CN1169313C - 用于蓝牙通信的主机及其建立信标信道的方法 - Google Patents

用于蓝牙通信的主机及其建立信标信道的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于蓝牙通信的主机及其建立信标信道的方法。所述与从机通信的主机包括：发送和接收部分，用于向从机发送信号和从从机接收信号；状态信息获取部分，用于从发送和接收部分获取状态信息，包括暂停的从机的数量和面向同步连接的从机的类型；暂停参数计算部分，用于从状态信息获取部分计算暂停参数，包括与暂停的从机维持通信信道的信标时隙和每一访问窗口的时隙数量；以及控制部分，用于根据暂停参数通过发送和接收部分与从机进行通信。

Description

用于蓝牙通信的主机及其建立信标信道的方法
                            技术领域
本发明涉及用于蓝牙(bluetooth)通信的主机及其建立信标信道的方法，更具体地说，涉及用于控制暂停(park)从机的用于蓝牙通信的主机和持续期可变的信标信道。
                            背景技术
一般地，蓝牙是用于在10m到100m的距离之内以最大1Mbps的速度发送诸如视频数据之类的数据的无线通信协议。
根据蓝牙通信方法交互通信的各蓝牙单元通过诸如查询、查询搜索、寻呼(Page)、寻呼搜索的处理进行可通信连接。通过这些处理，根据在网络中执行的角色确定主机和从机。
当重新设置各蓝牙单元的连接状态时，各蓝牙单元的时钟和频率模式需要彼此匹配。
在连接各蓝牙单元的处理中，查询是主机到从机的重复频率发送，用于匹配主机和从机之间的频率模式。
查询搜索是从机的频率检测和同步的处理。
寻呼是从主机到从机的时钟发送，用于匹配主机和从机之间的时钟。寻呼搜索是从机的时钟信号检测和同步的处理。
皮可网(piconet)是通过上述处理、以至少一个从机连接到主机的方式构成的。
常规的蓝牙通信通过以激活模式连接多至7个从机到主机在皮可网中进行交互通信。为了将一个新的从机连接到其中已经激活连接了7个从机到主机的皮可网中，必须保证新从机和主机之间的间歇连接。
主机和从机的间歇连接称作暂停模式。通过控制处于暂停模式中的从机(在下文中称作暂停的从机)的数量，可以可变地控制要连接到皮可网中的从机的数量。
例如，当将新从机连接到其中已经激活连接了7个从机到主机的皮可网时，应当使处于激活模式的一个现有从机暂停。
主机以规则的间隔在发送信道之间建立信标信道，使暂停的从机与主机同步或请求切换到激活模式以便进行它们所期望的通信。
如果信标信道持续期由主机固定以便维持与暂停的从机的连接，则网络不能被充分利用，特别是在暂停的从机的数量和面向同步连接(SCO，Synchronous Connection Oriented)的从机的类型变化的皮可网环境中。也就是说，当信标信道持续期固定为比维持与暂停的从机的连接所必需的最小持续期长的值时，额外时间不能用于数据发送，导致网络的不充分利用。
                            发明内容
因此，提出本发明以解决上述问题，并且本发明的目的是提供一种用于蓝牙通信的主机及其建立信标信道的方法，以便根据从机的连接状态通过控制信标信道持续期来有效地发送数据。
为了实现上述目的，提供一种用于蓝牙通信的与从机通信的主机，包括：发送和接收部件，用于向从机发送信号和从从机接收信号；状态信息获取部件，用于从发送和接收部件获取状态信息，包括暂停的从机的数量和面向同步连接的从机的类型和数量；暂停参数计算部件，用于从状态信息获取部件计算用于建立信标信道的暂停参数，包括信标时隙和应用到用于与暂停的从机维持通信信道的信标信道的每一访问窗口的时隙数量；以及控制部件，用于通过使用根据来自于暂停参数计算部件的暂停参数建立的信标信道经发送和接收部件与从机进行通信。
