本发明的待机模式操作的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图来描述本发明，其中相同的附图标记始终用于表示相同的部件。
首先参考图1，根据本发明示例性实施方式示出了蓝牙设备10。设备10包括蓝牙收发机12，蓝牙收发机12用于在待机模式期间周期性地执行查询扫描14和寻呼扫描16，并且在连接状态期间实现通信。利用已知的技术，处于待机模式中的蓝牙设备10通过收发机12执行查询扫描14以监听查询，即，监听来自任何试图与蓝牙设备10连接的远程设备的查询访问码(IAC)。该蓝牙设备10通过收发机12执行寻呼扫描16以监听寻呼，即，监听来自明确地试图连接到该蓝牙设备10的远程设备的该蓝牙设备10自身的设备访问码(DAC)。
蓝牙设备10包括用于控制收发机12的操作的蓝牙控制器18。尽管控制器18在图1中被示为分立的部件，但可以将控制器看成是结合在收发机12自身内。如将在下面更详细地解释的那样，控制器18可操作地配置为选择性地控制收发机12在正常操作模式中同时执行查询扫描14和寻呼扫描16，而在按需寻呼扫描模式中不执行寻呼扫描16而仅仅执行查询扫描14。控制器18根据预定义标准来执行这样的控制。根据本文中的描述可以理解，这样的预定义标准可以是基于设备10的默认设置、超时特征等。
在该示例性实施方式中，设备10还包括主机应用20。主机应用20可以是需要蓝牙连接的任何应用。例如，在该示例性实施方式中，主机应用20是如移动电话这样的移动设备中的主机应用。移动电话允许用户进行移动通信、交换数据、浏览因特网、拍照等。在很多情况下，希望移动电话能够通过蓝牙连接与一个或多个远程设备相连接。例如，移动电话可能希望连接到蓝牙耳机以允许免提操作。本领域的普通技术人员将会理解，在本发明的最广义上看，主机应用20的具体类型与本发明没有密切的联系。主机应用20可以代表任何类型的蓝牙设备。同样，远程设备可以是任何类型的蓝牙设备，而并不限于耳机等。
控制器18通常通过控制/数据总线22与收发机12通信。同样，控制器18通常通过控制/数据总线24与主机应用20通信。因此，主机应用20和蓝牙收发机12与控制器18一起使蓝牙设备10能够根据常规的蓝牙操作与一个或多个远程设备通信。
根据本发明的示例性实施方式，控制器18还向收发机12提供按需寻呼扫描控制。使用按需寻呼扫描控制，本发明能够显著地减少蓝牙设备10的电力消耗。如下面更充分地描述的那样，当被启用时，按需寻呼扫描导致设备10在待机模式期间仅执行查询扫描14而不执行寻呼扫描16。通过放弃寻呼扫描16，设备10在待机模式中消耗较少的电力。如果设备10在查询扫描14期间接收到来自远程设备的查询，则设备10“苏醒”并激活常规的寻呼扫描。设备10的待机操作因而返回正常。如常规的那样，设备10通过发送包括设备10的DAC的查询响应来响应该查询。由于常规的寻呼扫描被激活，因此设备10能够监听并响应来自该远程设备的后续寻呼并建立起蓝牙连接。
根据该示例性实施方式，控制器18通过控制线26在收发机12内启用和禁用按需寻呼扫描。当线26上的控制信号有效时，按需寻呼扫描有效。结果，在待机模式期间禁用收发机12的寻呼扫描16，而执行查询扫描14。当线26上的控制信号无效时，按需寻呼扫描在待机模式期间无效，收发机12既执行查询扫描14又执行寻呼扫描16。
控制器18可以根据多种预定义标准中的任一种来控制按需寻呼扫描何时有效。例如，可以这样配置控制器18，即，将设备10的默认设置用于启用按需寻呼扫描。例如，用户可以购买移动电话形式的蓝牙设备10。在电话首次加电(即，“开箱即用”(“out-of-the-box”))后，设备10的默认设置将使收发机12处于启用了按需寻呼扫描的待机模式。如果附近的诸如耳机这样的远程设备发送了查询，则移动电话设备10将响应该查询并且启用寻呼扫描，使得可以接收寻呼并且可以完成移动电话设备10与该远程设备之间的连接。
通过设置设备10(例如，移动电话)的默认状态使得收发机12处于待机模式并且启用按需寻呼扫描，设备10将被配置为在首次加电(即，“开箱即用”)后就从附近的远程设备(例如，耳机)接收查询。用户不需要巡览设备10上的各种菜单来定位合适的菜单以激活蓝牙收发器12从而使能蓝牙连接。在首次加电后，设备10就将开始执行查询扫描。由于默认地启用了按需寻呼扫描，因此设备10将不会消耗如在既执行寻呼扫描又执行查询扫描的正常待机模式的情况下那样多的电力。这使得对于设备10来说更适合具有启用了按需寻呼扫描的待机模式操作的默认设置。
如果设备10在处于按需寻呼扫描的默认设置中时接收到查询，则如上所述地启用寻呼扫描。相应地，可以将设备10配置成向用户显示简单的询问，例如“你希望连接到耳机ABC吗(是/否)”。以这种方式，向用户询问他/她是否希望连接到远程设备(例如，耳机ABC)，而不引起为了激活收发机12而不得不首先理解和巡览各种菜单等的复杂性。因此，默认模式“开箱即用”可以是收发机12在待机模式中有效，但由于禁用了寻呼扫描而避免了较高的电力消耗。当然，随着用户对设备10及其操作更加熟悉，用户可以随后从默认设置改变设置。
