CN103780525A - 应用于蓝牙通信系统中的通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供应用于蓝牙通信系统中的通信方法。应用于蓝牙通信系统中的通信方法包括如下步骤：从发送机接收蓝牙封包，所述蓝牙封包包括差分相位参考信息；检测该接收机和该发送机记录在链路管理协议层中的供货商/制造商信息和/或版本信息；基于检测结果决定是否执行相干信号接收；根据所述差分相位参考信息获得绝对相位参考信息，其中所述接收机与所述发送机属于相同的供货商/制造商；以及通过参考所述绝对相位参考信息执行所述相干信号接收。

Description

应用于蓝牙通信系统中的通信方法
技术领域
本发明涉及无线通信方案，尤其涉及应用于蓝牙(Bluetooth)系统中的通信方法、应用于蓝牙通信系统的接收机中的通信方法、应用于蓝牙通信系统中的通信方法、应用于无线通信系统中的第一通信装置以及应用于无线通信系统中的通信方法。
背景技术
通常，对于无线通信装置(例如蓝牙通信装置)，由于利用了调制/解调方案所以性能有限。举例来说，目前开发的蓝牙通信装置(一种低成本装置)倾向于利用简单并且成本低的调制/解调方案，但是简单并且成本低的调制/解调方案仅能达到一定程度的性能而无法获得更好的性能。因此，当需要更好的性能时，现有技术常加入很多复杂的算法以得到很小的性能增益。然而将额外的复杂算法加入到简单并且成本低的调制/解调方案中的方法对于低成本装置来说并不可行。因此，需要一种成本低且性能好的方案。
发明内容
有鉴于此，本发明提供应用于蓝牙通信系统中的通信方法。
在一个实施方式中，应用于蓝牙通信系统中的通信方法包括如下步骤：从发送机接收蓝牙封包，所述蓝牙封包包括差分相位参考信息；检测该接收机和该发送机记录在链路管理协议层中的供货商/制造商信息和/或版本信息；基于检测结果决定是否执行相干信号接收；根据所述差分相位参考信息获得绝对相位参考信息，其中所述接收机与所述发送机属于相同的供货商/制造商；以及通过参考所述绝对相位参考信息执行所述相干信号接收。
在另一个实施方式中，应用于蓝牙通信系统中的通信方法，包括如下步骤：至少将指示信号型样插入蓝牙封包，所述指示信号型样包括用于相同步的绝对相参考信息；以及发送所述蓝牙封包，其中所述蓝牙封包由一接收机接收，以用于：检测该接收机和该发送机记录在链路管理协议层中的供货商/制造商信息和/或版本信息；基于检测结果决定是否执行相干信号接收；根据所述差分相位参考信息获得绝对相位参考信息，其中所述接收机与所述发送机属于相同的供货商/制造商；以及通过参考所述绝对相位参考信息执行所述相干信号接收。
在又一个实施方式中，应用于蓝牙通信系统中的通信方法，包括如下步骤接收蓝牙封包，所述蓝牙封包至少包括指示信号型样，所述指示信号型样承载绝对相位参考信息；检测接收机和发送机记录在链路管理协议层中的供货商/制造商信息和/或版本信息；基于检测结果决定是否执行相干信号接收；根据所述差分相位参考信息获得绝对相位参考信息，其中所述接收机与所述发送机属于相同的供货商/制造商；以及通过参考所述绝对相位参考信息执行所述相干信号接收。
上述应用于蓝牙通信系统中的通信方法可以提高蓝牙通信系统的发送数据率。
以下系根据多个图式对本发明的较佳实施例进行详细描述，所属技术领域技术人员阅读后应可明确了解本发明的目的。
附图说明
图1为根据本发明第一实施例的无线通信系统100的示意图。
图2为供货商信息或制造商信息的流程图。
图3为图1中通信装置105A作为蓝牙系统的发送机时的实施例的示意图。
图4为图1中通信装置105A作为蓝牙系统的接收机时的实施例的示意图。
图5A为根据本发明第二实施例的通信装置505的示意图。
图5B为蓝牙通信系统的封包格式示意图。
图6为根据本发明第三实施例的两个通信装置605A与通信装置605B的示意图。
图7A、图7B、图7C以及图7D分别为由通信装置605A与通信装置605B利用的四种不同封包格式的示意图。
具体实施方式
