CN111884663A - 一种2.4g通信制式共存方法和电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种2.4G通信制式共存方法和电路，特别是提供了一种避免信道干扰的电路以及WiFi和2.4G非WiFi通信制式共存的方法。本发明提供的方法通过在WiFi和2.4G非WiFi通信制式进行共存跳频的处理时选择频率不同的通道滤波器，在硬件上增加隔离度，同时加上天线本体的隔离度，实现整个WiFi和2.4G非WiFi通信制式的隔离度达到50dB以上的显著效果。

Description

一种2.4G通信制式共存方法和电路
技术领域
本申请属于2.4G通信技术领域，尤其是涉及一种2.4G通信制式共存方法和电路，特别是涉及一种避免信道干扰的电路以及WiFi和2.4G非WiFi通信制式共存的方法。
背景技术
随着物联网的发展，越来越多的WiFi网关将增加蓝牙、zigbee、Thread和其他无线协议，以便与家庭和建筑物中的连接设备进行通信。此外，随着家庭和智能建筑系统越来越多地增加云连接，越来越多的家庭控制器会将WiFi添加到现有的低功耗无线设备上。因此，包括WiFi和其他2.4GHz协议的网关/控制器类型设备的数量将大幅增加，其中包括低耗电蓝牙(BLE)和IEEE 802.15.4-based zigbee和Thread。
目前主流的无线WiFi网络设备不管是802.11b/g还是802.11b/g/n，一般都支持13个信道，他们的中心频率虽然不同，但都是因为占据一定的频率范围，所以会有一些相互重叠的情况。下表中列出信道的中心频率，每个信道的有效宽度是20MHz，另外还有2MHz的强制隔离频带(类答似于公路上的隔离带)。即，对于中心频率为2412MHz的1信道，其频率范围为2401～2423MHz。
WiFi的13个信道的中心频率
Figure BDA0002532028060000011
Figure BDA0002532028060000021
2.4GHz的ISM标准支持WiFi(IEEE 802.11b/g/n)，zigbee和Thread(IEEE802.15.4)，蓝牙和低耗电蓝牙。这些不同的2.4GHz无线电标准同时并同步运行，会降低一个或多个无线电的性能。为了提高干扰的免疫性，2.4GHz ISM无线电标准中的每一项都支持一定程度的避免碰撞和/或消息重试能力。在低的数据吞吐率，低功率水平，和/或足够的物理分离，这些2.4GHz的ISM标准可以并存，对性能没有重大影响。
然而，真正的问题在于，不同的2.4GHz无线技术满足了同一设备的不同需求，因此必须要在同时运行而不会出现明显的性能退化。
WiFi的2.4G频段和2.4G其他通信制式比如蓝牙BT，ZigBee属于相同工作频段的通信，现有技术方案一般为，终端的系统通过时分的方式，将WiFi和BT进行隔离，即WiFi和BT协商一个固定的规则，WiFi工作的时候，BT暂停；对等的，BT工作的时候，WiFi暂停。现有技术覆盖的方案有类似于系统判断BT工作的时候，WIFI进行频率上的信道规避，这种频段的规避有WIFI 2.4G即2.4～2.5GHz内的信道规避，也有直接从WiFi 2.4G频段跳到WiFi 5G的规则。
时分的方案，需要牺牲掉时隙，也就是说单位时间WiFi或者其他2.4G通信制式比如BT的通信时间做了牺牲；所以相对而言，跳频的规避方式在保证通信带宽的基础上，要比时分的性能更好一些。
跳频是分为两种，以WiFi是在2.4G频段内跳频，还是WiFi在2.4G和5G之间跳动区分，如果WiFi是在2.4G和5G之间跳，就会完全牺牲掉WiFi 2.4G，这种牺牲在某些场景中是不能接受的。所以WiFi在2.4G频段内跳动是比较好的选择，但是目前2.4G内的跳频是没有物理隔离的，完全通过频段的差异比如，WiFi采用13信道(2500附近)，BT采用2400附近的信道，完全通过频段之间的隔离，这种隔离是远远不够的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中WiFi和2.4G非WiFi通信制式共存时采用时分的方案，需要牺牲掉时隙，而采用WiFi在2.4G和5G之间跳频，就会完全牺牲掉WiFi 2.4G，不能满足特定场景应用，但选择在2.4G内的跳频，目前缺乏物理隔离技术问题，从而提供一种避免信道干扰的电路以及WiFi和2.4G非WiFi通信制式共存的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种避免信道干扰的电路，包括WiFi模块和2.4G非WiFi通信制式模块，
所述WiFi模块包括，WiFi天线，滤波器，WiFi射频和WiFi处理器；
其中，WiFi天线动触点通过第一单刀三掷开关与滤波器的静触点连接，WiFi射频的动触点通过第二单刀三掷开关与滤波器的静触点连接；
WiFi天线将接收的信号通过滤波器和WiFi射频传输到WiFi处理器，WiFi处理器再将接收的信号通过WiFi射频和滤波器传输到天线；
