CN103052148A - 通讯装置及多层次传输功率控制方法 - Google Patents

通讯装置及多层次传输功率控制方法 Download PDF

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Abstract

一种通讯装置及多层次传输功率控制方法。所述通讯装置包含无线电模块，所述无线电点模块用来在与同级通讯装置建立起联机之前传送多个第一封包，其中用来传送第一封包的传输功率为可调整的，使得多层次的传输功率可被利用于传送第一封包。以上所述的通讯装置及多层次传输功率控制方法能够以不同功率进行传输，从而节省传输功率及电能。

Description

通讯装置及多层次传输功率控制方法
技术领域
本发明有关于一种传输功率控制方法，特别关于一种通讯装置及其应用的多层次传输功率控制方法。
背景技术
蓝牙为一种低功率、短距离的无线网络规格，适用于局域网络内的声音及数据传输。蓝牙无线传输操作于2.4千兆赫(GHz)免执照的工业、科学及医疗(industrial,scientific and medical，简称ISM)频带，其包含1组79个间距1百万兆赫(MHz)的跳频载波。蓝牙规格采用主-从通讯模块结合跳频扩频(Frequency-Hopping Spread Spectrum，简称FHSS)通讯技术，以确保数据的安全性且保护数据不受到干扰。一组蓝牙装置可以特定方式(Ad Hoc fashion)来进行连接。蓝牙装置可彼此链接，以形成所谓的微网(piconet)。一个蓝牙装置可为微网内的主装置，而其它装置可同时为从装置。最多8个主动蓝牙装置可加入一个微网。微网内的时间可被分成625微秒(μs)的多个时隙。主装置与从装置可以时分双工(time-division duplex，简称TDD)的方式交替传输机会。主装置控制微网内蓝牙通信链接的形成以及与从装置的通讯过程。从装置仅在被主装置询问后可被使能。
低功耗蓝牙(Bluetooth low energy，简称BLE)为一种适用于小巧且由电池供电的装置的低功率蓝牙通讯协议，例如，手表、无线键盘、游戏与运动传感器或其它。使用低功耗蓝牙技术的装置所消耗的能量理论上仅为传统蓝牙产品所消耗的能量的一小部分。
为了进一步节省传输功率，需要一种可同时应用于蓝牙与低功耗蓝牙技术，甚至其它无线通信技术(例如，IEEE802.11)的多层次传输功率控制方法。
发明内容
有鉴于此，特提供以下技术方案：
本发明的实施方式提供一种通讯装置，包含无线电模块。所述无线电模块用来在与同级通讯装置建立起联机之前传送多个第一封包，其中用来传送该多个第一封包的传输功率为可调整的，使得多层次的传输功率可被利用于传送该多个第一封包。
本发明的实施方式另提供一种多层次传输功率控制方法，适用于通讯装置，所述方法包含：产生功率控制信号，用来控制传送多个第一封包所使用的传输功率；以及响应该功率控制信号，使用多层次的传输功率以传送该多个第一封包，其中该多个第一封包是用于搜寻或呼叫同级通讯装置，或用于广播该通讯装置的多个广告。
本发明的实施方式又提供一种通讯装置，传送用来搜寻同级通讯装置的至少一个第一封包，以及与该同级通讯装置设置联机的至少一个第二封包，其中该第一封包的传输功率低于该第二封包的传输功率。
以上所述的通讯装置及多层次传输功率控制方法能够以不同功率进行传输，从而节省传输功率及电能。
附图说明
图1是根据本发明实施例的蓝牙主装置与蓝牙从装置于询问程序与呼叫程序中的状态示意图。
图2a是根据本发明实施例的低功耗蓝牙装置的广告程序的信息流程示意图。
图2b是根据本发明实施例的低功耗蓝牙装置的建立联机程序的信息流程示意图。
图3是根据本发明实施例的简化过的通讯装置方块示意图。
图4a是根据本发明实施例的主装置所传送与接收的询问或呼叫身份识别封包沿着时间轴的排程示意图。
图4b是根据本发明实施例的广告封包沿着时间轴的传送排程示意图。
图5a是根据本发明另一实施例的主装置所传送与接收的询问或呼叫身份识别封包沿着时间轴的排程的示意图。
图5b是根据本发明另一实施例的广告封包沿着时间轴的传送排程示意图。
图5c是根据本发明又一实施例的广告封包沿着时间轴的传送排程示意图。
图6是根据本发明又一实施例的主装置所传送与接收的询问或呼叫身份识别封包沿着时间轴的排程示意图。
图7是根据本发明实施例的适用于通讯装置的多层次传输功率控制方法流程示意图。
