CN102254197A - 通信装置及识别包含于rf信号中id封包的方法 - Google Patents

通信装置及识别包含于rf信号中id封包的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种通信装置及识别包含于RF信号中ID封包的方法，所述通信装置包含：RF模块以及扫描模块。RF模块用于接收RF信号并对应RF信号产生中介信号；扫描模块耦接至RF模块，用于识别对应中介信号的时域形态，并根据识别的时域形态决定RF信号是否包含ID封包。本发明的所述装置及方法能更快决定是否存在ID封包，如此便减少了功率消耗，并能在蓝牙兼容网络获取页扫描与询问扫描的高侦测率与低误警率。

Description

通信装置及识别包含于RF信号中ID封包的方法
技术领域
本发明有关于通信装置，更具体地，本发明有关于一种通信装置及识别包含于RF信号中的ID封包的方法。
背景技术
蓝牙无线技术是一种短距通信技术，这种技术能够替代连接移动通信装置及/或固定通信装置的电缆，同时还能维持较高水平的安全性。蓝牙技术的一些关键特性为稳健、低功耗以及低成本。蓝牙技术的标准定义了一个能让多种装置互相连接、互相通信的统一架构。
所有蓝牙装置皆可预设处于待机模式(standby mode)。于待机模式中，未连接的装置周期性地收听有无消息。这个程序被称作扫描，且被分为两种：页扫描(page scan)与询问扫描(inquiry scan)。页扫描被定义为连接子状态(connection sub-state)，在这个子状态中，装置通过“呼叫”每隔1.28秒在一个扫描窗口长度(11.25ms)的时间内收听自己的装置存取码(Device Access Code，DAC)，以建立起装置间的实际连接。询问扫描非常近似于页扫描，只是在询问扫描子状态时，接收装置通过“询问”扫描来寻找询问存取码。询问扫描用来找到一个范围内有哪些装置，并且找到这个范围内装置的位置以及时钟。因此，蓝牙装置的普通扫描的程序一般在扫描窗口(11.25ms)内执行。而一个扫描窗口通常由多个蓝牙帧(1.25ms)组成，一个蓝牙帧由多个时隙组成。
页扫描子状态(page sub-state)是由主控蓝牙装置(master Bluetoothdevice)使用来启动并连接从属蓝牙装置(slave Bluetooth device)，从属蓝牙装置在页扫描子状态内周期性醒来。主控蓝牙装置通过在不同的跳跃通道(hop channels)内反复发送从属装置的装置存取码(DAC)来尝试捕获从属蓝牙装置。在页扫描子状态(page sub-state)中，主控蓝牙装置在大量不同跳跃频率(hop frequencies)上快速发送对应目标从属蓝牙装置(targeted slave Bluetooth device)的装置存取码(ID封包)来建立连接。因为ID封包是一种非常短的封包，跳跃速率(hop rate)可从1600hops/s的速率提高至3200hops/s的速率。因为主控蓝牙装置的蓝牙时钟与从属蓝牙装置的时钟可能不同步，如此，主控蓝牙装置并不能准确知道从属蓝牙装置何时醒来以及从属蓝牙装置在哪个跳跃频率(hopfrequency)上。因此，主控蓝牙装置将一连串相同的DAC传送到不同的跳跃频率上，并于传送间隔内收听，直到主控蓝牙装置接到从属蓝牙装置的回应。图1显示页扫描与询问扫描传送的时序图，其中页扫描或询问扫描信息对100根据蓝牙规格在扫描窗口(11.25ms)内重复传输。
可是，当处于待机模式，蓝牙装置会因为询问扫描与页扫描而消耗功率。即便蓝牙装置未连接时也消耗相当多电池能量，这样不是想要看到的情形。
因此，需要一种新的通信装置以及一种新的蓝牙ID封包识别方法，以于待机模式下减少通信装置的功率消耗。
发明内容
为了解决蓝牙通信装置在未连接时候也消耗许多电池电量的技术问题，本发明提供一种新的通信装置及识别包含于RF信号中ID封包的方法，以于待机模式下减少通信装置的功率消耗。
本发明提供一种通信装置，包含：RF模块，用于接收RF信号并对应RF信号产生中介信号；以及扫描模块，耦接至RF模块，用于识别对应中介信号的时域形态，并根据识别的时域形态决定RF信号是否包含ID封包。
本发明另提供一种通信装置，包含：RF模块，用于接收RF信号；以及扫描模块，耦接至RF模块，扫描模块具有至少两种扫描模式，包含快速扫描模式与普通扫描模式，其中当操作于快速扫描模式时，扫描模块识别对应RF信号的时域形态，并根据识别的时域形态决定RF信号是否包含ID封包。
