CN113115336B - 基于负载调谐器的无线通讯优化方法及优化系统 - Google Patents

基于负载调谐器的无线通讯优化方法及优化系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于负载调谐器的无线通讯优化方法及优化系统，优化方法包括步骤：提供具有分时交替进行的发射模式和接收模式的无线通讯模块及包括复数路负载的负载调谐器；启动无线通讯模块和负载调谐器，无线通讯模块通过负载调谐器的当前路负载与天线进行通讯交互；启动负载调谐器的切换功能，负载调谐器根据通讯协议判断无线通讯模块当前为发射模式或接收模式；在判断为发射模式时，切换至第a路负载与天线进行通讯，使无线通讯模块处于最小工作电流；在判断为接收模式时，切换至第b路负载与天线进行通讯，使无线通讯模块处于最高收迅品质。本发明分别针对发射模式和接收模式进行耗电优化和收迅优化，既保证通讯质量又达到省电效果。

Description

基于负载调谐器的无线通讯优化方法及优化系统
技术领域
本发明涉及无线通讯技术领域，特别涉及一种基于负载调谐器的无线通讯优化方法及优化系统。
背景技术
智慧家庭的无线联网技术中，最常见的有WiFi、蓝牙(Bluetooth)、群峰无线网络(ZigBee)或超宽带(Ultra Wide Band，UWB)等，以蓝牙为例，近几年蓝牙的发展及应用，大部分都朝向穿戴式装置或IoT装置发展，而这些装置的共同特点不外乎就是电池供电，因此“省电”在蓝牙应用中扮演相当重要的脚色。在蓝牙协议的发展中，主要的省电机制有shortpacket，low overhead以及optimized acknowledgement scheme等等，大部分都属于软件可实现行为，但仅靠软件来实现省电机制还不足以达到最佳省电效果。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于负载调谐器的无线通讯优化方法及优化系统，基于具有分时交替进行发射模式和接收模式的无线通讯模块，利用负载调谐器的负载切换分别针对发射模式和接收模式进行耗电优化和收迅品质优化，既能够保证无线通讯质量又能够达到节能省电效果。
本发明通过如下方案来实现：一种基于负载调谐器的无线通讯优化方法，包括步骤：
提供无线通讯模块和负载调谐器，所述无线通讯模块具有分时交替进行的发射模式和接收模式，所述负载调谐器包括复数路负载；
启动所述无线通讯模块和所述负载调谐器，所述无线通讯模块通过所述负载调谐器的当前路负载与天线进行通讯交互；
启动所述负载调谐器的切换功能，所述负载调谐器根据通讯协议判断所述无线通讯模块当前所处为发射模式或接收模式；
在判断为发射模式时，将当前路负载切换至第a路负载与所述天线进行通讯，使所述无线通讯模块处于最小工作电流；
在判断为接收模式时，将当前路负载切换至第b路负载与所述天线进行通讯，使所述无线通讯模块处于最高收迅品质。
本发明通过负载调谐器的设置，便于对无线通讯模块的输出负载进行动态调整；本发明基于具有分时交替进行发射模式和接收模式的无线通讯模块，利用负载调谐器的负载切换分别针对发射模式和接收模式进行耗电优化和收迅品质优化，使无线通讯模块能够维持在较好的功率效率，既能够保证无线通讯质量又能够达到节能省电效果；本发明通用性强，适用于各种分时多供的无线通讯系统，也可应用于携带型产品的无线通讯模块。
本发明基于负载调谐器的无线通讯优化方法的进一步改进在于，在启动所述无线通讯模块后，还包括步骤：于复数路负载中识别出所述第a路负载和所述第b路负载；所述第a路负载为使所述无线通讯模块处于最小工作电流的工作负载，所述第b路负载为使所述无线通讯模块处于最高收迅品质的工作负载。
本发明基于负载调谐器的无线通讯优化方法的进一步改进在于，识别出所述第a路负载的步骤包括：
