CN101938284B - 通信装置及其通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通信装置，其包括依次电性连接的一信号收发模块、一第一开关模块、一滤波模块、一信号放大模块、一处理器模块、一第二开关模块、一功率放大模块和一指令模块；该指令模块从蓝牙信号和WIFI信号中选择一无线信号作为通信信号；该信号收发模块用于接收和发送无线信号，所述第一开关模块和第二开关模块在处理器模块的控制下选择该无线信号的传输路径，所述滤波模块和信号放大模块对该无线信号进行滤波放大处理，该功率放大模块初始工作于线性放大工作模式，并以最大功率发射该无线信号，所述功率放大模块在处理器模块的控制下调整信号的发射功率并进行旁路工作模式和线性放大工作模式的选择。

Description

通信装置及其通信方法
技术领域
本发明涉及一种通信装置及通信方法，尤其涉及一种可延长蓝牙（Bluetooth）和无线相容性认证（Wireless Fidelity,WiFi）等短距离数据传输技术的无线信号通信距离的通信装置及通信方法。
背景技术
随着通信技术的发展，移动电话、笔记本电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant,PDA)等通信装置已经成为了人们生活中必备的工具，而且其功能也越来越丰富和人性化。为了更加方便快捷地传播信息，蓝牙技术作为一种短距离无线电技术，其广泛应用于现有的通信装置中，用以实现通信装置之间以及通信装置与无线通信网络之间的信号传输。
一般地说，依据通信距离的标准，可将蓝牙技术分为Class A和Class B两类，目前，大多数通信装置上使用的蓝牙制式为ClassB类，其有效通信距离大约在8-30米之间。然而，随着人们使用需求的发展，对蓝牙通信距离的要求越来越高，经常需要使用蓝牙技术进行距离更长的通信。在使用蓝牙进行长距离通信时，若蓝牙信号的发射功率较小，会因为信道干扰或传输损耗，而容易产生杂音或信号中断；若一直采用较大功率发射蓝牙信号，则会增加上述通信装置的耗电量。如此，难以满足蓝牙长距离和长时间通信的需要。
发明内容
针对上述问题，有必要提供一种可节约电能，且能实现较长距离有效通信的使用蓝牙通信的通信装置。
一种通信装置，其与一无线通信装置通过蓝牙信号或WIFI信号相互通信，该通信装置包括依次电性连接的一信号收发模块、一第一开关模块、一滤波模块、一信号放大模块、一处理器模块、一第二开关模块、一功率放大模块和一指令模块；该指令模块从蓝牙信号和工作频段为5GHz和2.4GHz的WIFI信号中选择一无线信号作为通信信号，并选择该功率放大模块的工作模式和信号发射功率等级；该信号收发模块用于接收和发送无线信号，所述第一开关模块和第二开关模块在处理器模块的控制下选择该无线信号的传输路径，所述滤波模块和信号放大模块对该无线信号进行滤波放大处理，该功率放大模块初始工作于线性放大工作模式，并以最大功率发射该无线信号，所述功率放大模块在处理器模块的控制下调整信号的发射功率并进行旁路工作模式和线性放大工作模式的选择；该处理器模块预设一信噪比门限值，当该通信装置与该无线通信装置之间无线信号的信噪比达到预设的信噪比门限值，该处理器模块判断此时该功率放大模块的发射功率是否小于旁路模式的信号发射功率，若该功率放大模块的发射功率小于旁路模式的信号发射功率，则该功率放大模块工作于旁路模式；若该功率放大模块的发射功率大于旁路模式的信号发射功率，则该功率放大模块工作于放大模式。
一种使用上述通信装置的通信方法，该通信方法包括以下步骤：提供一种通信装置；从蓝牙信号和工作频段为5GHz和2.4GHz的WIFI信号中选择一无线信号作为通信信号；接收该无线信号；滤除该无线信号中的杂波并将其进行放大处理；将无线信号进行调制、解调处理；调整无线信号的发射功率；及以调整后的功率发射无线信号。