本发明另提供一种识别包含于RF信号中ID封包的方法，上述方法包含：接收RF信号并对应RF信号产生中介信号；以及执行快速扫描程序，包含：识别对应中介信号的时域形态；以及根据识别的时域形态决定RF信号是否包含ID封包。
本发明的所述装置及方法能更快决定是否存在ID封包，如此便减少了功率消耗，并能在蓝牙兼容网络获取页扫描与询问扫描的高侦测率与低误警率。
附图说明
图1显示页扫描与询问扫描传送的时序图。
图2A显示根据本发明的实施方式的用于识别ID封包的通信装置200。
图2B显示根据本发明的实施方式的用于识别ID封包的通信装置200。
图3显示根据本发明的实施方式的图2A或图2B中的通信装置200的信号时序图。
图4显示根据本发明实施方式的图2A或图2B中的通信装置200的功率侦测信号的示例图。
图5显示根据本发明的实施方式的图2A或图2B中的通信装置200中的功率侦测信号的另一示例图。
图6显示根据本发明的实施方式的图2A或图2B中通信装置200的功率侦测信号的另一示例图。
图7显示根据本发明实施方式的图2A或图2B中的通信装置200的功率侦测信号的另一示例图。
图8显示根据本发明的实施方式的通信装置的识别ID封包的方法的流程图。
具体实施方式
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来称呼特定的元件。本领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”是开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接到第二装置。
图2A显示根据本发明的实施方式的用于识别ID封包的通信装置200。通信装置200包含RF模块210，模数转换器(ADC)220，以及扫描模块230。在图2A中，RF模块210经由天线260接收RF信号。接着，ADC220从RF模块210接收信号，并将接收的信号转换为数字信号SD。然后，扫描模块230对数字信号SD执行快速扫描程序(fast scanprocedure)，以识别对应数字信号的时域形态(time-domain pattern)，并根据识别出的时域形态决定RF模块210接收的RF信号是否包含ID封包。更具体地，扫描模块230将识别的时域形态与既定的ID形态比较，并当比较结果指示辨识的时域形态与既定的ID形态匹配时，决定RF信号包含ID封包。时域形态可包含功率分布形态(power distributionpattern)。如图2A所示，扫描模块230包含功率侦测单元240以及封包识别单元250。功率侦测单元240周期性侦测数字信号SD的功率来获取功率侦测信号Spower。接着，封包识别单元250能根据时域中的功率侦测信号Spower的功率分布形态决定RF信号是否包含ID封包，并提供功率决定结果Sresult给后续的操作。举例来说，从RF信号识别出蓝牙ID封包后，通信装置200可侦测到一个发送蓝牙ID的同级蓝牙装置就在附近，然后通信装置200可根据蓝牙ID封包决定是否与附近的蓝牙装置建立通信连接。
在一个实施方式中，通信装置200可进一步包含降频器，耦接于RF模块210与扫描模块230之间(如图2B所示)，降频器用于将RF模块210的信号降频并转换为例如中频信号(intermediate frequencysignal)或基带信号(Baseband signal)的中介信号(intermediary signal)，接着扫描模块230可根据中介信号执行快速扫描程序，以识别是否接收到蓝牙ID封包。更进一步，ADC 220可实作于功率侦测单元240与封包识别单元250之间而不是如图2A中所示的功率侦测单元240之前，以减少由ADC 220引起的转换畸变(conversion distortion)而获取更精准的功率侦测信号Spower。换言之，功率侦测可在模拟域(analogdomain)或数字域(digital domain)实施，并且可于RF频带，IF频带或基带其中之一实施。