启动所述负载调谐器的切换功能，所述负载调谐器根据通讯协议判断所述无线通讯模块当前所处为发射模式或接收模式；
在每次判断为发射模式时，逐路切换所述负载与所述天线进行通讯，并获取每一路所述负载下的所述无线通讯模块的工作电流；
比较得到最小工作电流所对应的所述第a路负载。
本发明基于负载调谐器的无线通讯优化方法的进一步改进在于，识别出所述第b路负载的步骤包括：
启动所述负载调谐器的切换功能，所述负载调谐器根据通讯协议判断所述无线通讯模块当前所处为发射模式或接收模式；
在每次判断为接收模式时，逐路切换所述负载与所述天线进行通讯，并获取每一路所述负载下的所述无线通讯模块的收迅品质参数；
比较得到最高收迅品质参数所对应的所述第b路负载。
本发明基于负载调谐器的无线通讯优化方法的进一步改进在于，所述负载调谐器的复数路负载包括一路负载值为零的负载，在启动所述无线通讯模块后且在于复数路负载中识别出所述第a路负载和所述第b路负载之前：
判断所述无线通讯模块当前通讯品质是否满足预设通讯品质要求；
若否，则无需识别出所述第a路负载和所述第b路负载，直接设定所述负载值为零的负载为所述第a路负载和所述第b路负载；
若是，则进行于复数路负载中识别出所述第a路负载和所述第b路负载的步骤。
本发明还提供了一种基于负载调谐器的无线通讯优化系统：
包括无线通讯模块和负载调谐器，所述无线通讯模块具有分时交替进行的发射模式和接收模式，并且所述无线通讯模块通过所述负载调谐器与天线进行通讯交互，所述负载调谐器包括复数路负载以及用于择一地切换复数路负载的切换模块；
所述负载调谐器通过通讯协议判断所述无线通讯模块当前所处为发射模式或接收模式，并利用切换模块将当前路负载切换至第a路负载或第b路负载进行所述无线通讯模块与所述天线之间的通讯交互；
所述负载调谐器在判断所述无线通讯模块处于发射模式时，将当前路负载切换至所述第a路负载与所述天线进行通讯，使所述无线通讯模块处于最小工作电流；
所述负载调谐器在判断所述无线通讯模块处于接收模式时，将当前路负载切换至所述第b路负载与所述天线进行通讯，使所述无线通讯模块处于最高收迅品质。
本发明基于负载调谐器的无线通讯优化系统的进一步改进在于：所述无线通讯模块包括分别用于在复数路负载中识别出所述第a路负载和所述第b路负载的第一识别模块和第二识别模块；所述第a路负载为使所述无线通讯模块处于最小工作电流的工作负载，所述第b路负载为使所述无线通讯模块处于最高收迅品质的工作负载。
本发明基于负载调谐器的无线通讯优化系统的进一步改进在于，所述第一识别模块包括：
第一感测单元，用于实时检测所述无线通讯模块的工作电流；
第一数据处理单元，连接于所述第一感测单元和所述负载调谐器，所述第一数据处理单元获取每一路负载下的工作电流并比较得到最小工作电流所对应的所述第a路负载、同时将比较结果发送至所述负载调谐器。
本发明基于负载调谐器的无线通讯优化系统的进一步改进在于，所述第二识别模块包括：
第二感测单元，用于实时检测所述无线通讯模块的收迅品质参数；
第二数据处理单元，连接于所述第二感测单元和所述负载调谐器，所述第二数据处理单元获取每一路负载下的收迅品质参数并比较得到最高收迅品质参数所对应的所述第b路负载、同时将比较结果发送至所述负载调谐器。
本发明基于负载调谐器的无线通讯优化系统的进一步改进在于，所述复数路负载中包括一路负载值为零的负载。
附图说明
图1示出了本发明优化方法的流程图。
图2示出了本发明优化系统的系统框图。
图3示出了本发明优化系统中负载调谐器的内部电路示意图。
图4示出了本发明无线通讯模块的系统框图。
具体实施方式
传统的无线通讯省电机制大部分都属于软件可实现行为，但仅靠软件来实现省电机制还不足以达到最佳省电效果。本发明从硬件角度出发，提供了一种基于硬件省电系统的省电方法，具体地，由于功率放大器为无线通讯架构中的高耗电零件，而放大器的性能(包括功率、效率与增益)与本体设计、输入负载和输出负载有关，不同输出负载对应不同性能，功率，效率与增益在初始设计时必须做取舍与妥协。
