CN117793962B - 一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的方法及装置，涉及通信控制技术领域；方法包括蓝牙连接成功后，获得射频窗口，将该射频窗口作为最大射频窗口；获得当前的温度系数，获得通讯成功或者失败的状态，通讯成功则线性增加连续通讯成功值，失败则加速减少连续通讯成功值，基于当前的温度系数和连续通讯成功值，计算获得当前的射频窗口值，使得当前的射频窗口在最大射频窗口的范围内双向调整，缩小当前的射频窗口并降低功耗；装置包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述调整射频接收窗口方法中相应的步骤；其通过尽可能缩小当前的射频窗口，降低从设备的功耗。

Description

一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信控制技术领域，尤其涉及一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的方法及装置。

背景技术

随着无线手持终端和物联网的发展，低功耗蓝牙产品应用越来越广泛。用户对这类终端产品不仅要求其功能丰富，性能高，同时还要求其小型化并保持长时间续航，因而产品系统的设计对功耗的要求越来越高。从低功耗蓝牙的系统应用来看，低功耗蓝牙芯片的射频部分在工作期间消耗了绝大部分的功耗，所以降低射频工作的时间及工作时的峰值电流是是芯片厂家主要的降功耗手段。射频部分的工作峰值电流需要从芯片硬件上优化，如采用新的电路架构或更先进的工艺等，这直接体现在射频电路的设计能力上；而射频工作时间的控制则考验通讯协议处理能力及系统控制策略，从技术上来说，这对软硬件系统的设计能力提出了更高的要求。

目前业界比较通用的做法是选用时钟精度和工作间隔作为参数，通过计算需要打开射频的窗口时间，判决参数少，控制方法比较简单，但是，并没有做到很精细的控制，从而导致系统工作时功耗偏大。

发明内容

本发明提供一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的方法及装置，解决蓝牙通信时从设备功耗较大的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案在于如下方面：

一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的方法包括如下步骤，蓝牙连接成功后，获得射频窗口，将该射频窗口作为最大射频窗口；获得当前的温度系数，获得通讯成功或者失败的状态，基于通讯成功或者失败的状态，通讯成功则线性增加连续通讯成功值，失败则加速减少连续通讯成功值，获得当前的连续通讯成功值，基于当前的温度系数和连续通讯成功值，计算获得当前的射频窗口值，温度系数为温度的权值，连续通讯成功值为通讯质量的权值，使得当前的射频窗口在最大射频窗口的范围内随温度和通讯质量的变化来双向调整并保持通讯正常，降低功耗。

进一步的技术方案在于：所述计算获得当前的射频窗口值的步骤包括根据式1计算获得当前的射频窗口值；

式1

式1中，RXWINSZ_RF为计算获得的射频窗口值；SCA_m为主设备时钟精度，单位ppm；SCA_s为从设备时钟精度，单位ppm；α_T为从设备时钟精度的温度系数，取值范围0~2；β为连接权值，取值范围0~1；Cnt_Timeout为连接断开次数最大值；Cnt_Success为连续通讯成功值，最大值取Cnt_Timeout x2；Interval_con为连接间隔。

进一步的技术方案在于：在所述计算获得当前的射频窗口值的步骤之后，还包括如下步骤，根据式2计算获得射频窗口起始点；

式2

式2中，T_{start next}为下次开窗时间点即下次射频窗口起始点，T_current为当前通讯时间点，Interval_current为通讯间隔。

进一步的技术方案在于：β为0.5；通讯成功则线性增加连续通讯成功值Cnt_Success，固定加1；失败则加速减少连续通讯成功值Cnt_Success，加速减少的取值范围为1~4。

进一步的技术方案在于：失败则加速减少连续通讯成功值Cnt_Success，加速减少2。

进一步的技术方案在于：具体划分包括如下步骤，第一步，蓝牙连接成功后，获得晶振的当前温度数据，基于温度系数表A_T获得当前相应的温度系数α_T；第二步，连接参数更新，获得通讯成功或者失败的状态；第三步，计算获得蓝牙射频窗口值；第四步，设置硬件寄存器并控制射频开启。

进一步的技术方案在于：在第一步中，从设备上的温度传感器实时获得从设备上晶振的当前温度数据并发往从设备上的控制器，控制器获得温度数据，通过查询温度系数表A_T获得相应的温度系数α_T；在第四步中，确定射频窗口起始点，控制射频开启。