图3显示根据本发明的实施方式的图2A或图2B中的通信装置200的信号时序图。在图3中，信号S1代表蓝牙ID封包格式(本实施方式中，以八个时隙ST1-ST8为例)，以及信号S2代表图2A或图2B的RF模块210接收的信号S1的功率波形。以图2A为例，功率侦测单元240可通过对数字信号SD采样获取功率侦测信号Spower，并比较采样值与一个阈值。如此，当信号S2超过阈值时，功率侦测信号Spower就处于高逻辑电平“1”，当信号S2没有超过阈值时，功率侦测信号Spower处于低逻辑电平“0”。若存在ID封包，数字信号SD的至少两个功率峰值(举例来说，在时隙ST1与ST2的峰值或是在时隙ST2与ST5的峰值)在1005.5μs的时段内会被功率侦测单元所侦测到。因此，功率侦测单元240可提供包含N比特功率分布形态(N-bit power distributionpattern)的功率侦测信号Spower，这个功率分布形态覆盖1005.5μs，以表达数字信号SD的功率分布。虽然此处以N比特硬式判断(harddecision)为例，但是应注意的是，软式功率信息(soft power information)也可用来侦测两个功率峰值。
图4显示根据本发明实施方式的图2A或图2B中的通信装置200的功率侦测信号Spower的示例图。在本实施方式中，每一时段T1包含N个子段(例如18子段，每一大致等于72μs)，并且N比特的每一指示T1内对应子段的功率电平。需要注意的是，时段T1的时间长度必须要足够大能覆盖1005.5μs，以包含数字信号SD的至少两个功率峰值，如上所述。图4中，功率分布形态由18个比特组成。图4中显示两个不同功率分布形态P1与P2。接收功率侦测信号Spower之后，封包识别单元250决定功率分布形态P1或P2与预定蓝牙ID形态是否匹配。若功率分布形态与既定蓝牙ID形态匹配，则封包识别单元250决定侦测到蓝牙ID封包。如图3所示，ID封包可表示为具有高逻辑电平“1”的两个比特被接近312.5μs或937.5μs的时间间隔所分隔。在功率分布形态P1中，标记41包含具有高逻辑电平“1”的两个比特，这两个比特被具有低逻辑电平“0”的两个比特分隔开，标记41的长度接近312.5μs。在功率分布形态P2中，标记42包含具有高逻辑电平“1”的两个比特，这两个比特被具有低逻辑电平“0”的十个比特分隔开，标记42的长度接近937.5μs。因此，功率分布形态P 1与P2分别与蓝牙ID形态其中之一匹配。
图5显示根据本发明的实施方式的图2A或图2B中的通信装置200中的功率侦测信号Spower的另一示例图。类似地，图5中，通过每隔72μs侦测一次数字信号SD的功率的功率分布形态，连续测18次来获取功率分布形态。更进一步，图5中显示两个不同功率分布形态P3与P4。接收功率侦测信号Spower之后，图2A或图2B中的封包识别单元250可提供功率决定结果Sresult，以指示功率分布形态P3或P4是否与蓝牙ID形态匹配。举例来说，在功率分布形态P3中，没有两个具有高逻辑电平“1”的比特被分隔开312.5μs或937.5μs，且具有高逻辑电平“1”的连续比特的数量大于或等于一个特定值(例如≥4)，如标记51所示；因此，封包识别单元250可决定功率分布形态P3并不与任何蓝牙ID形态匹配，所以为噪音/干扰形态。另外，功率分布形态P4中，虽然侦测到两个具有高逻辑电平“1”的比特，并且被两个低逻辑电平“0”的比特所隔开(标记52与标记53)的情况，封包识别单元250仍然决定功率分布形态P4并不与蓝牙ID封包匹配，因为P4中存在四个连续分隔组，每一个分隔组都由一个具有高逻辑电平“1”的比特以及随后的一个或多个具有低逻辑电平“0”的比特所组成，如图5中所示的标记54，55，56及57。因为功率分布形态P4的连续分隔组的数量大于或等于特定值(例如≥4)，封包识别单元250可决定功率分布形态P4与噪音/干扰形态更匹配，而不是蓝牙ID形态；封包识别单元250更提供功率决定结果Sresult告知给后续电路，其中上述实施方式中的特定值根据实施选择来决定。
图6显示根据本发明的实施方式的图2A或图2B中通信装置200的功率侦测信号Spower的另一示例图。类似地，图6中，每一功率分布形态P5-P8通过每隔72μs侦测一次数字信号SD的功率，连续侦测18次来获取。本实施方式中，P5，P6，P7及P8中每一功率分布形态都没有具有高逻辑电平“1”的比特，这意味数字信号SD的功率在四个连续快速扫描程序中没有超过阈值。这种时域形态的情形表示既定时段内没有侦测到功率电平或侦测到低功率电平，扫描模块230可从快速扫描模式切换至普通扫描模式，而且普通扫描程序可于扫描窗口(11.25ms)内执行，来进一步确认天线260接收的RF信号是否包含蓝牙封包或是噪音。
