CN1429431A - 一种双无线电设备通信装置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种双无线电通信装置(100)具有用在第一频段上的例如蓝牙无线电设备的第一无线电设备(110)和用在与第一频段临近的第二频段上的例如全球星卫星无线电设备的第二无线电设备(120)。该通信装置还具有一个连接到第一和第二无线电设备的控制器。该第一无线电设备还可以包括一个调频扩展频谱发射机。而且，第一无线电设备(110)具有应用于第一频段的第一操作模式。第一无线电设备还具有一个应用于比第一频段范围小的第二频段的第二操作模式。当第二无线电设备(120)在工作中时，该控制器被适于将第一无线电设备设置在其第二操作模式，否则将第一无线电设备设在第一操作模式。

Description

一种双无线电设备通信装置及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种双无线电设备通信装置，它具有用在第一频段的第一无线电设备、一个用在与第一频段相邻的第二频段的第二无线电设备，和一个连接到第一无线电设备和第二无线电设备的控制器。该发明还涉及这一双无线电通信装置的一种操作方法。
现有技术描述
按照以上描述的双无线电通信装置的一个示例为一个移动电话，它具有呈GSM或者D-AMPS蜂窝无线电发射机/接收机形式的第一无线电设备，和呈辅助短程无线电设备形式的第二无线电设备，该第二无线电设备用于将移动电话无线连接到例如外围设备的外部装置。
相信对于所有本领域普通技术人员来说，GSM或者D-AMPS无线电发射机/接收机(或者任何其它用于移动终端进行蜂窝电信的无线电设备)的所有本质技术特征都是熟知的，因此这里不需要进一步说明这样的无线电设备。
最近提出的一种短范围辅助无线电设备是蓝牙设备，蓝牙要在例如移动电话、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)与各种用于这些设备的外围设备之间提供一种灵活和透明的连接。蓝牙设备在通常被称作ISM(工业、科学和医疗)的全球可用的2.45GHz未注册频段上工作。ISM频段提供83.5MHz的无线电频谱。为了无需协调或者管理允许不同的无线电网络可共享同一无线电媒体，通常应用信号扩展。某些政府当局，例如美国的FCC当前要求当工作在2.45GHz频段的无线电设备发射功率超过0dBm时采用某些信号展宽的形式。信号扩展既能在字符层通过直接序列(DS)扩频执行也能在信道层通过跳频(FH)扩展执行。后者的方法有吸引力，因为它允许使用有效成本的无线电设备，并能更好地处理远近问题。
蓝牙支持数据和语音通信。语音通信通过应用在2.45GHz的ISM全部频段上以标称800跳/秒的速率和稳定的语音编码进行快速跳频。基于蓝牙的设备能创造所谓皮网络，它包括一个主设备(移动电话)和一个或者多个经跳频皮网信道连接到主设备的从设备(例如用于移动电话的外围设备)。该用于皮网信道的跳频序列将完全通过对地址或者主设备的识别来被确定。主设备的系统时钟确定调频序列相位。在蓝牙中，给每个设备提供一个运转自由的系统时钟。从设备对它们的系统时钟增加一个时间偏移，以便该时钟与主设备的时钟一致。通过使用主地址来选择适当的跳频和使用时间偏移来与主设备时钟保持一致，以使该从设备和主设备保持跳频同步。该主设备和从设备将通过跳频到相同的载波频率保持联系。
当移动电话被提供一个集成的蓝牙无线电设备时，移动电话将能够通过蜂窝无线电设备(GSM，D-AMPS等)给移动电信网络提供广域无线接口，并通过蓝牙无线电设备为可用从装置提供本地域无线接口。电磁兼容的领域中在单个装置中结合多个无线电设备给出几种难题。或多或少不可能完全避免安排得相互紧密的无线电设备(即，集成在例如移动电话的同一装置中)之间的干扰。然而，如果两个无线电设备使用的频段完全分离，相互干扰可以通过适当的滤波波充分抑止。因此，假设在无线电设备的接收机前端实施适当的滤波，工作在2400和2483.5MHz之间的蓝牙无线电设备和工作在935和960MHz之间的GSM无线电接收机可以不考虑任何干扰同时工作。