进一步的技术方案在于：所述第三步计算获得蓝牙射频窗口值的步骤，具体包括如下步骤：在当前通讯周期，获得间隔Interval后的第一包数据，则获得晶振的当前温度数据，查询温度系数表获得当前相应的温度系数α_T，获得通讯成功或者失败的状态，基于通讯成功或者失败的状态，通讯成功则线性增加连续通讯成功值Cnt_Success，失败则加速减少连续通讯成功值Cnt_Success，获得当前的连续通讯成功值Cnt_Success，基于当前的温度系数α_T和连续通讯成功值Cnt_Success，计算获得当前的射频窗口值；在当前通讯周期内，保持该射频窗口值；在下一通讯周期，重新计算射频窗口值。

一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现所述调整射频接收窗口的方法中相应的步骤。

一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的装置，包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述调整射频接收窗口的方法中相应的步骤。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

第一，一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的方法包括如下步骤，蓝牙连接成功后，获得射频窗口，将该射频窗口作为最大射频窗口；获得当前的温度系数，获得通讯成功或者失败的状态，基于通讯成功或者失败的状态，通讯成功则线性增加连续通讯成功值，失败则加速减少连续通讯成功值，获得当前的连续通讯成功值，基于当前的温度系数和连续通讯成功值，计算获得当前的射频窗口值，温度系数为温度的权值，连续通讯成功值为通讯质量的权值，使得当前的射频窗口在最大射频窗口的范围内随温度和通讯质量的变化来双向调整并保持通讯正常，降低功耗。该技术方案，其通过尽可能缩小当前的射频窗口，降低从设备的功耗。

第二，一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现所述调整射频接收窗口的方法中相应的步骤。该技术方案，其通过尽可能缩小当前的射频窗口，降低从设备的功耗。

详见具体实施方式部分描述。

附图说明

图1是本发明实施例1的流程图；

图2是图1中计算蓝牙射频窗口值的流程图；

图3是蓝牙接收数据的时序图。

具体实施方式

技术构思：

一般对于低功耗蓝牙通讯系统，主设备端对功耗相对不敏感，但对从设备的功耗要求则比较严格，所以本申请只考虑从设备端系统控制方法。蓝牙通讯系统对从设备端来说是从接收开始的，当成功检测到同步信号之后，蓝牙后续的收发需要严格匹配蓝牙协议时序，本申请不对后面通讯行为进行展开。由于蓝牙通讯时间受主从设备时钟偏差等因数影响具有不确定性，从设备端为了提高通讯成功率，一般会提前打开射频，通过增加接收窗口来与主设备同步。

如图3所示，为蓝牙接收数据时的时序图。图上部的数据框为空中数据，长竖线为数据开始点。低电平表示开关蓝牙射频的信号，高电平为打开，B1虚线段表示这段时间变化的射频窗口，B2实线段为数据同步阶段，B3虚线段为找到数据同步头继续保持蓝牙射频工作。本申请主要是利用新的系统控制方法来控制从设备蓝牙射频开关，准确找到射频打开时间点与主设备通讯，B1虚线段越短则蓝牙射频工作时间越少意味着系统功耗越省。

本申请的技术方案通过增加系统参数模型，优化系统控制策略来调整接收窗口的时间，减少射频无效的检测同步时间来节省功耗。

具有以下优点：

1、根据射频及外部晶体振荡频率随温度变化的温度系数α_T来自动双向调整窗口大小。

2、控制策略增加了参数模型，优化了系统控制策略。

3、在蓝牙连接状态保证通讯效果下减少了功耗。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

如图1和图2所示，本发明公开了一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的方法包括如下步骤：

出厂前，从设备上的控制器提前存储有温度系数表A_T，参见表1。

所述温度系数表A_T为蓝牙系统在初始阶段需用到设置的温度系数参数表，是根据经验值获取的温度初始系数表。

表1：温度系数表A_T

从设备的蓝牙系统在初始化阶段根据经验值配好温度系数表A_T。

使用时，从设备与主设备蓝牙连接成功，获得射频窗口，将该射频窗口作为最大射频窗口。一般情况下为了有利于蓝牙连接成功，该射频窗口的起始点会比较超前，该射频窗口的保持时间会比较长。

在从设备蓝牙连接成功后，获得当前的温度系数，获得通讯成功或者失败的状态，基于通讯成功或者失败的状态，通讯成功则线性增加连续通讯成功值，失败则加速减少连续通讯成功值，获得当前的连续通讯成功值，基于当前的温度系数和连续通讯成功值，计算获得当前的射频窗口值，温度系数为温度的权值，连续通讯成功值为通讯质量的权值，使得当前的射频窗口在最大射频窗口的范围内随温度和通讯质量的变化来双向调整并保持通讯正常，降低功耗。