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指称特定的元件。所属技术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作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求项中所提及的「包含」为一开放式的用语，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，或透过其它装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。
图1是根据本发明实施例的蓝牙主装置与蓝牙从装置于询问(inquiry)程序与呼叫(paging)程序中的状态示意图(state machine diagram)。主装置可先处于询问状态，并且广播一个或多个身份识别封包(ID packet)110，用来寻找附近的装置。从装置可处于询问扫描(inquiry scan)状态，用来扫描广播的身份识别封包。当身份识别封包被接收到后，从装置可进入询问响应(inquiry response)状态，并且传送跳频同步(FHS)封包120至主装置，其中FHS代表Frequency HopSynchronization。在接收到跳频同步封包120后，主装置可在从主机端接收到建立HCI联机的指令(HCI_Create_Connection)之后进入呼叫状态，并且开始传送一个或多个呼叫身份识别封包(Paging ID packet)130，用来呼叫从装置，其中HCI代表主机控制接口(Host Control Interface)。从装置可接着进入呼叫扫描(page scan)状态，用来扫描呼叫身份识别封包130。
当从装置接收到一个呼叫身份识别封包后，从装置可进入从装置响应(slaveresponse)状态，并且回应身份识别封包140至主装置。主装置接着会进入主装置响应(master response)状态，并且将跳频同步封包150响应至从装置。接着，从装置可响应身份识别封包160。在此之后，主装置与从装置均可进入联机(connection)状态。主装置可传送询问封包(poll packet)170，而从装置可响应给主装置任意封包180(即，任意类型的封包)。最后，主装置与从装置的间可建立起ACL的联机，其中ACL代表异步连接导向链接(AsynchronousConnection-Oriented Link)。
图2a是根据本发明实施例的低功耗蓝牙装置的广告程序的信息流程示意图。根据低功耗蓝牙的规范，广告发行端可于空气中广播多个夹带有关广告发行端的信息的广告封包(ADV_IND)，其中各广告封包具有不同的广告封包索引值(ADV_idx)。一旦扫描端扫描到一个广告封包时，扫描端会发出扫描请求封包(SCAN_REQ)至广告发行端。响应扫描请求封包，广告发行端可响应扫描响应封包(SCAN_RSP)至扫描端。当从主机接收到建立低功耗HCI联机的指令(HCI_LE_Create_Connection)之后，扫描端可扮演起始者的角色，用来起始建立联机的程序，以建立起低功耗蓝牙联机。图2b是根据本发明实施例的低功耗蓝牙装置的建立联机程序的信息流程示意图。起始者可传送联机请求封包(CONNECT_REQ)至广告发行端，用来建立起低功耗蓝牙联机。待接收到联机请求封包后，低功耗蓝牙联机可于起始者与广告发行端之间被建立起来，并且接下来广告发行端变成从装置。
值得注意的是，现有技术中，并没有任何功率控制的机制应用于以上所介绍的程序中。因此，主装置可能于询问程序与呼叫程序中永远使用最大的传输功率传送身份识别封包，以及广告发行端可能于广告程序中永远使用最大的传输功率传送广告封包，其中最大的传输功率可由对应的规格所定义。然而，当要寻找或呼叫的目标装置实际上位于邻近主装置或广告发行端的地方，由于反复使用最大的传输功率传送封包，则现有技术中蓝牙与低功耗蓝牙技术的电流与功率耗损就会非常大，进而浪费电池能量。因此，本发明提出一种可同时应用于蓝牙与低功耗蓝牙技术，甚至其它无线通信技术(例如，IEEE802.11)的多层次传输功率控制方法。
图3是根据本发明实施例的简化过的通讯装置方块示意图。通讯装置300可包含至少一个基频模块301与一个无线电模块302。无线电模块302用来在一个或多个同级(peer)通讯装置之间执行无线传输与接收的功能。进一步说明，无线电模块302可包含至少一个功率放大器(图未示)以及一个射频单元(图未示)。射频单元可接收射频无线信号，并且将接收到的射频无线信号转换为将被基频模块301处理的基频信号；或者自基频模块301接收基频信号，并且将接收到的基频信号转换为即将被传送的射频信号。射频单元可包含多个硬件装置，用来执行射频转换。例如，射频单元可包含一个混频器，用来将基频信号乘上振荡于所需发射频率的一个载波，其中发射频率是由所使用的无线存取技术(RadioAccess Technology，RAT)而定。功率放大器用来放大射频无线信号的传输功率。