在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或透过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
图1为根据本发明第一实施例的无线通信系统100的示意图。无线通信系统100（例如蓝牙系统）包括至少两个通信装置，第一通信装置与第二通信装置(如图中所示通信装置105A与通信装置105B，通信装置105B也可称为同级通信装置105B)，并且通信装置之间可彼此通信。通信装置105A可作为蓝牙发送机或蓝牙接收机应用于无线通信系统100中。也就是说，通信装置105A可作为发送机用于将封包(封包中包括数据或音频信息)发送至同级通信装置105B，或者通信装置105A作为接收机用于接收从同级通信装置105B发送的封包(封包中包括数据或音频信息)。特别地，通信装置105A包括信号处理单元110与控制单元115。信号处理单元110用于根据至少一第一通信协议与一第二通信协议处理封包的数据内容，封包的数据内容可为蓝牙封包的有效负载(payload)数据。更具体地，第一通信协议可为无线通信系统100的标准通信协议，用于定义第一调制/解调方案、第一编码/解码方案以及第一封包格式，第二通信协议可为无线通信系统100的非标准通信协议，用于定义第二调制/解调方案、第二编码/解码方案以及第二封包格式，其中第一调制/解调方案与第二调制/解调方案不同，第一编码/解码方案与第二编码/解码方案不同，第一封包格式与第二封包格式不同。控制单元115与信号处理单元110耦接并且用于检测在通信装置105A与同级通信装置105B之间的连接设立后同级通信装置105B是否支持第二通信协议。通常地，通信装置105A与同级通信装置105B之间的连接的设立过程依赖于第一通信协议，其中第一通信协议是通信系统100中的装置固有遵循的标准协议。当决定同级通信装置105B支持第二通信协议时，控制单元115命令信号处理单元110在某种情况下根据第二通信协议处理封包。具体内容在下面描述。
一个实施例中，第二通信协议提供/支持符号映像(mapping)功能，用于将第一调制/解调方案转换为第二调制/解调方案。当通信系统100为蓝牙系统时，第一调制/解调方案为用于音频链路的高斯频移键控(GaussianFrequency-Shift Keying，GFSK)调制/解调，第二调制/解调方案为用于蓝牙系统的音频链路的多进制差分相移键控(M-ary Differential Phase-Shift Keying，MDPSK)调制/解调，MDPSK调制/解调例如二进制差分相移键控(BinaryDifferential Phase-Shift Keying，BDPSK)调制/解调、差分正交(或四相)相移键控(Differential Quadrature Phase Shift Keying，DQPSK)以及8相差分相移键控(Eight phase Differential Phase Shift Keying，8DPSK)。也就是说，MDPSK调制/解调用于处理蓝牙音频封包的有效负载数据。然而，这并不能限制本发明。MDPSK调制/解调也可用于处理蓝牙数据封包的有效负载数据。另外，在其他实施例中，第二调制/解调方案可为其他比GFSK调制/解调具有更高阶(即更多数量的不同符号用于发送与接收)的信号调制/解调方案。举例来说，第二调制/解调方案可为多进制正交调幅(M-ary Quadrature AmplitudeModulation，MQAM)，例如16-QAM或64-QAM调制/解调方案。