如图1所示，为自动调整蓝牙射频窗口的总流程图。在从设备建立蓝牙连接后，开启自动调整蓝牙射频窗口过程。

第一步，蓝牙连接成功后，获得晶振的当前温度数据，基于温度系数表获得当前相应的温度系数α_T。

从设备上的温度传感器实时获得从设备上晶振的当前温度数据并发往从设备上的控制器，控制器获得温度数据，通过查询温度系数表获得相应的温度系数α_T。

第二步，连接参数更新，获得通讯成功或者失败的状态。

更新本次通讯连接性能参数，连接参数更新的方法为现有技术在此不再赘述。

本步骤，获得通讯成功的次数，获得通讯失败的次数。

第三步，计算获得蓝牙射频窗口值。

如图2所示，计算蓝牙射频窗口值的流程图。所述第三步计算获得蓝牙射频窗口值的步骤，具体包括如下步骤：在当前通讯周期，从设备的控制器获得间隔Interval后的第一包数据，则从设备的控制器获得从设备的温度传感器实时发来的从设备上晶振的当前温度数据，查询温度系数表获得当前相应的温度系数α_T，获得通讯成功或者失败的状态，基于通讯成功或者失败的状态，通讯成功则线性增加连续通讯成功值Cnt_Success，失败则加速减少连续通讯成功值Cnt_Success，获得当前的连续通讯成功值Cnt_Success，基于当前的温度系数α_T和连续通讯成功值Cnt_Success，计算获得当前的射频窗口值；在当前通讯周期内，保持该射频窗口值；在下一通讯周期，重新计算射频窗口值。

从设备上的控制器基于通讯成功或者失败的状态，通讯成功则线性增加连续通讯成功值Cnt_Success，失败则加速减少连续通讯成功值Cnt_Success，通过式1计算获得蓝牙射频窗口值。

本申请主要用到通讯成功的次数，通讯成功则线性增加连续通讯成功值Cnt_Success，本申请实现时一般固定加1；失败则加速减少连续通讯成功值Cnt_Success，加速减少的取值范围为1~4，本申请实现时一般减2。

式1

式1中，RXWINSZ_RF为计算获得的射频窗口值；SCA_m为主设备时钟精度，单位ppm；SCA_s为从设备时钟精度，单位ppm；α_T为从设备时钟精度的温度系数，取值范围0~2；β为连接权值，取值范围0~1，一般取0.5；Cnt_Timeout为连接断开次数最大值，依据蓝牙标准要求即可；Cnt_Success为连续通讯成功值，最大值取Cnt_Timeout x2；Interval_con为连接间隔，一般为1.25ms。

第四步，设置硬件寄存器并控制射频开启。

从设备上的控制器根据通讯参数设置硬件相应参数来确定射频窗口起始点，控制射频开启。

在调整射频窗口时，根据通讯参数设置硬件相应参数来确定射频窗口起始点。

基于式2，计算获得下次射频窗口起始点。

式2

式2中，T_{start next}为下次开窗时间点即下次射频窗口起始点，T_current为当前通讯时间点，Interval_current为通讯间隔。

计算过程需要注意每个参数的阈值，计算的射频窗口值理论上可以≤0，但实际使用会限定射频窗口值不小于0。

本申请加入了温度和通讯质量的权值，温度的权值即温度系数α_T，通讯质量的权值即连续通讯成功值Cnt_Success，温度系数α_T体现物理器件在不同温度下的性能，通讯质量的权值体现了蓝牙通讯的质量，通过式1计算射频窗口值，实现蓝牙射频工作窗口自动调整。

其中，设置硬件打开蓝牙射频的方法为现有技术在此不再赘述。

本申请的改进之处主要有：基于式1计算获得蓝牙射频窗口值RXWINSZ_RF，基于式2计算获得下次射频窗口起始点T_{start next}。

本申请可以自适应调整射频窗口值，相对一般通用调整方法，本申请可以将从设备端在连接时接收窗减少约四分之一的开启时间，降低了功耗。

实施例2

本发明公开了一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的装置包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，存储器和处理器形成电子终端，所述处理器执行计算机程序时实现实施例1的步骤。

实施例3

本发明公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1中的步骤。

实施例4

本发明公开了一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的装置，该装置为从设备即电子设备，电子设备包括实施例3的计算机可读存储介质。

相对于上述实施例，从设备为蓝牙耳机。

相对于上述实施例，从设备为蓝牙手表。

相对于上述实施例，从设备为无线手持终端。

实施例5

本发明公开了一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的方法，基于上述实施例1，不同之处在于，计算获得下次射频窗口起始点的步骤采用现有技术方案，相同之处不再赘述。