所述2.4G非WiFi通信制式模块包括2.4G非WiFi通信制式天线，滤波器，2.4G非WiFi通信制式射频和2.4G非WiFi通信制式处理器；
其中，2.4G非WiFi通信制式天线动触点通过第三单刀三掷开关与滤波器的静触点连接，2.4G非WiFi通信制式射频的动触点通过第四单刀三掷开关与滤波器的静触点连接；
2.4G非WiFi通信制式天线将接收的信号通过滤波器和2.4G非WiFi通信制式射频传输到2.4G非WiFi通信制式处理器，2.4G非WiFi通信制式处理器再将接收的信号通过WiFi射频和滤波器传输到天线；
其中，所述滤波器包括低通滤波器，带通滤波器，高通滤波器。
进一步的，所述低通滤波器的截止频率为WiFi 1信道40MHz带宽下的最高频率，为2432MHz；
带通滤波器的带通频率截止频率为WiFi7信道40MHz带宽下的2422MHz～2462MHz；
高通滤波器的截止频率为WiFi 13信道40MHz带宽下的最低频率，为2452MHz。
进一步的，优选，当WiFi模块信号传输过程选择高通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式模块传输信号过程则选择低通滤波器；
当WiFi模块信号传输过程选择高通滤波器或低通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式模块传输信号过程则选择带通滤波器。
当WiFi模块信号传输过程选择带通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式模块传输信号过程则选择高通滤波器或低通滤波器。
当WiFi模块信号传输过程选择低通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式模块传输信号过程则选择高通滤波器或带通滤波器。
优选地，上述电路中，所述2.4G非WiFi通信制式包括蓝牙，zigbee和Thread。
本发明第二方面，还提供了一种WiFi和2.4G非WiFi通信制式共存的方法，包括：
WiFi天线动触点通过第一单刀三掷开关与滤波器的静触点连接，WiFi射频的动触点通过第二单刀三掷开关与滤波器的静触点连接；根据WiFi的工作频率，选择低通滤波器，带通滤波器或高通滤波器，将信号通过WiFi射频接收和发射到WiFi天线和WiFi处理器；
2.4G非WiFi通信制式天线动触点通过第三单刀三掷开关与滤波器的静触点连接，2.4G非WiFi通信制式射频的动触点通过第四单刀三掷开关与滤波器的静触点连接；
根据2.4G非WiFi通信制式的工作频率，选择低通滤波器，带通滤波器或高通滤波器，将信号通过WiFi射频接收和发射到WiFi天线和WiFi处理器；
并且，
(1)当WiFi选择工作在高通道时，即选择高通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式选择工作在低通道，即选择低通滤波器；
(2)当WiFi选择工作在低通道或高通道时，即选择高低通滤波器或高通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式选择工作在中间通道，即选择带通滤波器；
(3)当WiFi选择工作在中间通道时，即选择带通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式选择工作在高通道或者低通道，即选择高滤波器或低通滤波器；
(4)当WiFi选择工作在低通道时，即选择低通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式选择工作在中间通道或者低通道，即选择带滤波器或高通滤波器。
进一步地，所述低通滤波器的截止频率为WIFI 1信道40MHz带宽下的最高频率，为2432MHz；
带通滤波器的带通频率截止频率为WIFI 7信道40MHz带宽下的2422MHz～2462MHz；
高通滤波器的截止频率为WIFI 13信道40MHz带宽下的最低频率，为2452MHz。
优选地，所述2.4G非WiFi通信制式为蓝牙，zigbee和或Thread。
本发明的上述方法可以作为一种通用的2.4G通信制式共存方案使用，也可以在现有的WIFi和其他通信制式同时开启的时，系统通过预设定的共存机制进行信道的规避等方案基础上，使用本发明的上述方案，从而取得更大的隔离度，进而得到更好的共存性能。
通过本发明上述方法，在WiFi和2.4G非WiFi如蓝牙，zigbee和Thread等通信制式进行共存跳频的处理时，可以硬件上增加非常可观的隔离度，加上天线本体的隔离带，整个的WIFI和2.4G其他通信制式的隔离度可以达到50dB以上。
附图说明
下面结合附图和实施例对本申请的技术方案进一步说明。
图1是本发明提供的WiFi和2.4G非WiFi通信制式共存的方法示意图；
其中SP3T是指单刀三掷开关，是一种用于接收信号的高隔离度开关。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例