而且，如果两个无线电设备利用基于分组或者突发的原理，例如基于时隙的蓝牙系统和基于TDMA的蜂窝系统，可以通过分组传输的合适时序安排避免干扰。
在另一方面，这里有使用既不与蓝牙频段充分分离也不基于时隙的无线电频段的其它无线系统。一个重要的例子是用于卫星通信的全球星系统。全球星系统在正好在蓝牙所使用的2.45GHz ISM频段之上的无线电频段上使用直接序列扩频。更具体的是，全球星系统的下行链路使用在2483.5和2500MHz之间的频段。因此，由于蓝牙在全球星下行链路上所产生的干扰，使得将蓝牙无线电设备集成到全球星卫星终端将成为一个问题。尽管蓝牙无线电设备将仅仅使用最多2480MHz的跳频信道，到下行链路信道频段的开始仅仅3.5MHz的距离对于充分抑止蓝牙发射机所产生的虚假效果将是不足够的。
对于这个问题的解决方案是在全球星无线电设备中提供升降和昂贵的滤波器。另一个方案在蓝牙和全球星无线电设备之间提供一个较大的物理距离。第三解决方案包括禁止在全球星无线电设备正在运行时使用蓝牙无线电设备。明显地，所有的这些方案均具有严重的缺点。
发明概述
本发明的目的是提供一种对以上问题更好的解决方案。
根据本发明优选实施例，在具有以蓝牙无线电设备作第一无线电设备和以全球星卫星无线电设备作第二无线电设备的双无线电通信装置中，设计该装置的控制器根据全球星卫星无线电是否在工作中来让蓝牙无线电设备工作在第一操作模式或者第二操作模式。在全球星无线电设备不处在工作状态的时隙中，蓝牙无线电设备将保持在第一操作模式，其中在全部蓝牙频段中实施跳频。另一方面，在全球星无线电设备当前处于工作状态的时隙，蓝牙无线电设备限制仅仅在蓝牙频段的一部分，即提供与全球星卫星无线电设备的接收频段相隔开的最大频谱的部分，实施跳频。因此，充足的保护间隔被留出来，以便将蓝牙发射机所产生的虚假效应抑制到一个可以接受的水平。
如果全球星卫星无线电设备开始工作，而蓝牙无线电设备当前正维持一个已存在的与外部蓝牙设备连接的蓝牙链路，这两装置的蓝牙无线设备进行协商，将蓝牙链路切换到其上面所述第二操作模式，其中将使用有限的跳频范围。相反地，当要建立蓝牙链路，而全球星卫星无线电设备已经处于工作中时候，蓝牙链路将在第一操作模式中被初始化，可能导致对全球星卫星无线电接收机产生暂时性干扰。然而，协商将立即进行以便将蓝牙链路设在其第二操作模式，仅仅使用有限的跳频段。一旦全球星卫星无线电设备停止工作，蓝牙链路将被复位到其第一操作模式，再次使用整个蓝牙频段。
参照以下优选实施例的详细描述和附图连同所附权利要求，本发明的其它目的、特征和效果将变得明了。
附图描述
将参照附图详细描述本发明优选实施例。
图1为图示了一个包括一个既能通过蓝牙链路连接到外部装置又通过一个全球星卫星链路连接到全球星卫星链路的双无线电通信装置的用户事例的示意图，
图2为根据本发明优选实施例的双无线电通信装置的示意方框图，
图3是说明全球星卫星无线电接收机所使用的频段和蓝牙无线电设备在其第一操作模式中所使用的频段的频带示意图，
图4是说明全球星卫星无线电接收机所使用的频段和蓝牙无线电设备在第二操作模式中使用的频段的频带示意图，
图5为图示两蓝牙设备之间协商在第一和第二操作模式之间切换的时序图。
优选实施例的详细描述