相较于现有技术，本发明的通信装置及通信方法较佳实施例中，所述通信装置的功率放大模块在处理器模块的控制下，可自动调整蓝牙、WIFI等无线信号的发射功率，从而延长该无线信号的传输距离，不但提升了蓝牙等短距离传输信号使用的自由度，而且降低了该通信装置的耗电量，满足了消费者的需求。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的通信装置的示意图。
图2为本发明较佳实施例的通信装置与无线通信装置的功能模块图。
图3为本发明较佳实施例的通信方法的流程图。
图4为图3所示通信方法中步骤7的流程图。
具体实施方式
请参阅图1及图2，本发明的一个较佳实施例提供一种使用短距离数据传输技术进行通信的通信装置100，该通信装置100可以是移动电话、PDA等，其可以接收和发射WiFi信号和蓝牙信号，其中，该通信装置100使用的WiFi信号具有IEEE802.11a和IEEE802.11b两种国际标准，二者的工作频段分别为5GHz和2.4GHz；蓝牙信号则处于全球通用的2.4GHz工业科学医学（IndustryScience Medicine,ISM）频段。本较佳实施例以移动电话为例加以说明。
所述通信装置100包括一壳体10、一信号收发模块20、一第一开关模块30、一滤波模块40、一信号放大模块50、一处理器模块60、一第二开关模块70、一功率放大模块80及一指令模块90。所述第一开关模块30、滤波模块40、信号放大模块50、处理器模块60、第二开关模块70、功率放大模块80依次电性连接，且形成一闭合回路，所述第一开关模块30同时与信号收发模块20电性连接，所述处理器模块60同时与指令模块90电性连接。该信号收发模块20、第一开关模块30、滤波模块40、信号放大模块50、处理器模块60、第二开关模块70及功率放大模块80设于上述壳体10内，该指令模块90设于壳体10外部。
所述信号收发模块20可与上述通信装置100的天线组件等射频装置整合，其用于与外界的另一可使用WiFi或蓝牙等短距离数据传输技术的无线通信装置1通过WiFi信号或蓝牙信号相互通信。该通信装置100与无线通信装置1之间的通信方式可通过上述指令模块90的用户界面（User Interface,UI）选择蓝牙信号或WiFi信号进行通信，并将该所选择的通信无线信号交由处理器单元60控制处理。
所述第一开关模块30可为现有的单刀双掷（Single Pole DoubleThrow,SPDT）模拟开关等开关装置，其依据信号收发模块20接收的信号制式/类型，并在处理器模块60的控制下而切换并接通相应的通信路径。例如，当指令模块90选择WiFi信号进行通信，信号收发模块20接收到WiFi信号，处理器单元60控制该第一开关模块30选通传输WiFi信号的路径，并将其传输至滤波模块40；当指令模块90选择蓝牙信号进行通信，信号收发模块20接收到蓝牙信号，处理器单元60控制第一开关模块30选通传输蓝牙信号的路径，并将其传输至滤波模块40。
所述滤波模块40包括一高通滤波单元42及一带通滤波单元44，所述高通滤波单元42可与现有高通滤波器（High Pass Filter,HPF）等整合，其用于将WiFi信号中的高频通过，并滤除WiFi信号信号中不必要的低频成分，而消除低频信号的干扰。所述带通滤波器44可与现有的带通滤波器（Band Pass Filter,BPF）整合，其允许蓝牙信号通过，并同时限制蓝牙信号频段外的干扰信号通过。