本实施例提供了一种避免信道干扰的电路，包括WiFi模块和2.4G非WiFi通信制式模块，
所述WiFi模块包括，WiFi天线，滤波器，WiFi射频和WiFi处理器；
其中，WiFi天线动触点通过第一单刀三掷开关与滤波器的静触点连接，WiFi射频的动触点通过第二单刀三掷开关与滤波器的静触点连接；
WiFi天线将接收的信号通过滤波器和WiFi射频传输到WiFi处理器，WiFi处理器再将接收的信号通过WiFi射频和滤波器传输到天线；
所述2.4G非WiFi通信制式模块包括2.4G非WiFi通信制式天线，滤波器，2.4G非WiFi通信制式射频和2.4G非WiFi通信制式处理器；
其中，2.4G非WiFi通信制式天线动触点通过第三单刀三掷开关与滤波器的静触点连接，2.4G非WiFi通信制式射频的动触点通过第四单刀三掷开关与滤波器的静触点连接；
2.4G非WiFi通信制式天线将接收的信号通过滤波器和2.4G非WiFi通信制式射频传输到2.4G非WiFi通信制式处理器，2.4G非WiFi通信制式处理器再将接收的信号通过WiFi射频和滤波器传输到天线；
其中，所述滤波器包括低通滤波器，带通滤波器，高通滤波器。
所述低通滤波器的截止频率为WiFi 1信道40MHz带宽下的最高频率，为2432MHz；
带通滤波器的带通频率截止频率为WiFi7信道40MHz带宽下的2422MHz～2462MHz；
高通滤波器的截止频率为WiFi 13信道40MHz带宽下的最低频率，为2452MHz。
当WiFi模块信号传输过程选择高通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式模块传输信号过程则选择低通滤波器；
当WiFi模块信号传输过程选择高通滤波器或低通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式模块传输信号过程则选择带通滤波器。
当WiFi模块信号传输过程选择带通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式模块传输信号过程则选择高通滤波器或低通滤波器。
当WiFi模块信号传输过程选择低通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式模块传输信号过程则选择高通滤波器或带通滤波器。
所述2.4G非WiFi通信制式包括蓝牙，zigbee和Thread。
实施例2
本实施例提供了一种WiFi和2.4G非WiFi通信制式共存的方法，包括：
WiFi天线动触点通过第一单刀三掷开关与滤波器的静触点连接，WiFi射频的动触点通过第二单刀三掷开关与滤波器的静触点连接；根据WiFi的工作频率，选择低通滤波器，带通滤波器或高通滤波器，将信号通过WiFi射频接收和发射到WiFi天线和WiFi处理器；
2.4G非WiFi通信制式天线动触点通过第三单刀三掷开关与滤波器的静触点连接，2.4G非WiFi通信制式射频的动触点通过第四单刀三掷开关与滤波器的静触点连接；
根据2.4G非WiFi通信制式的工作频率，选择低通滤波器，带通滤波器或高通滤波器，将信号通过WiFi射频接收和发射到WiFi天线和WiFi处理器；
(1)当WiFi选择工作在高通道时，即选择高通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式选择工作在低通道，即选择低通滤波器；
(2)当WiFi选择工作在低通道或高通道时，即选择高低通滤波器或高通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式选择工作在中间通道，即选择带通滤波器；
(3)当WiFi选择工作在中间通道时，即选择带通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式选择工作在高通道或者低通道，即选择高滤波器或低通滤波器；
(4)当WiFi选择工作在低通道时，即选择低通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式选择工作在中间通道或者低通道，即选择带滤波器或高通滤波器。
其中，所述低通滤波器的截止频率为WIFI 1信道40MHz带宽下的最高频率，为2432MHz；
带通滤波器的带通频率截止频率为WIFI 7信道40MHz带宽下的2422MHz～2462MHz；
高通滤波器的截止频率为WIFI 13信道40MHz带宽下的最低频率，为2452MHz。
所述2.4G非WiFi通信制式为蓝牙，zigbee和或Thread。
本发明提供的上述方法，在进行共存跳频的处理时，增加了非常可观的隔离度，加上天线本体的隔离带，整个的WiFi和2.4G其他通信制式的隔离度可以达到50dB以上。
以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种避免信道干扰的电路，其特征在于，包括WiFi模块和2.4G非WiFi通信制式模块，