图7显示根据本发明实施方式的图2A或图2B中的通信装置200的功率侦测信号Spower的另一示例图。类似地，功率分布形态P9通过在每隔72μs内侦测一次数字信号SD的功率，连续测18次来获取。本实施方式中，功率分布形态P9中具有高逻辑电平“1”的连续比特的数量大于或等于特定值(例如16)。因此，封包识别单元250可决定功率分布形态P9与蓝牙ID形态并不匹配，并提供功率决定结果Sresult告知后续电路。当时域形态指示既定时段内侦测到高功率电平或干扰时，扫描模块230可从快速扫描模式切换至普通扫描模式，以进一步确认天线260接收的RF信号是否包含任何蓝牙封包或例如由Wi-Fi封包引起的噪音。
图8显示根据本发明的实施方式的通信装置的识别ID封包的方法的流程图。首先，经由天线(例如260)与通信装置的RF模块(例如210)接收RF信号(步骤S802)。接着，步骤S 804中，RF信号被转换为中介信号，例如数字信号，中频信号或基带信号。接着，在步骤S806中，通信装置的扫描模块(例如230)对中介信号执行快速扫描程序，以于时域中获取对应中介信号的功率分布形态，并根据功率分布形态获取对应RF信号的功率决定结果。接着，在步骤S808中，根据从步骤S806中获取的功率决定结果执行后续程序。举例来说，若功率决定结果指示功率分布形态与蓝牙ID匹配(例如图4中的P1或P2)，通信装置可基于ID封包与同级蓝牙装置建立连接。若功率分布结果指示功率分布形态与噪音/干扰ID形态匹配(例如图5中的P3或P4)，通信装置可决定RF信号包含噪音干扰或RF信号并不包含任何蓝牙ID封包。因此，通信装置可继续周期性执行快速扫描程序，以监控时域内对应中介信号的功率分布形态。若功率决定结果指示在既定时段内的功率分布形态中并未侦测到功率或侦测到低功率(例如图6中的P5-P8)，通信装置可停止执行快速扫描程序，然后开始执行普通扫描程序来进一步确认RF信号是否包含任何蓝牙ID封包。若功率决定结果指示功率分布形态内侦测到高功率电平(例如图7中的P9)，通信装置可停止执行快速扫描程序，然后开始执行普通扫描程序来进一步确认RF信号包含多个蓝牙ID封包或包含由Wi-Fi封包引起的噪音干扰。因此，通过执行本发明的快速扫描程序，通信装置能更快决定是否存在ID封包，如此便减少功率消耗。更进一步，使用本发明能在蓝牙兼容网络能够获取页扫描与询问扫描的高侦测率与低误警率。
本发明虽用较佳实施方式说明如上，然而其并非用来限定本发明的范围，任何本领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，做的任何更动与改变，都在本发明的保护范围内，具体以权利要求界定的范围为准。

Claims (21)

1.一种通信装置，包含：
RF模块，用于接收RF信号并产生对应上述RF信号的中介信号；以及
扫描模块，耦接至上述RF模块，用于识别对应上述中介信号的时域形态，并根据上述识别的时域形态决定上述RF信号是否包含ID封包。
2.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，上述扫描模块将识别的上述时域形态与既定ID形态比较，当上述比较结果指示识别的上述时域形态与上述既定ID形态匹配时，决定上述RF信号包含上述ID封包。
3.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，上述时域形态包含上述中介信号的功率分布形态，且上述扫描模块包含：
功率侦测单元，耦接至RF模块，于特定时段内侦测上述中介信号的功率电平，以产生上述中介信号的上述功率分布形态；以及
封包识别单元，耦接至上述功率侦测单元，根据上述功率分布形态决定上述RF信号是否包含上述ID封包。
4.如权利要求3所述的通信装置，其特征在于，上述功率分布形态包含N比特，且上述特定时段包含N子段，且每一上述多个比特指示上述特定时段中对应子段内上述中介信号的功率电平。
5.如权利要求4所述的通信装置，其特征在于，具有第一逻辑电平的每一比特用来指示上述中介信号的功率电平在上述对应子段内超过阈值，且具有第二逻辑电平的每一比特用来指示上述中介信号的功率电平在上述对应子段内并未超过上述阈值，其中上述第二逻辑电平与上述第一逻辑电平不同。