所述信号放大模块50包括一第一信号放大单元52及一第二信号放大单元54，该第一信号放大单元52及第二信号放大单元54可与现有的低噪声放大器（Low Noise Amplifier,LNA）整合，其具有较低的噪声系数，用于减少放大器自身的噪声对WiFi信号和蓝牙信号传输的干扰，以提高信号的信噪比（Signal Noise Ratio,SNR）。由于WiFi和蓝牙信号的传输带宽不同，故所述第一信号放大单元52设置为用于放大WiFi信号，所述第二信号放大单元54设置为用于放大蓝牙信号。上述WiFi信号和蓝牙信号经过滤波模块40和信号放大模块50之后，不但可以减少杂波信号的干扰，具有较好的信号品质，而且增强了WiFi信号和蓝牙信号传输能力，并提高了输出WiFi信号和蓝牙信号的信噪比。
所述处理器模块60为WiFi信号和蓝牙信号的主控装置，其可与该通信装置100内的中央处理器（Central Process Unit,CPU）整合。该处理器模块60内存储有控制程序，用于将接收到的WiFi信号和蓝牙信号等无线信号进行解调、处理和存储，并将需要发送的无线信号（如图片、语音等）经由调制处理后，将其传输至第二开关模块70。该处理器模块60还为第一开关模块30、第二开关模块70和功率放大模块80提供软件控制，以实现第一开关模块30和第二开关模块70自动切换而选通信号传输路径，并预设一信噪比门限值以调整功率放大模块80的发射功率。例如，当所述信号收发模块20接收到WiFi信号时，则处理器模块60提供选通信号，由第一开关模块30和第二开关模块70自动选通WiFi信号传输通道；当信号收发模块20接收到蓝牙信号，处理器模块60提供选通信号，由第一开关模块30和第二开关模块70自动选通蓝牙信号传输通道。
所述第二开关模块70可为现有的单刀双掷模拟开关等开关装置，其具有WiFi信号和蓝牙信号两路信号传输路径，并在处理器模块60的控制下自动切换至WiFi信号或蓝牙信号传输路径。例如，当指令模块90选择WiFi信号进行通信，则第一开关模块30和第二开关模块70在处理器单元60的控制下选通传输WiFi信号的路径；当指令模块90选择蓝牙信号进行通信，则第一开关模块30和第二开关模块70在处理器单元60的控制下选通传输蓝牙信号的路径。
所述功率放大模块80可为现有的AB类线性功率放大器等放大装置，具有旁路模式（By Pass Mode）和线性放大模式两种工作模式，并在上述处理器模块60的控制下实现工作模式选择。当上述WiFi或蓝牙发射信号需要较小的功率放大即可实现无线通信时，则该功率放大模块80工作于旁路模式；当上述WiFi或蓝牙发射信号需要较大的功率放大以实现无线通信时，则该功率放大模块80工作于线性放大模式。
当该功率放大模块80工作于线性放大模式时，该功率放大模块80的发射功率决定了WiFi或蓝牙信号的传输距离，故，依据WiFi和蓝牙信号传输距离，功率放大模块80形成不同的发射功率等级。例如，蓝牙信号的传输距离为100米时，功率放大模块80的发射功率可以设置为100毫瓦特左右，此时，功率放大模块80相应地工作于线性放大模式；蓝牙信号的传输距离为10米时，功率放大模块80的发射功率可以设置为2.5毫瓦特左右，此时，功率放大模块80相应地工作于旁路模式。可以理解，当功率放大模块80的发射功率越大，传输和接收信号的信噪比越大，表示信号的传输能力较强，同时，功率放大模块80的发射功率越大，该通信装置100的耗电量也越大。
该处理器模块60通过对比上述预设信噪比门限值与该通信装置100与无线通信装置1之间信号的信噪比，可自动调整功率放大模块80的发射功率，从而节约该通信装置100的电能损耗。例如，当功率放大模块80发射功率为100毫瓦特，而通信装置100与无线通信装置1之间的信噪比大于该预设的信噪比门限值，则说明二者之间的信号品质较好，功率放大模块80发射功率较大，则以一定的值（如，2毫瓦特、3毫瓦特等）自动降低功率放大模块80发射功率，直至该信噪比达到所述信噪比门限值。故，通过调整功率放大模块80的发射功率而达到节约电能的目的。
上述指令模块90可与现有的键盘模组整合，通过该指令模块90该通信装置100可选择蓝牙或WIFI等无线信号进行通信，且依据该无线信号的传输距离，通过操作该指令模块90选择功率放大模块80的工作模式和信号发射功率等级。