基频模块301可包含一个控制器303，用来控制通讯装置300的操作。基频模块301也可以包含多个硬件装置，用来执行基频信号处理，包含模数转换/数模转换、增益调整、调置/解调置、编码/译码等。
根据本发明的一个实施例，在与同级通讯装置建立起联机之前，无线电模块302可传送多个封包，用来搜寻或呼叫同级通讯装置，或广播通讯装置300的广告。于本发明的一个实施例中，根据蓝牙的规范，这些封包可以是传送于询问程序中的询问封包或者身份识别封包，例如图1中所示的身份识别封包110。于本发明的另一实施例中，这些封包可以是传送于呼叫程序的呼叫封包或身份识别封包，例如图1中所示的呼叫身份识别封包130。于本发明的其它一些实施例中，根据低功率蓝牙的规范，这些封包也可以是传送于广告程序中的身份识别封包，例如图2a中所示的广告封包。
根据本发明的实施例，控制器303可产生一个功率控制信号Sctrl，用来动态底地控制封包的传输功率，其中这些封包被传送用来搜寻或呼叫同级通讯装置，或者广播通讯装置300的广告。无线电模块302(例如，功率放大器)可响应功率控制信号Sctrl调整用来传送这些封包的传输功率。因此，在异步连接导向链接(ACL)的联机或低功耗蓝牙联机被建立起来之前，可利用多层次的传输功率传送这些封包。
图4a是根据本发明实施例的主装置所传送与接收的询问或呼叫身份识别封包沿着时间轴的排程(schedule)示意图。如图4a所示，各T与R分别代表一个时隙，其中T代表安排用来传送封包的传送时隙，R代表安排用来接收封包的接收时隙。于本发明的实施例中，无线电模块302可于不同期间使用不同的传输功率传送这些封包。如图4a所示，于第一个既定期间T1使用传输功率P1，于第二个既定期间T2使用传输功率P2，以及于第n个既定期间Tn使用传输功率Pn。值得注意的是，传输功率P1、P2…Pn可以随机被调整、或以递增或递减的方式被调整、或以其它方式被调整。而本发明并不限于使用任何一种特定的调整规则。
图4b是根据本发明实施例的广告封包沿着时间轴的传送排程示意图。于本发明的实施例中，无线电模块302可于不同期间使用不同的传输功率传送广告封包。如图4b所示，于第一个既定期间T1使用传输功率P1，于第二个既定期间T2使用传输功率P2，以及于第n个既定期间Tn使用传输功率Pn。值得注意的是，传输功率P1、P2…Pn可以随机被调整、或以递增或递减的方式被调整、或以其它方式被调整。而本发明并不限于使用任何一种特定的调整规则。
5a是根据本发明另一实施例的主装置所传送与接收的询问或呼叫身份识别封包沿着时间轴的排程示意图。于本发明的实施例中，无线电模块302可于不同时隙使用不同的传输功率传送这些封包。如图5a所示，于第一个传送时隙使用传输功率P1，于第二个传送时隙使用传输功率P2，于第三个传送时隙使用传输功率P3，以及于第n个传送时隙使用传输功率Pn。值得注意的是，传输功率P1、P2、P3…Pn可以随机被调整、或以递增或递减的方式被调整、或以其它方式被调整。而本发明并不限于使用任何一种特定的调整规则。此外，值得注意的是，于本发明的另一实施例中，无线电模块302也可使用不同的传输功率传送不同的封包。例如，无线电模块302可使用不同的传输功率传送于第一、第二或第n个传送时隙里的两个封包。
图5b是根据本发明另一实施例的广告封包沿着时间轴的传送排程示意图。如图5b所示，于一个广告事件时间区间T_advEvent内，可传送三个广告封包。于本发明的实施例中，无线电模块302可于不同广告事件时间区间T_advEvent使用不同的传输功率传送广告封包。如图5b所示，于第一个广告事件时间区间T_advEvent使用传输功率P1，于第二个广告事件时间区间T_advEvent使用传输功率P2，以及于第n个广告事件时间区间T_advEvent使用传输功率Pn。值得注意的是，传输功率P1、P2…Pn可以随机被调整、或以递增或递减的方式被调整、或以其它方式被调整。而本发明并不限于使用任何一种特定的调整规则。