当决定同级通信装置105B提供/支持符号映像功能时，控制单元115命令信号处理单元110利用第二调制/解调方案以代替第一调制/解调方案，以使得信号处理单元110对封包的数据内容执行第二调制/解调，并且通过利用第二调制/解调通信装置105A可与同级通信装置105B进行通信。接着由通信装置105A通知同级通信装置105B在一段时间后执行第二调制/解调。这样，同级通信装置105B之后会利用第二调制/解调代替第一调制/解调。因此，通信装置105A与同级通信装置105B可经由蓝牙封包与彼此通信，其中蓝牙封包由第二调制/解调而调制/解调，第二调制/解调比GFSK调制/解调具有更高阶。具有更高阶的调制/解调的优势之一在于能够显著提高音频同步连接导向(Synchronous Connection Oriented，SCO)链路的性能。举例来说，BDPSK调制/解调可在从零度至180度的范围扩展信号，而GFSK调制/解调仅能够在从负60度至正60度的范围扩展信号。因此上述方案可显著提高性能。
第一实施例的一种特殊情况中，由相同供货商或制造商实施或提供通信装置105A与同级通信装置105B，使得通信装置105A与同级通信装置105B支持由供货商或制造商定义的第二通信协议。也就是说，供货商或制造商将自定义通信协议(例如第二通信协议)嵌入至芯片或装置中，并且当装置与这种特殊关系之间链接的连接被识别时，装置可改变为利用自定义通信协议进行彼此间的通信，以获得好于标准通信协议的自定义通信协议优势。这种情况下，检测很简单，可通过仅检测同级通信装置105B的链路管理协议(LinkManagement Protocol，LMP)中记录的供货商信息或版本信息来实现。请参考图2。图2为供货商信息或制造商信息的流程图。只要实质上能够达到相同的结果，图2流程图中的步骤的顺序不需要完全一致并且可以不连续，也就是说，其他步骤可插入其中。图2流程图的步骤的描述如下：
步骤200：开始；
步骤205：通信装置105A在通信装置105A与同级通信装置105B之间设立连接，其中所述连接可支持同步连接导向发送或异步无连接发送；
步骤210：通信装置105A检测同级通信装置105B的装置地址(即MAC地址)，其中通信装置105A与同级通信装置105B各自具有特有的MAC地址；
步骤215：通信装置105A的控制单元115检测记录于同级通信装置105B的LMP层中的供货商/制造商信息，以决定通信装置105A与同级通信装置105B是否由相同的供货商或相同的制造商提供；若通信装置105A与同级通信装置105B相应于相同的供货商或相同的制造商，则初步表示通信装置105A与同级通信装置105B提供符号映像功能，并且流程接下来进行步骤220；否则，流程接进行步骤230；
步骤220：控制单元115决定记录于同级通信装置105B的LMP层中的版本信息与记录于通信装置105A的LMP层中的版本信息匹配，以检测通信装置105A与同级通信装置105B是否提供/支持相同的LMP功能；若通信装置105A与同级通信装置105B的LMP层具有匹配的版本信息，则同样表示通信装置105A与同级通信装置105B提供符号映像功能并且流程接着进行步骤225；否则，流程进行步骤230；
步骤225：控制单元115命令信号处理单元110执行第二调制/解调，以通过利用第二调制/解调与同级通信装置105B进行通信；
步骤230：控制单元115命令信号处理单元110执行第一调制/解调；以及
步骤235：结束。
上述步骤的详细描述如下。步骤205与步骤210中，通信装置105A与同级通信装置105B之间连接的设立以及同级通信装置105B的MAC地址的检测可以根据蓝牙系统的常规封包格式(即第一通信协议)来完成。相应地，在利用第二调制/解调之前通信装置105A仍可以正确地与同级通信装置105B进行通信。步骤215中，配置控制单元115决定分别相应于通信装置105A与同级通信装置105B的LMP层的多个字段(field)的内容是否匹配，其中上述字段相关于供货商/制造商信息。LMP用于控制并且协商两个蓝牙通信装置之间连接的各方面操作。LMP包括逻辑传输与逻辑链路的设立和控制，并且LMP用于物理链路的控制。若LMP层中记录的字段内容匹配，则控制单元115初步决定同级通信装置105B提供/支持符号映像功能。接着，步骤220中，控制单元115决定分别相应于通信装置105A与同级通信装置105B的LMP层的多个字段内容是否匹配，其中所述字段相关于版本信息，版本信息例如蓝牙通信的版本号或者每个LMP层的子版本的版本号。LMP层的子版本相关于蓝牙通信装置中LMP层的操作与功能。因此，通过确定每个LMP层的子版本号是否匹配，控制单元115可决定同级通信装置105B是否也进一步提供符号映像功能。需要注意的是，检测供货商/制造商信息与版本信息对于决定同级通信装置105B是否提供符号映像功能并不是必要的。另一实施例中，控制单元115可仅仅检测供货商/制造商信息与版本信息其中之一，这同样遵循本发明的精神。