请一并参阅图3，本发明的通信方法较佳实施例即使用上述通信装置100以蓝牙,WIFI等短距离数据无线传输方式进行通信的方法，该方法包括以下步骤：
步骤S1：通过通信装置100中的指令模块90从蓝牙、WIFI等信号中选择一无线信号作为通信信号，收发模块20依据指令模块90的选择接收该无线信号；
步骤S2：通过该信号收发模块20接收该所选择的无线信号，并将该无线信号发送至第一开关
模块30；
步骤S3：该第一开关模块30接收该无线信号，并在处理器模块60的控制下依据该无线信号的制式/类型选通其传输路径以进行传输；
步骤S4：通过滤波模块40和信号放大模块50滤除该无线信号中的杂波并将该信号放大；
步骤S5：通过处理器模块60将该无线信号进行解调、处理和存储，并将需要发送的无线信号经由调制处理，并将其传输至第二开关模块70；
步骤S6：该第二开关模块70接收处理器模块60处理后的无线信号，并在处理器模块60的控制下依据该无线信号的制式/类型而选通其传输路径以进行传输；
步骤S7：功率放大模块80在上述处理器模块60的控制下调节无线信号的发射功率，实现以合适的功率发射该信号至该信号收发模块20；
步骤S8：信号收发模块20发射该无线信号以实现与一无线通信装置1建立通信连接。
所述步骤S7中，详细地，包括以下具体步骤：
步骤S71：初始时，功率放大模块80工作于线性放大模式，并以最大功率发射上述无线信号至上述无线通信装置1；
步骤S72：判断所述信号收发模块20是否在一预设时间（例如，可设置为15秒、20秒等）接收到无线通信装置1反馈的无线信号；若信号收发模块20接收到反馈的无线信号，则执行步骤S73；若信号收发模块20没有接收到反馈的无线信号，则执行步骤S74；
步骤S73：测量该通信装置100与无线通信装置1之间传输信号的信噪比是否大于上述预设的信噪比门限值；若传输信号的信噪比大于预设的信噪比门限值，则执行步骤S75；若传输信号的信噪比小于预设的信噪比门限值，则执行步骤S74；
步骤S74：通信装置100在无法接收到无线通信装置1的反馈信号或传输信号的信噪比过小时，处理器模块6判断信号收发模块20无法接收到反馈信号或者信号质量过差，而通过一扬声器或显示屏等信息输出装置（图未示）提示使用者通信装置100无法与通信装置1建立信号连接，并停止通信动作；
步骤S75：按照上述一定的值减小上述功率放大模块80的信号发射功率；
步骤S76：判断通信装置100与无线通信装置1之间无线传输信号的信噪比是否达到（等于或略大于）预设的信噪比门限值；若传输信号的信噪比大于该信噪比门限值，则重复步骤S75；若传输信号的信噪比达到该信噪比门限值，则执行步骤S77；
步骤S77：判断此时功率放大模块80的发射功率是否小于旁路模式的信号发射功率；若是，则执行步骤步骤78；若否，则执行步骤步骤S79；
步骤S78：则该功率放大模块80工作于旁路模式即可实现无线信号传输；
步骤S79：则该功率放大模块80工作于放大模式，该放大模式适合无线信号传输且可节约电能。
可以理解，该通信装置100由现有的锂电池等可充电的电源模块提供电能支持，以实现所有的信号功率放大、传输等。
本发明使用蓝牙通信的通信装置及通信方法较佳实施例中，所述通信装置100的功率放大模块80在处理器模块60的控制下，可自动调整蓝牙、WiFi等无线信号的发射功率，从而延长该无线信号的传输距离，不但提升了蓝牙等短距离传输信号使用的自由度，而且降低了该通信装置100的耗电量，满足了消费者的需求。