最好每一访问窗口(Aw)的时隙数量通过将根据面向同步连接(SCO)的从机的类型和数量设定的第一基准时隙值乘以根据暂停的从机的数量设定的加权系数来确定。
最好加权系数通过将暂停的从机的数量减去1的差值除以4、并将商的整数部分加1来获得。
例如，当一个或多个SCO从机和4个暂停的从机连接到主机时，第一基准时隙值通过将由四(4)个暂停的从机访问所需要的四(4)个时隙加到相应于面向同步连接(SCO)的从机的类型和数量而额外分配给该四(4)个时隙的面向同步连接(SCO)的时隙来获得。
第一基准时隙值记录在查寻表(LUT)中，该查寻表在暂停参数计算部分中使用。
最好信标时隙数量通过将计算的广播时隙数量加倍并在其上加上备用的时隙获得。广播时隙数量通过将第一常数值与取决于面向同步连接(SCO)的从机的类型和数量的第二个值相加来计算。
第一常数值通过将广播类型的数量乘以广播重复的数量来计算，而不考虑面向同步连接(SCO)的从机的类型和数量。
为了实现上述目的，提供了一种建立用于维持主机和暂停的从机之间的蓝牙通信信道的信标信道的方法，包括下列步骤：i)获取连接状态信息，包括从与从机的通信中获得的暂停从机的数量、以及面向同步连接的从机的类型和数量；ii)从在步骤i)中获得的状态信息计算用于建立信标信道的暂停参数，包括信标时隙和应用到用于维持与暂停从机的通信信道的信标信道的每一访问窗口的时隙的数量；以及iii)通过使用根据由步骤ii)获得的暂停参数而建立的信标信道，建立与从机的通信信道。
                            附图说明
参照附图，本发明的上述目的和其它特征将变得更加清楚，其中：
图1是表示根据本发明的主机的方框图；
图2是图1的查寻表(LUT)；
图3是表示根据本发明建立信标信道的步骤的流程图；
图4是表示根据本发明优选实施例获取暂停参数的步骤的流程图；
图5是说明根据本发明用于建立主机和暂停的从机之间的信道的方法的时序图；
图6是表示应用到图5的信标信道的暂停参数的时序图；
图7是表示在图6的同步部分(Dacc)中主机和从机之间通信示例的时序图；
图8是表示在图6的访问窗口(Aw)部分中主机和从机之间通信示例的时序图；以及
图9是表示图8的主机和从机之间操作示例的详细时序图。
                         具体实施方式
下面将结合附图详细描述根据本发明的用于蓝牙通信的主机和用于建立信标信道的方法。
图1示出根据本发明的主机的方框图。
参照图1，主机10包括发送/接收部分11、状态信息获取部分13、暂停参数计算部分15、和控制部分17。
发送/接收部分11向从机20发送信号并从从机20接收信号。
状态信息获取部分13从收到的信号中获取状态信息，包括暂停从机20的数量和面向同步连接(SCO)的从机20的类型。这里，SCO从机20的示例是HV1、HV2、和HV3。SCO从机支持诸如话音信号之类的数据的连续发送。跟在HV后面的数字1、2和3是同步连接间隔。例如，对于HV3类型，主机10每三个广播时隙便分配一个SCO时隙。
暂停参数计算部分15从状态信息获取部分13的状态信息中计算暂停参数，包括用于同步的信标时隙数量、访问窗口(Aw)的数量、以及每一访问窗口(Aw)的时隙数量。暂停参数应用于建立适合于维持与已经暂停的(then-parked)从机20之间的通信的信标信道中。参考标号15a是查寻表(LUT)，其中存储了用于计算与状态信息相对应的暂停参数的基准值。LUT的一个示例示于图2。