请参考图3，图3为图1中通信装置105A作为蓝牙系统的发送机时的实施例的示意图。如图3所示，信号处理单元110包括前向错误更正(ForwardError Correction，FEC)单元120、符号映像单元125以及M-DPSK调制器130，其中“M”至少表示二进制(“B”)或四相(“Q”)。FEC单元120接收位序列并用于将错误校正码(Error Correction Code，ECC)与位序列相加以产生蓝牙封包的有效负载数据内容，以用于发送的错误控制。符号映像单元125接收有效负载数据内容并且用于将数据内容转换为符号，接着符号由M-DPSK调制器130接收并且处理。一个实施例中，若通信装置105A发送语音封包，则控制单元115命令符号映像单元125将位序列转换为具有“0”与“1”的符号，并且命令M-DPSK调制器130根据符号执行BDPSK调制以用于语音发送。若通信装置105A发送数据封包，则控制单元115命令符号映像单元125将位序列转换为具有“00”、“01”、“10”以及“11”的符号，并且命令M-DPSK调制器130根据符号执行QDPSK调制以用于数据发送，藉此获得更高的数据率(datarate)。因为BDPSK调制代替了GFSK调制用于音频封包发送，因此显著地提高了发送性能。另一个实施例中，通过再利用DQPSK调制来完成BDPSK调制，以节约硬件面积和成本。这种情况下，符号映像单元125将位序列转换为具有“00”与“11”的符号，并且命令M-DPSK调制器130根据符号执行QDPSK调制以用于语音发送。
相应地，实践中，控制单元115的操作可相关于软件算法。也就是说，可利用软件算法协助控制单元115决定同级通信装置105B是否提供符号映像功能。上述方案也落入本发明保护范围内。
请注意，图3中为简略而省略描述GFSK调制器方案。控制单元115适应性地控制上述多个调制方案之间的切换运用，以使性能达到最佳。因此，通信装置105A仍可兼容地支持第一通信协议(此实施例中也就是GFSK调制)。
请参考图4，图4为图1中通信装置105A作为蓝牙系统的接收机时的实施例的示意图。如图4所示，信号处理单元110包括解调器135、恢复单元140、多路器(Multiplexer，MUX)单元145以及解码器150。若通信装置105A接收BDPSK封包，则控制单元115命令解调器135基于BDPSK解调方案来解调入射信号以用于产生具有“0”与“1”的符号。将产生的符号发送至恢复单元140以及MUX单元145的一个输入端。恢复单元140用于将接收的符号转换为数据流，也就是位序列。解码器150接着将MUX单元145输出的位序列解码，以获得接收的语音封包数据内容。另一方面，若通信装置105A接收DQPSK封包，则控制单元115命令解调器135基于DQPSK解调方案来解调入射信号以用于产生具有“00”、“01”、“10”以及“11”的符号。将产生的符号发送至恢复单元140以及MUX单元145的一个输入端。恢复单元140将接收的符号转换为具有“0”与“1”的数据流，也就是位序列。这时，控制单元115命令MUX单元145选择恢复单元140的输出信号作为MUX单元145的输出信号。因此，解码器150通过将MUX单元145输出的位序列解码可获得接收的数据封包的正确数据内容。这种接收机结构也可兼容地接收由GFSK调制来调制的入射信号。控制单元115命令解调器135基于GFSK解调方案解调入射信号，并且控制MUX单元145选择解调器135的输出(而非恢复单元140的输出)作为MUX单元145的输出信号。接着解码器150解码位，由MUX单元145输出位序列，以获得数据内容。