为了达到硬件省电的目的，本发明于无线通讯模块和天线之间的通讯路径上设置了负载调谐器，使无线通讯模块通过负载调谐器与天线进行通讯交互，达到对无线通讯模块输出负载进行动态调整的目的；本发明基于具有分时交替进行发射模式和接收模式的无线通讯模块，利用负载调谐器的负载切换分别针对发射模式和接收模式进行耗电优化和收迅品质优化，使无线通讯模块能够维持在较好的功率效率，既能够保证无线通讯质量又能够达到节能省电效果。
下面结合附图对该基于负载调谐器的无线通讯优化方法作进一步说明。
参阅图1和图2，图1示出了本发明优化方法的流程图，图2示出了本发明优化系统的系统框图。
一种基于负载调谐器的无线通讯优化方法，包括步骤：
步骤S1、提供无线通讯模块1和负载调谐器2，该无线通讯模块1具有分时交替进行的发射模式和接收模式，该负载调谐器2包括复数路负载。
步骤S2、启动该无线通讯模块1和该负载调谐器2，该无线通讯模块1通过该负载调谐器2的当前路负载与天线3进行通讯交互。
步骤S3、启动该负载调谐器2的切换功能，该负载调谐器2根据通讯协议判断该无线通讯模块1当前所处为发射模式或接收模式。
步骤S4、在判断为发射模式时，通过第a路负载与该天线3进行通讯，使该无线通讯模块1处于最小工作电流。
步骤S5、在判断为接收模式时，通过第b路负载与该天线3进行通讯，使该无线通讯模块1处于最高收迅品质。
具体来说：a和b均为大于等于1且小于等于负载总路数的自然数，该方法中的第a路负载和第b路负载的负载值可以是经验负载值或针对应用环境通过各种检测方法得到的负载值。由于市面上的大部分无线通讯系统或模块均具有分时多供特点，即发射状态和接收状态是分时交替进行的，最常见的有WiFi、蓝牙(Bluetooth)、群峰无线网络(ZigBee)或超宽带(Ultra Wide Band，UWB)等，因此，本方法基于该特点分别针对发射模式进行耗电优化、针对接收模式进行收迅品质优化，既保证了无线通讯质量又达到了节能省电效果，而且，本方法通用性强，适用于各种分时多供的无线通讯系统，更可应用于携带型产品的无线通讯模块。
作为一较佳实施方式，配合图3，图3示出了本发明优化系统中负载调谐器的内部电路示意图。在步骤S2启动该无线通讯模块1和该负载调谐器2后，还包括步骤：于复数路负载(即如图3中的5路负载)中识别出该第a路负载和该第b路负载；该第a路负载为使该无线通讯模块1处于最小工作电流的工作负载，该第b路负载为使该无线通讯模块1处于最高收迅品质的工作负载。
具体来说：由于无线通讯模块1的输出负载往往会因天线环境变动而改变，以蓝牙耳机为例，耳机入耳后会因耳型与不同穿戴方式等影响天线与无线通讯模块中放大器的性能。也就是说，在不同应用环境下，使该无线通讯模块1处于最小工作电流的工作负载可能会不同，同样的，使该无线通讯模块1处于最高收迅品质的工作负载也可能会不同。因此，本实施方式中的该负载调谐器2包括多路负载，以满足为不同应用环境提供符合要求的该第a路负载和该第b路负载。相应的，该无线通讯模块1就需要在启动后，先从多路负载中识别出符合要求的第a路负载和第b路负载，然后再进入后续优化步骤，即：该负载调谐器2在该无线通讯模块1处于发射模式时通过识别出的该第a路负载与该天线3进行通讯，使该无线通讯模块1处于最小工作电流；该负载调谐器2在该无线通讯模块1处于接收模式时通过识别出的该第b路负载与该天线3进行通讯，使该无线通讯模块1处于最高收迅品质。对于负载的路数，可以根据该无线通讯模块1使用环境的复杂性以及识别出该第a路负载和该第b路负载的效率来综合确定，其中，优选各路负载的负载值为各不相同且逐级递增或递减。
作为一较佳实施方式，识别出该第a路负载的步骤包括：