控制部分17控制主机10的每一个部分，根据来自暂停参数计算部分15的暂停参数建立信标信道，并通过发送/接收部分11与从机20通信。
下面将参照图3描述用于建立如上构成的信标信道的方法。
首先，主机10获取从机20的状态信息(步骤S100)。这里，状态信息包括暂停的从机的数量、以及SCO从机的数量和类型。
接着，主机10从状态信息中计算暂停参数，用于建立与暂停的从机和SCO从机之间的足够的通信信道(步骤S200)。
然后，主机10建立与计算的暂停参数相对应的信标信道，并与从机进行通信(步骤S300)。
主机10在信标信道和数据发送信道内重复建立通信信道，并根据通过当前建立的信标信道和数据发送信道获得的状态信息，确定下一个将被建立的信标信道的参数。
下面将参照图4至图9详细描述根据本发明计算暂停参数的示例。
如图5所示，主机10建立一个信标信道(BC)和一个数据发送信道(DT)作为一个单元循环(TB)，用于与从机通信或使从机与主机10同步。BC的持续期是可变的，并且是基于根据本发明获得的暂停参数的。
在暂停的从机的最大唤醒周期(图5的2TB＝NB_sleep*TB)之内的BC期间，暂停的从机与主机10同步，并请求切换到解除暂停(unpark)，即，切换到激活模式以便与主机10进行通信。
BC包括用于在与SCO从机同步的同时使暂停的从机与主机同步的同步部分(Dacc，图6)、以及用于允许从机访问的访问窗口(Aw)部分。暂停参数包括要分配给同步部分(Dacc)和访问窗口(Aw)部分的时隙数量。
按如上所述构成的BC的示例示于图6。
参照图6，BC包括同步部分(Dacc)和访问窗口(Aw)部分。参考字符DB是表示同步部分(Dacc)开始之前的延迟时期的延迟部分。延迟部分(DB)是将主机时钟划分成周期TB后的剩余部分。
同步部分(Dacc)包括每一个持续期为F的NB信标时隙。这些时隙的每一个被细分成两部分。还存在备用时隙(rB)，预留用于当从机20收到解除暂停请求时切换到激活模式。每一信标时隙的第一部分S是广播时隙。广播时隙之间的间歇(pause)时隙被预留用于从从机20接收数据的情况。如此，每两个时隙分配一个广播时隙。最好将备用时隙rB细分成三十二(32)个时隙。在这些时隙之间的间隔是均匀的，通常为625微秒。
同步部分(Dacc)中广播时隙的数量根据SCO从机的类型和数量确定。
例如，如图7所示，对于HV3类型的SCO从机，主机10每3个广播时隙分配一个SCO时隙(阴影线所示)。
参照图7，主机10每3个同步部分(Dacc)的广播时隙分配一个SCO时隙(图7中的阴影线方格)，并在剩下的广播时隙(在线t上用箭头表示)期间广播，以便使暂停的从机与主机同步。如前所指出的，在同步部分(Dacc)中每第二个时隙是一个广播时隙。跟随广播时隙的时隙用于接收由从机20发送的信号。因此，当在访问窗口(Aw)中从机20向主机10请求解除暂停时，主机10向请求解除暂停的从机20发送解除暂停命令。从主机10接收该命令的从机20切换到激活模式。
在访问窗口(Aw)中时隙的数量如此确定，即，允许在一个单元访问窗口(Tacc)之内每一个暂停的从机进行访问。最好有多个单元访问窗口(Tacc)(k)，允许在无线通信中发送错误的情况下从机20的重新访问。
除了多个(k个)用于重新访问的单元访问窗口(Tacc)之外，最好还添加一检测窗口(Npoll)，用于检测从主机10接收的解除暂停命令。检测窗口(Npoll)被预留用于当从机20在访问窗口(Aw)的最后单元访问窗口(Tacc)中请求解除暂停时从主机10接收解除暂停命令。
根据本发明优选实施例的访问窗口(Aw)包括：持续期Tacc的多个单元访问窗口(Wk)，其每一个具有多个访问窗口，用于允许重新访问发送解除暂停请求失败的从机；以及检测窗口(Npoll)，用于允许从机检测来自主机10的解除暂停命令。一个窗口包含多个时隙。