所述WiFi模块包括，WiFi天线，滤波器，WiFi射频和WiFi处理器；
其中，WiFi天线动触点通过第一单刀三掷开关与滤波器的静触点连接，WiFi射频的动触点通过第二单刀三掷开关与滤波器的静触点连接；
WiFi天线将接收的信号通过滤波器和WiFi射频传输到WiFi处理器，WiFi处理器再将接收的信号通过WiFi射频和滤波器传输到天线；
所述2.4G非WiFi通信制式模块包括2.4G非WiFi通信制式天线，滤波器，2.4G非WiFi通信制式射频和2.4G非WiFi通信制式处理器；
其中，2.4G非WiFi通信制式天线动触点通过第三单刀三掷开关与滤波器的静触点连接，2.4G非WiFi通信制式射频的动触点通过第四单刀三掷开关与滤波器的静触点连接；
2.4G非WiFi通信制式天线将接收的信号通过滤波器和2.4G非WiFi通信制式射频传输到2.4G非WiFi通信制式处理器，2.4G非WiFi通信制式处理器再将接收的信号通过WiFi射频和滤波器传输到天线；
其中，所述滤波器包括低通滤波器，带通滤波器，高通滤波器。
2.根据权利要求1所述电路，其特征在于，所述低通滤波器的截止频率为WiFi 1信道40MHz带宽下的最高频率，为2432MHz；
带通滤波器的带通频率截止频率为WiFi7信道40MHz带宽下的2422MHz～2462MHz；
高通滤波器的截止频率为WiFi 13信道40MHz带宽下的最低频率，为2452MHz。
3.根据权利要求1所述电路，其特征在于，WiFi模块信号传输过程选择高通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式模块传输信号过程则选择低通滤波器。
4.根据权利要求1～3任一项所述电路，其特征在于，WiFi模块信号传输过程选择高通滤波器或低通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式模块传输信号过程则选择带通滤波器。
5.根据权利要求1～3任一项所述方法，其特征在于，WiFi模块信号传输过程选择带通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式模块传输信号过程则选择高通滤波器或低通滤波器。
6.根据权利要求1～3任一项所述方法，其特征在于，WiFi模块信号传输过程选择低通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式模块传输信号过程则选择高通滤波器或带通滤波器。
7.根据权利要求1～6任一项所述电路，其特征在于，所述2.4G非WiFi通信制式为蓝牙，zigbee或Thread。
8.一种WiFi和2.4G非WiFi通信制式共存的方法，其特征在于，包括：
WiFi天线动触点通过第一单刀三掷开关与滤波器的静触点连接，WiFi射频的动触点通过第二单刀三掷开关与滤波器的静触点连接；根据WiFi的工作频率，选择低通滤波器，带通滤波器或高通滤波器，将信号通过WiFi射频接收和发射到WiFi天线和WiFi处理器；
2.4G非WiFi通信制式天线动触点通过第三单刀三掷开关与滤波器的静触点连接，2.4G非WiFi通信制式射频的动触点通过第四单刀三掷开关与滤波器的静触点连接；
根据2.4G非WiFi通信制式的工作频率，选择低通滤波器，带通滤波器或高通滤波器，将信号通过WiFi射频接收和发射到WiFi天线和WiFi处理器；
并且，
(1)当WiFi选择工作在高通道时，即选择高通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式选择工作在低通道，即选择低通滤波器；
(2)当WiFi选择工作在低通道或高通道时，即选择高低通滤波器或高通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式选择工作在中间通道，即选择带通滤波器；
(3)当WiFi选择工作在中间通道时，即选择带通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式选择工作在高通道或者低通道，即选择高滤波器或低通滤波器；
(4)当WiFi选择工作在低通道时，即选择低通滤波器时，2.4G非WiFi通信制式选择工作在中间通道或者低通道，即选择带滤波器或高通滤波器。
9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述低通滤波器的截止频率为WIFI 1信道40MHz带宽下的最高频率，为2432MHz；
带通滤波器的带通频率截止频率为WIFI 7信道40MHz带宽下的2422MHz～2462MHz；
高通滤波器的截止频率为WIFI 13信道40MHz带宽下的最低频率，为2452MHz。
10.根据权利要求8～9任一项所述方法，其特征在于，所述2.4G非WiFi通信制式为蓝牙，zigbee或Thread。
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