在按需寻呼扫描期间，设备10将不能直接地从远程设备接收寻呼。如果之前已经在远程蓝牙设备处注册了设备10或已经将设备10与远程蓝牙设备配对，则设备10将不能接收和直接地响应来自该远程设备的寻呼。远程设备将需要通过首先发送查询以引起查询响应来建立连接，从而在设备10内启用寻呼扫描。
因此，在可能还没有在任何周围的远程设备处注册设备10或将设备10与任何周围的远程设备配对的情况下，特别需要本发明的按需寻呼扫描。如前所释，作为“开箱即用”设备10的默认设置，本发明能够特别有用。在这种情况下，设备10不太可能已经预先在附近的远程设备处注册或与附近的远程设备配对。本发明将使与任何远程设备的蓝牙连接变得方便，从而不要求用户充分地认识/熟悉设备10以知道如何激活蓝牙收发机12并使能该连接。同时，收发机12在待机状态中将不会消耗太多的电力，使得按需寻呼扫描的默认设置在电池消耗方面更加实用。
可使用其它标准来确定是否以及何时在设备10内启用按需寻呼扫描。例如，控制器18可以根据设备10进入低电力消耗模式而启用按需寻呼扫描。用户可以通过键区、菜单画面等手动地使设备10进入低电力消耗模式。另选地，例如在设备10处于失活状态预定时段后，设备10可以自动地进入低电力消耗模式。可以定义低电力消耗的不同等级，其中的一些可以包括按需寻呼扫描而另一些不包括按需寻呼扫描。
例如，预定义标准可以是在正常待机模式期间设备10没有接收到寻呼的预定时段的终止。收发机12通过总线22与控制器18就任何接收到的查询或寻呼进行通信。如果控制器18检测到该预定时段的发生，则控制器18在线26上提供控制信号，该信号使设备10从正常待机模式转换到按需寻呼扫描模式。
图2表示了设备10在正常待机模式期间的操作。具体地说，由控制器18在线26上提供的控制信号是无效的，并且收发机12如常规的那样周期性地同时执行查询扫描14和寻呼扫描16。相反，图3例示了该设备在按需寻呼扫描模式期间的操作。具体地说，由控制器18在线26上提供的控制信号是有效的。因此，收发机12仅执行查询扫描14而不执行寻呼扫描16。
图4例示了在设备10(例如，移动电话)当处于按需寻呼扫描模式中时接收到查询的情况下发生的事件的顺序。最初，由控制器18在线26上提供的控制信号是有效的。因此，收发机12仅执行例如由查询扫描14a和14b表示的查询扫描。假定收发机12随后在按需扫描期间(例如，在查询扫描14c期间)从远程设备(例如，耳机)接收到查询。收发机12将这样的事件通知给控制器18。控制器18相应地使线26上的控制信号无效，因此收发机12如常规的那样开始在正常待机模式中与查询扫描14一起执行寻呼扫描16。设备10还继续如常规的那样试图与该远程设备建立连接。例如，收发机12发送对查询的响应30。在随后的寻呼扫描16期间，收发机12将从该远程设备接收寻呼以便使设备能够互相连接。不论什么原因没有完成连接，都可以将设备10配置成自动地返回到按需寻呼扫描模式。
图5是根据本发明的适合于对设备10编程以在待机模式中工作的示例性流程图。不需要过多努力，那些在对蓝牙设备和控制器进行编程的领域中的普通技术人员就会容易地理解如何对设备10进行编程以执行这样的操作。因此，出于简洁的目的省略了关于具体的编程代码的附加细节。
在待机模式期间，设备10确定是否已经请求了按需寻呼扫描，如步骤40所示。如前所述，可以将按需寻呼扫描设置成设备10的默认模式。另选地，可能由于设备10在预定时段内没有接收到寻呼而已经请求了按需寻呼扫描。更进一步，可能已经通过用户对菜单的选择等而请求了按需寻呼扫描。在本发明的最广义上看，请求按需寻呼扫描的具体方式与本发明没有密切的联系。
如果在步骤40中确定尚未请求按需寻呼扫描，则线26上的控制信号无效。因此，收发机12执行正常待机模式，如步骤42(和图2)所示。设备10随后在步骤40和42间循环。
如果在步骤40中确定已经请求了按需寻呼扫描，则设备10进入步骤44，在该步骤中控制器18在线26上提供有效的控制信号。因此按需寻呼扫描启用，并且操作如上所述(例如，如图3所示)地继续。接下来，在步骤46中，设备10确定是否已经从远程设备接收到查询(如在图4的查询扫描14c期间)。如果是，则设备10禁用按需寻呼扫描，如步骤48所示。具体地说，使线26上的控制信号无效，并且设备10进入步骤42，执行正常待机模式中的操作。具体地说，收发机12开始如常规的那样既执行查询扫描14又执行寻呼扫描16。该设备返回到步骤40，继续正常待机模式操作直到按需寻呼扫描被再次被请求。
如果在步骤46中确定没有接收到查询，则设备10返回到步骤40并且继续按需寻呼扫描模式直到接收到查询(步骤46)或不再请求按需寻呼扫描(步骤40)为止。如果在正常待机模式期间设备10接收到查询或寻呼，则设备10如将被理解的那样根据常规的蓝牙连接协议从待机模式继续。
因此，本发明的设备和方法通过减少待机模式期间的电力消耗使得显著地减少蓝牙设备的电力消耗成为可能。