例如，对于HV3类型的SCO从机，在单元访问窗口之内的六(6)个时隙中的两(2)个时隙被分配用于SCO，在剩下的四(4)个时隙中的两(2)个被分配用于主机10的广播。然后，剩下的两(2)个时隙可以分别被分配用于暂停的从机的访问。在从主机10收到广播消息后，暂停的从机可以访问主机10。一半的时隙(312.5微秒)用于该目的，如图8的下半部分所示。当使用HV3类型的SCO从机时，六(6)个时隙中的四(4)个时隙由此可以用于暂停的从机和主机10之间的通信。因此，对于HV3类型的SCO从机和四(4)个暂停的从机，使用6个时隙建立单元访问窗口(Tacc)。该示例示于图8。
参照图8，在主机10建立的时隙中，带阴影线的时隙被分配用于与HV3类型的SCO从机进行通信。从机20可以在主机10的每一个广播时隙B之间以用箭头表示的半个时隙得以访问。因此，在六(6)个时隙的单元访问窗口(Tacc)中四(4)个暂停从机可以获得访问。
参照图9，主机10每六个时隙分配一个SCO广播时隙，用于维持与HV3类型的SCO从机1的同步。在下一个时隙SCO从机1向主机10发送其SCO响应。在访问窗口(Aw)的六(6)个时隙中，由此将两(2)个时隙分配给SCO，并且对于剩下的四(4)个时隙，主机10每第二个时隙发送一次其广播消息。暂停的从机在广播时隙B之间的时隙向主机10请求解除暂停。这里，在单元访问窗口(Tacc)中四(4)个暂停的从机连接到主机10。
如图9所示，在第一个广播时隙B之后，暂停从机2和3的时隙被分成两个一半的时隙，并且暂停的从机2和3在各个半时隙访问主机10。在第二个广播时隙和跟随的SCO时隙之间的时隙也被分成两个一半的时隙，并且暂停的从机4和5在各个半时隙访问主机10。
下面将参照图4详细描述基于暂停的从机的数量和SCO从机的类型的BC的时隙数量的暂停参数的计算。
如果暂停参数根据经常变化的暂停从机的数量来应用，则需要频率计算。因此，当暂停参数在一定范围内时，在本优选实施例中应用同一加权系数。
首先，通过状态信息确定从机20的连接状态系数(nTp)(图4中的步骤S210)。这里，连接状态系数(nTp)是在根据状态信息确定BC和每一访问窗口(Aw)的时隙时使用的参数。在本发明的该优选实施例中，LUT 15a表示在根据SCO从机的数量和类型计算参数时使用的基准值。
参照图2，用于SCO从机的数量和类型的系数表示为nTp。在该变量中，n是数量，Tp是HV1、HV2、和HV3中的类型。
A栏是根据连接状态系数要对每一访问窗口(Aw)应用的时隙的数量。B栏包含在同步部分(Dacc)计算BC的数量时的基准值。
然后，计算相应于暂停从机的数量(Pn)的加权系数(Wa)(步骤S220)。
最好加权系数(Wa)按下面的公式计算。
首先，如公式1所示，将常数1从根据状态信息获得的Pn中减去。
[公式1]
temp1＝Pn-1
然后，如公式2所示，将temp1除以4，获得整数部分temp2和余数r。
[公式2]
temp1/4＝temp2+r
接着，在公式3中，将常数1加到temp2上，得到加权系数(Wa)。
[公式3]
Wa＝temp2+1
根据公式1、2、和3，当暂停从机的数量是一(1)到四(4)时，加权系数(Wa)是1，当暂停从机的数量是五(5)到八(8)时，加权系数(Wa)是2。
下一步是根据SCO从机的类型和数量nTp，通过将加权系数(Wa)乘以相应于连接状态系数的LUT 15a的A栏计算单元访问窗口(Tacc)中的时隙数量。例如，当暂停从机的数量是四(4)而SCO从机状态是1HV3时，访问窗口(Aw)的时隙数量是六(6)。