另外，本领域技术人员还可在本发明权利要求公开的范围和精神内做其他形式和细节上的各种修改、添加和替换。当然，这些依据本发明精神所做的各种修改、添加和替换等变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种通信装置，其与一无线通信装置通过蓝牙信号或WIFI信号相互通信，其特征在于：所述通信装置包括依次电性连接的一信号收发模块、一第一开关模块、一滤波模块、一信号放大模块、一处理器模块、一第二开关模块、一功率放大模块和一指令模块；该指令模块从蓝牙信号和工作频段为5GHz和2.4GHz的WIFI信号中选择一无线信号作为通信信号，并选择该功率放大模块的工作模式和信号发射功率等级；该信号收发模块用于接收和发送该无线信号，所述第一开关模块和第二开关模块在处理器模块的控制下选择该无线信号的传输路径，所述滤波模块和信号放大模块对该无线信号进行滤波放大处理，该功率放大模块初始工作于线性放大工作模式，并以最大功率发射该无线信号，所述功率放大模块在处理器模块的控制下调整信号的发射功率并进行旁路工作模式和线性放大工作模式的选择；该处理器模块预设一信噪比门限值，当该通信装置与该无线通信装置之间无线信号的信噪比达到预设的信噪比门限值，该处理器模块判断此时该功率放大模块的发射功率是否小于旁路模式的信号发射功率，若该功率放大模块的发射功率小于旁路模式的信号发射功率，则该功率放大模块工作于旁路模式；若该功率放大模块的发射功率大于旁路模式的信号发射功率，则该功率放大模块工作于放大模式。
2.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于：该无线信号共用上述功率放大模块。
3.如权利要求2所述的通信装置，其特征在于：所述第一开关模块和第二开关模块依据信号收发模块接收的信号制式而自动切换至蓝牙信号或WiFi信号的传输路径。
4.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于：所述滤波模块包括一高通滤波单元及一带通滤波单元，二者用于滤除所述无线信号中的杂波，以减少杂波对无线信号的干扰。
5.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于：所述信号放大模块包括一第一信号放大单元及一第二信号放大单元，二者用于减少噪声对无线信号的传输干扰，提高该无线信号的信噪比。
6.一种通信方法，其特征在于：所述通信方法包括以下步骤：
提供一种如权利要求1所述的通信装置；
从蓝牙信号和工作频段为5GHz和2.4GHz的WIFI信号中选择一无线信号作为通信信号；
接收该无线信号；
滤除该无线信号中的杂波并将其进行放大处理；
将无线信号进行调制、解调处理；
调整无线信号的发射功率；及
以调整后的功率发射无线信号。
7.如权利要求6所述的通信方法，其特征在于：所述调整无线信号的发射功率的步骤包括以下子步骤：
以最大功率发射无线信号至一无线通信装置；
接收无线通信装置返回的无线信号，功率放大模块以一定的值减小发射无线信号的发射功率；及
选择无线信号发射功率。
8.如权利要求7所述的通信方法，其特征在于：所述通信方法在以最大功率发射无线信号至一无线通信装置的步骤之后还包括判断是否在一预设时间接收到无线通信装置的返回信号的步骤，若信号收发模块接收到返回的无线信号，则执行一判断该通信装置与无线通信装置之间传输信号的信噪比是否大于一预设的信噪比门限值的步骤；若信号收发模块没有接收到反馈的无线信号，则执行一通信装置与无线通信装置之间无法建立通信连接的步骤。
9.如权利要求8所述的通信方法，其特征在于：所述通信方法在判断该通信装置与无线通信装置之间传输信号的信噪比是否大于一预设的信噪比门限值的步骤，若该传输信号的信噪比大于该预设的信噪比门限值，则执行功率放大模块以一定的值减小发射无线信号的发射功率的步骤；若该传输信号的信噪比小于预设的信噪比门限值，则执行通信装置与无线通信装置之间无法建立通信连接的步骤。
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