本文中所引用的术语“蓝牙”包括便携式无线电通信设备。术语“便携式无线电通信设备”(在本文中也被称为“移动设备”)包括诸如移动电话、寻呼机、通信器(例如，电子记事簿、个人数字助理(PDA)、智能电话等)的所有设备。
尽管参考特定的优选实施方式示出并描述了本发明，但是明显的是，本领域其他技术人员通过阅读并理解本说明书将能够想到本发明的等同例和修改例。例如，本发明可与其它用于减少蓝牙设备电力消耗的技术(例如，调整查询扫描和/或寻呼扫描的时间间隔)相结合。本发明包括所有这些等同例和修改例，并且仅受下列权利要求的范围限制。

Claims (17)

1.一种蓝牙设备，该设备包括：
蓝牙收发机，其可操作地配置为在待机模式期间周期性地执行查询扫描和寻呼扫描，并且在连接状态期间实现通信；
用于控制所述收发机的操作的蓝牙控制器，所述控制器可操作地配置为根据预定义标准来选择性地控制所述收发机在正常待机模式中同时执行所述查询扫描和所述寻呼扫描，而在按需寻呼扫描模式中不执行所述寻呼扫描而仅执行所述查询扫描。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述预定义标准是所述设备的默认设置，所述设备根据该默认设置而默认为所述按需寻呼扫描模式。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述预定义标准是所述设备的低电力消耗模式被选取。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述预定义标准是在所述正常待机模式期间所述设备没有接收到寻呼的预定时段的终止，所述预定时段的终止导致所述设备从所述正常待机模式转换到所述按需寻呼扫描模式。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，在所述按需寻呼扫描模式中，所述设备在所述查询扫描期间监听来自远程设备的查询，一旦接收到这样的查询，所述设备就转换到所述正常待机模式。
6.根据权利要求1所述的设备，该设备还包括主机应用，所述主机应用用于执行涉及通过所述收发机与远程设备进行通信的受用户控制的操作。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述主机应用包括移动电话应用。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述远程设备是蓝牙耳机。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述预定义标准是所述设备的默认设置，所述设备根据该默认设置而默认为所述按需寻呼扫描模式，并且
其中，在所述按需寻呼扫描模式中，所述设备在所述查询扫描期间监听来自所述耳机的查询，并且一旦接收到这样的查询，所述设备就转换到所述正常待机模式。
10.一种用于在蓝牙设备中执行蓝牙连接的方法，该方法包括以下步骤：
根据预定义标准，选择性地在正常待机模式中同时执行查询扫描和寻呼扫描，或者在按需寻呼扫描模式中不执行所述寻呼扫描而仅执行所述查询扫描。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述预定义标准是所述设备的默认设置，所述设备根据该默认设置而默认为所述按需寻呼扫描模式。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述预定义标准是所述设备的低电力消耗模式被选取。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述预定义标准是在所述正常待机模式期间所述设备没有接收到寻呼的预定时段的终止，所述预定时段的终止导致所述设备从所述正常待机模式转换到所述按需寻呼扫描模式。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述按需寻呼扫描模式中，所述设备在所述查询扫描期间监听来自远程设备的查询，并且一旦接收到这样的查询，所述设备就转换到所述正常待机模式。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述设备是移动电话。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述远程设备是蓝牙耳机。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述预定义标准是所述移动电话的默认设置，所述移动电话根据该默认设置而默认为所述按需寻呼扫描模式，并且
其中，在所述按需寻呼扫描模式中，所述移动电话在所述查询扫描期间监听来自所述耳机的查询，并且一旦接收到这样的查询，所述移动电话就转换到所述正常待机模式。
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