请一并参考图5A及图5B。图5A为根据本发明第二实施例的通信装置505的示意图。图5B为蓝牙通信系统的封包格式示意图。如图5A所示通信装置505作为应用于蓝牙通信系统的接收机并且通信装置505包括信号处理单元510与控制单元515。信号处理单元510用于从蓝牙通信系统的(同级)发送机接收(蓝牙)封包。配置控制单元515检测通信装置505与同级发送机是否属于(相应于)相同的供货商/制造商；供货商/制造商信息的决定操作与图1中控制单元115的操作类似。当通信装置505与同级发送机属于相同的供货商/制造商时，控制单元515可获得绝对相位参考信息并且命令信号处理单元510通过参考绝对相参考信息执行一相干(coherent)信号接收。这是因为蓝牙通信系统的蓝牙封包可承载差分相参考信息。如图5B所示，相应于数据发送的蓝牙封包可包括字段“ACC”、字段“标头(header)”、字段”保护时间”、字段”EDR SYNC”以及有效负载主体。字段“ACC”表示访问代码，字段”保护时间”表示保护时间间隔。特别地，配置字段”EDR SYNC”用于承载差分相参考信息。也就是说，设计字段”EDR SYNC”用于差分相检测。另外，当提供相同或类似产品时，供货商/制造商并不轻易修改差分相调制/解调的初始相，因此若通信装置505与同级发送机属于或相应于相同的供货商/制造商，则控制单元515可毫无疑问地获得初始相信息。因此，通过获得初始相信息与差分相参考信息，控制单元515可得到绝对相参考信息。通信装置505毫无疑问地可用于相干信号接收。
本发明其他实施例中，尽管可能无法获得初始相信息，但是本发明的通信装置仍能够仅通过指示信号型样(pilot signal pattern)用于相干信号接收或改进相检测接收。请参考图6。图6为根据本发明第三实施例的两个通信装置605A与通信装置605B的示意图。通信装置605A用作蓝牙通信系统的发送机，通信装置605B用作蓝牙通信系统的相干接收机。通信装置605A包括信号处理单元610A与控制单元615A，其中信号处理单元610A用于发送蓝牙封包，控制单元615A用于命令信号处理单元610A在蓝牙封包发送前至少将指示信号型样插入蓝牙封包，指示信号型样包括用于相同步的绝对相参考信息。通信装置605B包括信号处理单元610B与控制单元615B。信号处理单元610B用于接收蓝牙封包(蓝牙封包包括由通信装置605A插入的指示信号型样)并且准备获取插入的指示信号型样。因此，控制单元615B可命令信号处理单元610B通过参考绝对相参考信息执行相干信号接收或改进相检测接收。
请参考图7A、图7B、图7C以及图7D。图7A、图7B、图7C以及图7D分别为由通信装置605A与通信装置605B利用的四种不同封包格式的示意图，用于数据或音频发送。如图7A所示，封包格式包括访问代码(“ACC”)、标头(“header”)、指示信号型样(“P”)、以及有效负载数据(“Payload”)。通信装置605A将指示信号型样(“P”)插入标头(“header”)与有效负载数据(“Payload”)之间。如图7B所示，将指示信号型样(“P”)插入访问代码(“ACC”)与标头(“header”)之间。相应地，通过从接收的蓝牙封包提取指示信号型样(“P”)并且参考提取的指示信号型样(“P”)，通信装置605B可获得绝对相参考信息以执行相干接收。另外，如图7C所示，蓝牙封包进一步包括保护时间间隔(“保护时间”)与扩展数据率同步型样”EDR SYNC”。通信装置605A将指示信号型样(“P”)插入访问代码(“ACC”)与标头(“header”)之间，并且通信装置605A将蓝牙封包发送至通信装置605B。因此，通过从接收的蓝牙封包提取指示信号型样(“P”)并且参考提取的指示信号型样(“P”)，通信装置605B可获得绝对相参考信息以执行相干接收。另外，如图7D所示，通信装置605A将多个指示信号型样(“P”)分别插入至有效负载数据(“Payload”)中的不同预定位置之中。所有预定位置对通信装置605A与通信装置605B都是已知的。因此通信装置605B能够从接收的蓝牙封包正确地提取指示信号型样(“P”)并且能够通过参考提取的指示信号型样(“P”)获得绝对相参考信息用于相干接收。多个指示信号型样能够提高相干接收的性能。