计算获得下次射频窗口起始点的步骤为现有技术方案，不再赘述。

该实施例，改进点为基于式1计算获得蓝牙射频窗口值RXWINSZ_RF。

基于式1计算获得蓝牙射频窗口值RXWINSZ_RF，获得的有益技术效果为：加入温度系数与传输成功率，可以灵活调整窗口值，实时调整，减少功耗。实施例1为实施例5的进一步的改进，改进点为基于式2计算获得下次射频窗口起始点T_{start next}。

基于式2计算获得下次射频窗口起始点T_{start next}的改进点，获得的有益技术效果为：加上调整窗口值会同步通讯，维持链接，减少丢包率，丢包率由10%降到5%。两个改进点综合运用要达到的效果就是让射频通讯用更小的窗口及更准的时间估算并全覆盖对方发送的时间，实现降低功耗，维持链接，减少丢包率。

Claims (9)

1.一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的方法，其特征在于：包括如下步骤，蓝牙连接成功后，获得射频窗口，将该射频窗口作为最大射频窗口；获得当前的温度系数，获得通讯成功或者失败的状态，基于通讯成功或者失败的状态，通讯成功则线性增加连续通讯成功值，失败则加速减少连续通讯成功值，获得当前的连续通讯成功值，基于当前的温度系数和连续通讯成功值，计算获得当前的射频窗口值，温度系数为温度的权值，连续通讯成功值为通讯质量的权值，使得当前的射频窗口在最大射频窗口的范围内随温度和通讯质量的变化来双向调整并保持通讯正常，降低功耗；

所述计算获得当前的射频窗口值的步骤包括根据式1计算获得当前的射频窗口值；

RXWINSZ_RF=(16+2×(SCA_m+SCA_s×α_T+β×(Cnt_Timeout－Cnt_Success))×Interval_con×10^-6+1)/2 式1

式1中，RXWINSZ_RF为计算获得的射频窗口值；SCA_m为主设备时钟精度，单位ppm；SCA_s为从设备时钟精度，单位ppm；α_T为从设备时钟精度的温度系数，取值范围0~2；β为连接权值，取值范围0~1；Cnt_Timeout为连接断开次数最大值；Cnt_Success为连续通讯成功值，最大值取Cnt_Timeout x2；Interval_con为连接间隔。

2.根据权利要求1所述的一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的方法，其特征在于：在所述计算获得当前的射频窗口值的步骤之后，还包括如下步骤，根据式2计算获得射频窗口起始点；

T_{start next}=T_current+Interval_current－RXWINSZ_RF 式2

式2中，T_{start next}为下次开窗时间点即下次射频窗口起始点，T_current为当前通讯时间点，Interval_current为通讯间隔。

3.根据权利要求1所述的一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的方法，其特征在于：β为0.5；通讯成功则线性增加连续通讯成功值Cnt_Success，固定加1；失败则加速减少连续通讯成功值Cnt_Success，加速减少的取值范围为1~4。

4.根据权利要求3所述的一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的方法，其特征在于：失败则加速减少连续通讯成功值Cnt_Success，加速减少2。

5.根据权利要求1所述的一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的方法，其特征在于：具体划分包括如下步骤，第一步，蓝牙连接成功后，获得晶振的当前温度数据，基于温度系数表A_T获得当前相应的温度系数α_T；第二步，连接参数更新，获得通讯成功或者失败的状态；第三步，计算获得蓝牙射频窗口值；第四步，设置硬件寄存器并控制射频开启。

6.根据权利要求5所述的一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的方法，其特征在于：在第一步中，从设备上的温度传感器实时获得从设备上晶振的当前温度数据并发往从设备上的控制器，控制器获得温度数据，通过查询温度系数表A_T获得相应的温度系数α_T；在第四步中，确定射频窗口起始点，控制射频开启。

7.根据权利要求5所述的一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的方法，其特征在于：所述第三步计算获得蓝牙射频窗口值的步骤，具体包括如下步骤：在当前通讯周期，获得间隔Interval后的第一包数据，则获得晶振的当前温度数据，查询温度系数表获得当前相应的温度系数α_T，获得通讯成功或者失败的状态，基于通讯成功或者失败的状态，通讯成功则线性增加连续通讯成功值Cnt_Success，失败则加速减少连续通讯成功值Cnt_Success，获得当前的连续通讯成功值Cnt_Success，基于当前的温度系数α_T和连续通讯成功值Cnt_Success，计算获得当前的射频窗口值；在当前通讯周期内，保持该射频窗口值；在下一通讯周期，重新计算射频窗口值。

8.一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行计算机程序时实现权利要求1至7任意一项所述调整射频接收窗口的方法中相应的步骤。

9.一种用于低功耗蓝牙系统调整射频接收窗口的装置，包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任意一项所述调整射频接收窗口的方法中相应的步骤。