这里，第一基准间隙数量是通过将用于四(4)个暂停从机的访问所需的四(4)个时隙加到相应于SCO从机的数量和类型而额外分配的SCO时隙的数量上来计算的。以如下方式确定A栏(第一基准时隙数量)，即，使得可以维持SCO通信，并且对于相应于加权系数(Wa)1的最大四(4)个暂停的从机，可以保证通过每一个暂停从机进行至少一次访问。
接着，通过将第一常数值加到B栏(第二基准时隙数量，相应于SCO从机nTp)，计算在同步部分(Dacc)中BC之内主机的广播时隙数量(NB)(步骤S240)。
第一常数值不是通过SCO从机的类型和数量计算，而是通过将广播类型的数量乘以广播重复的数量计算。
第一常数值如此设定，以便分配三(3)个广播时隙分别给可变的参数信息、将要发送到暂停从机的广播消息、以及暂停从机的解除暂停请求的广播消息。
当改变BC的参数、向暂停从机发送广播消息、以及对一个或多个暂停的从机解除暂停时，分别考虑三(3)种广播类型。最好需要三(3)个时隙用于根据广播类型分配广播时隙。也最好是，在主机10和从机20之间出现发送错误的情况下，SCO时隙重复广播同一消息。在本优选实施例中，对于三(3)种广播类型的每一种重复八(8)次相同的消息广播，因此需要二十四(24)个广播时隙。从而将二十四(24)个时隙分配给第一常数值，而不管SCO的状态如何。
与此同时，B栏中的值(即，第二基准时隙数量)是根据SCO从机的类型和数量设定的。图2中给出用于这些从机的不同类型和组合的几个值。
当将第一常数值确定为二十四(24)时，根据SCO从机的类型和数量，需要额外的SCO时隙，用于生成广播消息的二十四(24)个时隙。例如，如图2所示，对于HV3类型的一个从机，在广播消息的二十四(24)个时隙中分配十二(12)个广播时隙，用于二十四(24)个时隙的整个SCO。
接着，计算同步部分(Dacc)中信标时隙的数量(步骤S250)。同步部分(Dacc)中信标时隙的数量为广播时隙(NB)的两倍加上备用时隙(rB)。这里，广播时隙(NB)的数量被加倍以计数间歇时隙。备用时隙(rB)值为三十二(32)。
然后，计算其它参数，如图4所示。
由于半时隙用于主机10访问暂停的从机，所以通过暂停的从机(Nacc)到主机10的访问是不可能的。也就是说，在主机10分配的时隙的半时隙期间一个暂停的从机可以访问，而主机10在一个时隙期间可以处理两(2)个暂停从机。因此，为访问四(4)个暂停的从机设定两(2)个时隙(步骤S260)。
每一单元访问窗口(Tacc)的时隙的数量也应用于检测窗口(Npoll)，用于检测解除暂停请求消息(步骤S270)。
然后，设定或计算剩下的参数。单元访问窗口(Tacc)(Wk)是四(4)，允许另外访问在第一单元Aw访问失败的从机。BC和数据发送信道(TB)的频率设定为2.56秒。广播时隙的间隔ΔB设定为二(2)，并且最大唤醒周期是1TB(步骤S280)。
在计算完用于建立BC的所有参数之后，将计算的参数发送到控制部分17(步骤S290)。
控制部分17向从机20发送所收到的参数信息，并建立相应的BC，如图6所示。
在根据本发明的用于蓝牙通信的主机及其建立信标信道的方法中，根据SCO从机的类型和暂停的从机的数量调整BC，而不会使BC发生重叠，有效地维持了主机10和从机20之间的通信信道。
在附图和说明书中已经公开了本发明的典型优选实施例，尽管使用了特定的术语，但是它们仅仅是一般的描述而不用于限制本发明，本发明的范围以所附权利要求为准。

Claims (17)

1.一种用于蓝牙通信的与从机通信的主机，包括：
发送和接收部件，用于向从机发送信号和从从机接收信号；
状态信息获取部件，用于从发送和接收部件获取状态信息，包括暂停的从机的数量和面向同步连接的从机的类型和数量；