启动该负载调谐器2的切换功能，该负载调谐器2根据通讯协议判断该无线通讯模块1当前所处为发射模式或接收模式；
在每次判断为发射模式时，逐路切换该负载与该天线3进行通讯，并获取每一路该负载下的该无线通讯模块1的工作电流；
比较得到最小工作电流所对应的该第a路负载。
具体来说：在启动该无线通讯模块1后，当第一次判断该无线通讯模块1所处为发射模式时，该负载调谐器2导通一路负载，使该无线通讯模块1通过该路负载与天线3进行通讯，同时，该无线通讯模块1获取当前该无线通讯模块的工作电流；当下一次判断该无线通讯模块1所处为发射模式时，该负载调谐器2导通下一路负载，使该无线通讯模块1通过该下一路负载与天线3进行通讯，同时，该无线通讯模块1获取当前该无线通讯模块的工作电流；依此类推，直至所有路负载均被导通一遍，比较得到所有工作电流中的最小工作电流，识别出该最小工作电流所对应的该第a路负载。
作为一较佳实施方式，识别出该第b路负载的步骤包括：
启动该负载调谐器2的切换功能，该负载调谐器2根据通讯协议判断该无线通讯模块1当前所处为发射模式或接收模式；
在每次判断为接收模式时，逐路切换该负载与该天线3进行通讯，并获取每一路该负载下的该无线通讯模块的收迅品质参数；
比较得到最高收迅品质参数所对应的该第b路负载。
具体来说，识别出该第b路负载的方法类似于识别出该第a路负载的方法，只是该方法是以收迅品质参数为基准，以保证该无线通讯模块1在接收讯号时具有最高收迅品质。
作为一较佳实施方式，该负载调谐器2的复数路负载包括一路负载值为零的负载，在启动该无线通讯模块1后且在于复数路负载中识别出该第a路负载和该第b路负载之前：
判断该无线通讯模块1当前通讯品质是否满足预设通讯品质要求；
若否，则无需识别出该第a路负载和该第b路负载，直接设定该负载值为零的负载为该第a路负载和该第b路负载；
若是，则进行于复数路负载中识别出该第a路负载和该第b路负载的步骤。
具体来说，该负载值为零的负载为图3中最后一路仅有导线连接的负载。由于耗电较佳的负载有可能降低输出功率，进而造成接收讯号的问题，降低幅度的经验值最大约为10dB，因此，本实施方式优选设置系统启动阀值，例如，预留20dB容许值，在步骤S2启动该无线通讯模块1之后，先利用该容许值对通讯品质进行是否良好进行检测：若通讯不良(低于20dB)时，则判断该无线通讯模块1当前通讯品质不满足预设通讯品质要求，则设定该负载值为零的负载为该第a路负载和该第b路负载，也就是说，不利用该负载调谐器2来调节输出负载，而是维持该无线通讯模块1的原设计负载；若通讯良好(高于20dB)，则断该无线通讯模块1当前通讯品质满足预设通讯品质要求，则进行对该第a路负载和该第b路负载的识别步骤，以避免在后续发射模式时选择耗电最低的第a路负载、接收模式时选择收迅品质最佳的第b路负载进行优化时造成接收讯号的副作用。
本发明还提供了一种基于负载调谐器的无线通讯优化系统，参阅图2和图3：
包括无线通讯模块1和负载调谐器2，该无线通讯模块1具有分时交替进行的发射模式和接收模式，并且该无线通讯模块1通过该负载调谐器2与天线3进行通讯交互，该负载调谐器2包括复数路负载以及用于择一地切换复数路负载的切换模块21；
该负载调谐器2通过通讯协议判断该无线通讯模块1当前所处为发射模式或接收模式，并利用该切换模块21将当前路负载切换至第a路负载或该第b路负载进行该无线通讯模块1与该天线3之间的通讯交互；
该负载调谐器2在判断该无线通讯模块1处于发射模式时，将当前路负载切换至该第a路负载与该天线3进行通讯，使该无线通讯模块1处于最小工作电流；
该负载调谐器2在判断该无线通讯模块1处于接收模式时，将当前路负载切换至该第b路负载与该天线3进行通讯，使该无线通讯模块1处于最高收迅品质。