图5c是根据本发明又一实施例的广告封包沿着时间轴的传送排程示意图。于此实施例中，无线电模块302可使用不同的传输功率传送不同的广告封包。如图5c所示，传输功率P1用来传送第一广告封包、传输功率P2用来传送第二广告封包、传输功率Pn用来传送第n广告封包。值得注意的是，传输功率P1、P2…Pn可以随机被调整、或以递增或递减的方式被调整、或以其它方式被调整。而本发明并不限于使用任何一种特定的调整规则。
图6是根据本发明又一实施例的主装置所传送与接收的询问或呼叫身份识别封包沿着时间轴的排程示意图。于此实施例中，无线电模块302响应不同的询问指令使用不同的传输功率传送封包。根据本发明的一个实施例，主机可发出多个主机控制接口(Host Control Interface，简称HCI)询问指令。响应各HCI询问指令，主装置可于既定的时间期间或根据一个既定规则传送一个或多个身份识别封包。因此，如图6所示，于本发明的实施例中，可响应第一个询问指令CMD使用传输功率P1传送封包，响应第二个询问指令CMD使用传输功率P2传送封包，以及响应第n个询问指令CMD使用传输功率Pn传送封包。值得注意的是，传输功率P1、P2…Pn可以随机被调整、或以递增或递减的方式被调整、或以其它方式被调整。而本发明并不限于使用任何一种特定的调整规则。
参考回图1与图2，控制器303还可以记录用来传送被同级通讯装置所接收到的一个封包的传输功率(控制器303可通过检查是否自同级通讯装置接收到一个响应封包，判断身份识别封包或广告封包是否已成功被同级通讯装置接收到)。例如，根据本发明的一个实施例，当一个以传输功率P2传送的身份识别封包110被同级通讯装置接收到时，同级通讯装置可如图1所示回传跳频同步封包120至通讯装置300。响应跳频同步封包120的接收，控制器303还可以将用来传送被同级通讯装置所接收到的身份识别封包110的传输功率P2记录下来，并且控制无线电模块302使用不低于被记录的传输功率P2的一个传输功率作为用来传送呼叫身份识别封包130至同级通讯装置以呼叫同级通讯装置的传输功率。
根据本发明的另一实施例，当一个以传输功率P2传送的身份识别封包130被同级通讯装置接收到时，同级通讯装置可如图1所示回传身份识别封包140至通讯装置300。响应身份识别封包140的接收，控制器303还可以将用来传送被同级通讯装置所接收到的身份识别封包130的传输功率P2记录下来，并且控制无线电模块302使用不低于被记录的传输功率P2的一个传输功率作为用来传送跳频同步封包150的传输功率以及与同级通讯装置建立起的新的异步连接导向链接(ACL)联机的初始传输功率。
根据本发明的又一实施例，当一个以传输功率P3传送的广告封包被同级通讯装置接收到时，同级通讯装置可如图2a所示回传扫描请求封包至通讯装置300。响应扫描请求封包的接收，控制器303还可以将用来传送被同级通讯装置所接收到的广告封包的传输功率P3记录下来，并且控制无线电模块302使用不低于被记录的传输功率P3的一个传输功率作为用来传送扫描响应封包SCAN_RSP至同级通讯装置的传输功率。
根据本发明的再一实施例，当一个以传输功率P3传送的广告封包被同级通讯装置接收到时，同级通讯装置可如图2b所示回传联机请求封包至通讯装置300。响应联机请求封包的接收，控制器303还可以将用来传送被同级通讯装置所接收到的广告封包的传输功率P3记录下来，并且控制无线电模块302使用不低于被记录的传输功率P3的一个传输功率作为用于与同级通讯装置建立起的新的低功耗蓝牙联机的传输功率。
值得注意的是，根据本发明的一些实施例，可为同级通讯装置记录一个以上的传输功率，并且控制器303可覆写这些已记录的数值。控制器303可决定保留最近一次记录的数值、保留最小的数值、或根据其它判断标准做决定。此外，值得注意的是，以上所述的以特定期间、时隙、封包或指令作为基础的传输功率调整方法也可于同一程序中随机的使用与切换。换句话说，本发明并不限于在同一程序中仅使用一种传输功率调整方法。
图7是根据本发明实施例的适用于通讯装置的多层次传输功率控制方法流程示意图。首先，于步骤S702中，通讯装置可产生功率控制信号，用来控制传送多个封包所使用的传输功率。于本发明的实施例中，这些封包被传送用于搜寻或呼叫同级通讯装置，或用于广播通讯装置的广告。接着，于步骤S704中，响应功率控制信号，使用多层次的传输功率以传送这些封包。虽然以上所述的内容是结合蓝牙与低功耗蓝牙系统来说明本发明的概念，然而本发明并不限于此。以上所述的多层次功率控制机制也可适用于其它无线通信技术，例如IEEE802.11通讯系统，用来节省在搜寻网络以及/或建立联机阶段所耗费的功率。