暂停参数计算部件，用于从状态信息获取部件计算用于建立信标信道的暂停参数，包括信标时隙和应用到用于与暂停的从机维持通信信道的信标信道的每一访问窗口的时隙数量；以及
控制部件，用于通过使用根据来自于暂停参数计算部件的暂停参数建立的信标信道经发送和接收部件与从机进行通信。
2.如权利要求1所述的主机，其中每一访问窗口的时隙数量通过将根据暂停的从机的数量设定的加权系数乘以根据面向同步连接的从机的类型和数量设定的第一基准时隙值来确定。
3.如权利要求2所述的主机，其中加权系数通过将暂停的从机的数量减去1的差值除以4、并将商的整数部分加1来获得。
4.如权利要求3所述的主机，其中第一基准时隙值通过将访问已经暂停的从机所需要的时隙的数量加到相应于面向同步连接的从机的类型和数量而额外分配的同步时隙的数量来获得。
5.如权利要求4所述的主机，其中第一基准时隙值记录在查寻表中，该查寻表在暂停参数计算部件中使用。
6.如权利要求1所述的主机，其中信标时隙的数量通过将广播时隙的数量加倍并加上备用的时隙获得，广播时隙的数量取决于第一常数值和根据面向同步连接的从机的类型和数量设定的第二个值中的至少一个。
7.如权利要求6所述的主机，其中第一常数值通过将广播重复值乘以广播类型的数量来计算，而不考虑面向同步连接的从机的类型和数量。
8.如权利要求6所述的主机，其中所述广播重复数量是八、并且所述广播类型的数量是三，相应于(a)用于信标时隙的参数改变信息、(b)发送给暂停从机的广播消息、以及(c)暂停从机请求的解除暂停消息。
9.如权利要求6所述的主机，其中备用时隙包括三十二个时隙，用于解除暂停的从机检测是否有来自主机的新同步连接的信息。
10.一种建立用于维持主机和暂停的从机之间的蓝牙通信信道的信标信道的方法，包括下列步骤：
i)获取连接状态信息，包括从与从机的通信中获得的暂停从机的数量、以及面向同步连接的从机的类型和数量；
ii)从在步骤i)中获得的状态信息计算用于建立信标信道的暂停参数，包括信标时隙和应用到用于维持与暂停从机的通信信道的信标信道的每一访问窗口的时隙的数量；以及
iii)通过使用根据由步骤ii)获得的暂停参数而建立的信标信道，建立与从机的通信信道。
11.如权利要求10所述的方法，其中计算暂停参数的步骤包括计算每一访问窗口的时隙的数量，该每一访问窗口的时隙数量通过将基于暂停从机的数量的加权系数乘以根据SCO从机的类型和数量设定的第一基准时隙值来确定。
12.如权利要求11所述的方法，其中加权系数通过将暂停的从机的数量减去1的差值除以4、并将商的整数部分加1来获得。
13.如权利要求12所述的方法，其中第一基准时隙值通过将访问已经暂停的从机所需要的时隙的数量加到相应于面向同步连接的从机的类型和数量而额外分配的同步时隙的数量来获得。
14.如权利要求10所述的方法，其中信标时隙的数量通过将广播时隙的数量加倍并加上备用的时隙获得，广播时隙的数量取决于第一常数值和根据面向同步连接的从机的类型和数量设定的第二个值中的至少一个。
15.如权利要求14所述的方法，其中第一常数值通过将广播重复值乘以广播类型的数量来计算，而不考虑面向同步连接的从机的类型和数量。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述广播重复数量是八、并且所述广播类型的数量是三，相应于(a)用于信标时隙的参数改变信息、(b)发送给暂停从机的广播消息、以及(c)暂停从机请求的解除暂停消息。
17.如权利要求14所述的方法，其中所述备用时隙中时隙的数量为三十二。
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