具体来说，该无线通讯模块1一方面通过一输出端OUT1与该负载调谐器2的输入端IN2连接，另一方面与该负载调谐器2控制连接，该控制连接方式可以有很多种，例如UART，SPI，I2C等常规控制方式，该负载调谐器2通过输出端OUT2与天线3连接。该无线通讯模块1具有分时多供特点，即发射模式和接收模式是分时交替进行的，最常见的有WiFi、蓝牙(Bluetooth)、群峰无线网络(ZigBee)或超宽带(Ultra Wide Band，UWB)模块等。
作为一较佳实施方式，该无线通讯模块1包括分别用于在复数路负载(即如图3中的5路负载)中识别出该第a路负载和该第b路负载的第一识别模块和第二识别模块；该第a路负载为使该无线通讯模块1处于最小工作电流的工作负载，该第b路负载为使该无线通讯模块1处于最高收迅品质的工作负载。
通过该负载调谐器2的多路负载设置，以满足为不同应用环境提供符合要求的该第a路负载和该第b路负载。对于负载的路数，可以根据该无线通讯模块1使用环境的复杂性以及识别出该第a路负载和该第b路负载的效率来综合确定，其中，优选各路负载的负载值为各不相同且逐级递增或递减。
作为一较佳实施方式，配合图4，图4示出了本发明无线通讯模块的系统框图，该第一识别模块包括：
第一感测单元11，用于实时检测该无线通讯模块1的工作电流；
第一数据处理单元12，连接于该第一感测单元11和该负载调谐器2，该第一数据处理单元12获取每一路负载下的工作电流并比较得到最小工作电流所对应的该第a路负载、同时将比较结果发送至该负载调谐器2。
具体来说，该第一感测单元通过信号采集端IN1来实时采集该无线通讯模块1的工作电流。通过上述设置，该无线通讯模块1可以根据不同应用环境自动寻找最小工作电流下的第a路负载并使用，使该无线通讯模块1维持较好的功率效率，达到最佳的省电效果。
作为一较佳实施方式，该第二识别模块包括：
第二感测单元21，用于实时检测该无线通讯模块1的收迅品质参数；
第二数据处理单元22，连接于该第二感测单元21和该负载调谐器2，该第二数据处理单元22获取每一路负载下的收迅品质参数并比较得到最高收迅品质参数所对应的该第b路负载、同时将比较结果发送至该负载调谐器2。
通过上述设置，该无线通讯模块1可以根据不同应用环境自动寻找最高收迅品质下的第b路负载并使用，使该无线通讯模块保持最佳的收迅品质。
作为一较佳实施方式，该复数路负载中包括一路负载值为零的负载。如图3所示，该负载调谐器2设有五路负载，其中最后一路仅通过导线实现通路，其负载值为零。由于耗电较佳的负载有可能降低输出功率，进而造成接收讯号有一定幅度的降低，因此，在启动该无线通讯模块1之后，可以先对该无线通讯模块1的通讯品质进行检测，若当前通讯品质不满足预设通讯品质要求，则将该负载值为零的负载作为该第a路负载和该第b路负载，也就是说，不利用该负载调谐器2来调节输出负载，而是维持该无线通讯模块1的原设计负载，以避免后续进行优化时造成接收讯号的副作用。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于负载调谐器的无线通讯优化方法，其特征在于，包括步骤：
提供无线通讯模块和负载调谐器，所述无线通讯模块具有分时交替进行的发射模式和接收模式，所述负载调谐器包括复数路负载；
启动所述无线通讯模块和所述负载调谐器，所述无线通讯模块通过所述负载调谐器的当前路负载与天线进行通讯交互；
启动所述负载调谐器的切换功能，所述负载调谐器根据通讯协议判断所述无线通讯模块当前所处为发射模式或接收模式；
在判断为发射模式时，将当前路负载切换至第a路负载与所述天线进行通讯，使所述无线通讯模块处于最小工作电流；
在判断为接收模式时，将当前路负载切换至第b路负载与所述天线进行通讯，使所述无线通讯模块处于最高收迅品质。
2.如权利要求1所述的基于负载调谐器的无线通讯优化方法，其特征在于，在启动所述无线通讯模块后，还包括步骤：于复数路负载中识别出所述第a路负载和所述第b路负载；所述第a路负载为使所述无线通讯模块处于最小工作电流的工作负载，所述第b路负载为使所述无线通讯模块处于最高收迅品质的工作负载。