本发明的上述实施例能够以多种方式执行，例如使用硬件、软件、固件或其结合来执行。本领域的技术人员应了解执行上述功能的任何组件或组件的集合可被视为一个或多个控制上述功能的处理器。这样的一个或多个处理器可以多种方式执行，例如通过专用硬件，或使用微代码或软件来编程的通用硬件来执行上述功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (18)

1.一种通讯装置，包含：
无线电模块，用来在与同级通讯装置建立起联机之前传送多个第一封包，其中用来传送该多个第一封包的传输功率为可调整的，使得多层次的传输功率可被利用于传送该多个第一封包。
2.如权利要求1所述的通讯装置，其特征在于：该多个第一封包用于搜寻包含该同级通讯装置的网络，或用于与该同级通讯装置建立起联机。
3.如权利要求1所述的通讯装置，其特征在于：该多个第一封包为遵循蓝牙通讯协议而传送的身份识别封包，用来建立异步连接导向链接的联机。
4.如权利要求1所述的通讯装置，其特征在于：该多个第一封包为遵循低功耗蓝牙通讯协议而传送的广告封包，用来广播或建立起低功耗蓝牙联机。
5.如权利要求1所述的通讯装置，其特征在于：该无线电模块使用不同层次的传输功率于不同期间传送该多个第一封包。
6.如权利要求1所述的通讯装置，其特征在于：该无线电模块使用不同层次的传输功率于不同时隙传送该多个第一封包。
7.如权利要求1所述的通讯装置，其特征在于：该无线电模块使用不同层次的传输功率传送不同的第一封包。
8.如权利要求1所述的通讯装置，其特征在于：该多个第一封包是响应多个询问指令而被传送，并且该无线电模块响应不同的询问指令使用不同层次的传输功率传送该多个第一封包。
9.如权利要求1所述的通讯装置，其特征在于：当该多个第一封包中的一个被该同级通讯装置接收到之后，该无线电模块更从该同级通讯装置接收第二封包，并且响应该第二封包，该无线电模块使用不低于用来传送被接收到的该第一封包的传输功率作为用来传送后续多个封包至该同级通讯装置的传输功率。
10.一种多层次传输功率控制方法，适用于通讯装置，所述方法包含：
产生功率控制信号，用来控制传送多个第一封包所使用的传输功率；以及
响应该功率控制信号，使用多层次的传输功率以传送该多个第一封包，其中该多个第一封包用于搜寻或呼叫同级通讯装置，或用于广播该通讯装置的多个广告。
11.如权利要求10所述的多层次传输功率控制方法，其特征在于：使用多层次的传输功率以传送该多个第一封包的该步骤更包含：
于不同期间使用不同层次的传输功率传送该多个第一封包。
12.如权利要求10所述的多层次传输功率控制方法，其特征在于：使用多层次的传输功率以传送该多个第一封包的该步骤更包含：
于不同时隙使用不同层次的传输功率传送该多个第一封包。
13.如权利要求10所述的多层次传输功率控制方法，其特征在于：使用多层次的传输功率以传送该多个第一封包的该步骤更包含：
使用不同层次的传输功率传送不同的第一封包。
14.如权利要求10所述的多层次传输功率控制方法，其特征在于：该多个第一封包是响应多个询问指令而被传送，并且使用多层次的传输功率以传送该多个第一封包的该步骤更包含：
响应不同的询问指令使用不同层次的传输功率传送该多个第一封包。
15.如权利要求10所述的多层次传输功率控制方法，其特征在于：当该多个第一封包被传送用来呼叫该与同级通讯装置或广播该通讯装置的该多个广告时，该方法更包含：
于该多个第一封包中的一个被该同级通讯装置接收到之后，从该同级通讯装置接收第二封包；
响应该第二封包的接收，记录用来传送被接收到的该第一封包的传输功率；以及
使用不低于被记录的该传输功率的传输功率作为用来传送后续的封包至该同级通讯装置以建立起联机的传输功率，并且作为该联机的初始传输功率。
16.如权利要求10所述的多层次传输功率控制方法，其特征在于：当该多个第一封包被传送用来寻找该同级通讯装置时，该方法更包含：
于该多个第一封包中的一个被该同级通讯装置接收到之后，从该同级通讯装置接收第二封包；
响应该第二封包的接收，记录用来传送被接收到的该第一封包的传输功率；以及
使用不低于被记录的该传输功率的传输功率作为用来传送跳频同步封包与呼叫该同级通讯装置的传输功率。
17.一种通讯装置，传送用来搜寻同级通讯装置的至少一个第一封包，以及与该同级通讯装置设置联机的至少一个第二封包，其中该第一封包的传输功率低于该第二封包的传输功率。
18.如权利要求17所述的通讯装置，其特征在于：该第一封包为询问封包，并且该第二封包为呼叫封包。
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