另外，上述实施例中，当通信装置105A与通信装置105B或通信装置605A与通信装置605B相应于相同的供货商/制造商时，通信装置105A与通信装置105B或通信装置605A与通信装置605B可协调一起运用另一个更高阶调制/解调方案以提高蓝牙通信系统的发送数据率。举例来说，更高阶调制/解调方案可为16-QAM或64-QAM调制/解调方案。另外，当通信装置105A与通信装置105B或通信装置605A与通信装置605B由相同的供货商/制造商提供时，通信装置105A与通信装置105B或通信装置605A与通信装置605B可协调运用第二编码方案代替第一编码方案，使得通过利用第二编码方案通信装置105A与通信装置105B相互之间或通信装置605A与通信装置605B相互之间可以通信，以保护有效负载数据。另外，尽管两个通信装置并非由相同供货商/制造商提供，当配置两个通信装置支持第二通信协议时，两个通信装置仍可利用不同于第一编码方案的第二编码方案保护有效负载数据。第二编码方案能够提高蓝牙通信系统的性能。举例来说，第二编码方案可为信道编码方案，信道编码方案包括低密度奇偶检验(Low-Density Parity-Check，LDPC)编码方案、区块编码方案、涡轮码(turbo code)方案等。
通信装置105A与通信装置105B或通信装置605A与通信装置605B可为移动装置，例如移动电话、耳机、PDA、膝上型计算机、个人计算器等。无线通信系统100可为短程(short-range)通信系统或应用于工业、科学以及医疗频段的通信系统，但并不仅限于此，其中短程通信系统包括蓝牙系统或近场通信(Near Field Communication，NFC)系统。
上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的范畴。任何所属技术领域技术人员可依据本发明的精神轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利范围应以权利要求为准。

Claims (3)

1.一种应用于蓝牙通信系统中的通信方法，其特征在于，包括：
从发送机接收蓝牙封包，所述蓝牙封包包括差分相位参考信息；
检测该接收机和该发送机记录在链路管理协议层中的供货商/制造商信息和/或版本信息；
基于检测结果决定是否执行相干信号接收；
根据所述差分相位参考信息获得绝对相位参考信息，其中所述接收机与所述发送机属于相同的供货商/制造商；以及
通过参考所述绝对相位参考信息执行所述相干信号接收。
2.一种应用于蓝牙通信系统中的通信方法，其特征在于，包括：
至少将指示信号型样插入蓝牙封包，所述指示信号型样包括用于相同步的绝对相参考信息；以及
发送所述蓝牙封包，
其中所述蓝牙封包由一接收机接收，以用于：
检测该接收机和该发送机记录在链路管理协议层中的供货商/制造商信息和/或版本信息；
基于检测结果决定是否执行相干信号接收；
根据所述差分相位参考信息获得绝对相位参考信息，其中所述接收机与所述发送机属于相同的供货商/制造商；以及
通过参考所述绝对相位参考信息执行所述相干信号接收。
3.一种应用于蓝牙通信系统中的通信方法，其特征在于，包括：
接收蓝牙封包，所述蓝牙封包至少包括指示信号型样，所述指示信号型样承载绝对相位参考信息；
检测接收机和发送机记录在链路管理协议层中的供货商/制造商信息和/或版本信息；
基于检测结果决定是否执行相干信号接收；
根据所述差分相位参考信息获得绝对相位参考信息，其中所述接收机与所述发送机属于相同的供货商/制造商；以及
通过参考所述绝对相位参考信息执行所述相干信号接收。
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