3.如权利要求2所述的基于负载调谐器的无线通讯优化方法，其特征在于，识别出所述第a路负载的步骤包括：
启动所述负载调谐器的切换功能，所述负载调谐器根据通讯协议判断所述无线通讯模块当前所处为发射模式或接收模式；
在每次判断为发射模式时，逐路切换所述负载与所述天线进行通讯，并获取每一路所述负载下的所述无线通讯模块的工作电流；
比较得到最小工作电流所对应的所述第a路负载。
4.如权利要求2所述的基于负载调谐器的无线通讯优化方法，其特征在于，识别出所述第b路负载的步骤包括：
启动所述负载调谐器的切换功能，所述负载调谐器根据通讯协议判断所述无线通讯模块当前所处为发射模式或接收模式；
在每次判断为接收模式时，逐路切换所述负载与所述天线进行通讯，并获取每一路所述负载下的所述无线通讯模块的收迅品质参数；
比较得到最高收迅品质参数所对应的所述第b路负载。
5.如权利要求2～4任一项所述的基于负载调谐器的无线通讯优化方法，其特征在于，所述负载调谐器的复数路负载包括一路负载值为零的负载，在启动所述无线通讯模块后且在于复数路负载中识别出所述第a路负载和所述第b路负载之前：
判断所述无线通讯模块当前通讯品质是否满足预设通讯品质要求；
若否，则无需识别出所述第a路负载和所述第b路负载，直接设定所述负载值为零的负载为所述第a路负载和所述第b路负载；
若是，则进行于复数路负载中识别出所述第a路负载和所述第b路负载的步骤。
6.一种基于负载调谐器的无线通讯优化系统，其特征在于：
包括无线通讯模块和负载调谐器，所述无线通讯模块具有分时交替进行的发射模式和接收模式，并且所述无线通讯模块通过所述负载调谐器与天线进行通讯交互，所述负载调谐器包括复数路负载以及用于择一地切换复数路负载的切换模块；
所述负载调谐器通过通讯协议判断所述无线通讯模块当前所处为发射模式或接收模式，并利用切换模块将当前路负载切换至第a路负载或第b路负载进行所述无线通讯模块与所述天线之间的通讯交互；
所述负载调谐器在判断所述无线通讯模块处于发射模式时，将当前路负载切换至所述第a路负载与所述天线进行通讯，使所述无线通讯模块处于最小工作电流；
所述负载调谐器在判断所述无线通讯模块处于接收模式时，将当前路负载切换至所述第b路负载与所述天线进行通讯，使所述无线通讯模块处于最高收迅品质。
7.如权利要求6所述的基于负载调谐器的无线通讯优化系统，其特征在于：所述无线通讯模块包括分别用于在复数路负载中识别出所述第a路负载和所述第b路负载的第一识别模块和第二识别模块；所述第a路负载为使所述无线通讯模块处于最小工作电流的工作负载，所述第b路负载为使所述无线通讯模块处于最高收迅品质的工作负载。
8.如权利要求7所述的基于负载调谐器的无线通讯优化系统，其特征在于，所述第一识别模块包括：
第一感测单元，用于实时检测所述无线通讯模块的工作电流；
第一数据处理单元，连接于所述第一感测单元和所述负载调谐器，所述第一数据处理单元获取每一路负载下的工作电流并比较得到最小工作电流所对应的所述第a路负载、同时将比较结果发送至所述负载调谐器。
9.如权利要求7所述的基于负载调谐器的无线通讯优化系统，其特征在于，所述第二识别模块包括：
第二感测单元，用于实时检测所述无线通讯模块的收迅品质参数；
第二数据处理单元，连接于所述第二感测单元和所述负载调谐器，所述第二数据处理单元获取每一路负载下的收迅品质参数并比较得到最高收迅品质参数所对应的所述第b路负载、同时将比较结果发送至所述负载调谐器。
10.如权利要求6～9任一项所述的基于负载调谐器的无线通讯优化系统，其特征在于，所述复数路负载中包括一路负载值为零的负载。
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