6.如权利要求5所述的通信装置，其特征在于，当上述功率分布形态的具有上述第一逻辑电平的两个比特被接近于312.5μs或937.5μs的时间间隔分隔时，上述功率分布形态与既定蓝牙ID形态匹配。
7.如权利要求5所述的通信装置，其特征在于，当上述功率分布形态的具有上述第一逻辑电平的连续比特的数量超过或等于特定值时，上述功率分布形态与既定蓝牙ID形态不匹配。
8.如权利要求5所述的通信装置，其特征在于，当上述功率分布形态的连续分隔组的数量大于或等于特定值时，上述功率分布形态与既定蓝牙ID形态不匹配，其中每一上述多个分隔组由具有上述第一逻辑电平的第一比特，以及与上述第一比特相邻的具有上述第二逻辑电平的一个或多个比特组成。
9.如权利要求3所述的通信装置，其特征在于，更包含：
模数转换器，耦接于上述功率侦测单元与上述封包识别单元之间，用于对上述中介信号的上述功率分布形态采样，以产生多个采样结果；
其中上述封包识别单元根据上述多个采样结果决定上述RF信号是否包含上述ID封包。
10.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，更包含：
模数转换器，耦接于上述RF模块与上述扫描模块之间，用于采样上述中介信号来产生多个采样结果；
其中上述扫描模块基于上述多个采样结果识别对应上述中介信号的上述时域形态。
11.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，用来识别蓝牙ID封包，当上述扫描模块决定上述RF信号包含同级蓝牙装置发送的ID封包时，上述通信装置被设定来基于上述ID封包与上述同级蓝牙装置建立连接。
12.一种通信装置，包含：
RF模块，用于接收RF信号；以及
扫描模块，耦接至上述RF模块，上述扫描模块具有至少两种扫描模式，包含快速扫描模式与普通扫描模式，其中当操作于上述快速扫描模式时，上述扫描模块识别对应上述RF信号的时域形态，并根据识别的上述时域形态决定上述RF信号是否包含ID封包。
13.如权利要求12所述的通信装置，其特征在于，上述扫描模块比较识别的上述时域形态与既定ID形态，以及当上述比较结果指示识别的上述时域形态与上述既定ID形态匹配时，决定上述RF信号包含上述ID封包。
14.如权利要求12所述的通信装置，其特征在于，当对应上述RF信号的上述时域形态指示在既定时段内未侦测到功率电平或侦测到低功率电平时，上述扫描模块从上述快速模式切换至上述普通模式。
15.如权利要求12所述的通信装置，其特征在于，当对应上述RF信号的上述时域形态指示在既定时段内侦测到高功率电平或干扰时，上述扫描模块从上述快速扫描模式切换至上述普通扫描模式。
16.一种识别包含于RF信号中ID封包的方法，上述方法包含：
接收RF信号并产生对应上述RF信号的中介信号；以及
执行快速扫描程序，包含：
识别对应上述中介信号的时域形态；以及
根据识别的上述时域形态决定上述RF信号是否包含ID封包。
17.如权利要求16所述的识别包含于RF信号中ID封包的方法，其特征在于，上述决定步骤包含：
比较识别的上述时域形态与既定ID形态；以及
当上述比较结果指示识别的上述时域形态与上述既定ID形态匹配时，决定上述RF信号包含上述ID封包。
18.如权利要求16所述的识别包含于RF信号中ID封包的方法，其特征在于，上述时域形态包含上述中介信号的功率分布形态，识别对应上述中介信号的上述时域形态的步骤包含：
于特定时段内侦测上述中介信号的上述功率电平，以产生上述中介信号的上述功率分布形态；
以及决定上述RF信号是否包含上述ID封包的步骤包含：
根据上述功率分布形态决定上述RF信号是否包含上述ID封包。
19.如权利要求18所述的识别包含于RF信号中ID封包的方法，其特征在于，上述功率分布形态包含N比特，上述特定时段包含N子段，以及每一上述多个比特指示上述特定时段中对应子段内上述中介信号的功率电平。
20.如权利要求16所述的识别包含于RF信号中ID封包的方法，其特征在于，上述方法更包含：
当对应上述中介信号的识别的上述时域形态指示既定时段内并未侦测到功率电平或侦测到低功率电平时，执行普通扫描程序。
21.如权利要求16所述的识别包含于RF信号中ID封包的方法，其特征在于，上述方法更包含：
当对应上述中介信号的识别的上述时域形态指示既定时段内侦测到高功率电平或干扰时，执行普通扫描程序。
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