在图1中以全球星卫星终端100的形式说明了根据本发明的双频带通信装置的优选实施例，其中具有一个用于经第一无线电链路112将卫星终端100连接到移动电话130的第一无线电设备。该卫星终端100还具有一个用于将终端100连接到被设定围绕地球的近地轨道(LEO)运行的全球星卫星140的第二无线电设备120。该移动电话130被用作用于通过卫星终端100和全球星卫星140执行语音通信的手持机。在本技术领域用于无线语音通信的基于卫星的通信系统是公知的，在这里不作进一步描述。
在卫星终端100和用作卫星终端手持机的移动电话130之间的无线链路112为蓝牙链路，如上所述该链路在2.45GHz ISM频段工作。为此，该卫星终端100包括一个蓝牙无线电发射机/接收机110，它适用于建立和维持到移动电话130的蓝牙链路112，该卫星终端还包括一个蓝牙无线电发射接收机。该移动电话130本质上是一个公知的例如GSM或者D-AMPS的具有蓝牙功能的蜂窝电话。因此，移动电话130还可以用于通过无线GSM或者D-AMPS无线电链路152与移动电信网络150进行传统移动通信，该网络优选在900MHz和/或者180MHz下工作。此外，移动电话130的蓝牙无线电发射机/接收机还可以波用于以通常已知方式将移动电话130连接到其它例如电话外围设备的外部装置。在图1中图示了移动电话130通过第一蓝牙链路164连接到数码相机160，且通过第二蓝牙链路166连接到打印机/传真机/复印机162。然而，移动电话130和各种可以与其连接的不同装置并不构成本发明，在此也没有给出详细参考。
对以上的装置可以进行替换，可以用专用手持机替换移动电话130，该手持机包括一个蓝牙无线电发射机/接收机，用于通过蓝牙链路112连接到卫星终端100的第一无线电设备110，该手持机的连接方式在某种程度上与以上对移动电话130的描述本质上相同。如果图1中所示的设备130以用于卫星终端100的专用手持机实现，那么很明显由于无线电链路152不被支持，这一手持机130将不具有任何连接到移动终端的能力。
再回到卫星终端100，其第二无线电设备120是全球星卫星无线电发射机/接收机，能够将卫星终端100连接到全球星卫星140。卫星链路122工作在正好位于前述供蓝牙使用2.45GHz ISM频段之上的频段上；实际上，如图3中的详细说明，全球星系统的接收(Rx)频段从2483.5MHz到2500MHz变动。
再回到图3，这里还图示了蓝牙无线电设备110所使用的ISM频段与全球星接收频段非常接近。ISM频段现在全球都有并且这里没有为了使用该频段进行注册的需要。然而，例如美国FCC的政府当局已经设定了某些规定，以便为每个当前无线电单元提供使用ISM频段的公正机会。如果发射功率超过某一阈值，这些条规规定要进行信号扩展。为了进行跳频扩展，FCC需要无线电使用至少75个跳频信道。每个跳频信道具有蓝牙的1MHz的带宽；因此包括如图1中的卫星终端100的第一无线电设备110的任何蓝牙无线电设备使用频谱的至少75MHz。如图3所示，根据WLAN系统802.11标准，蓝牙使用在2.45MHzISM频带上79个跳频载波。第一个跳频载波频率被定在2402MHz，然而最后的跳频载波被定于2480MHz。因此，由于整个ISM频段从2400MHz到2483MHz变动，ISM频段的低和高端上存在的一些可用保护间隔，这易于抑制虚假效应。
通常，对于防止工作在更接近ISM频段的外部无线电系统的干扰，以上要求的条件已经足够了。然而，对于图1中所示的情况，在此卫星终端100包括工作位置相互非常接近的第一和第二无线电设备110、120，一种更困难的情况发生了。从图3中看出，在蓝牙无线电设备110最后的跳频载波即2480MHz和全球星接收频段的起始即2483.5MHz之间的仅仅有3.5MHz的保护间隔。因此，无论何时在ISM频段的最高端部分使用跳频载波，如果按照本发明的解决方案不可用，蓝牙无线电设备110将产生虚假效应。这一虚假效应将落入全球星接收频段。由卫星无线电设备120的接收机通过卫星链路122接收到的信号中经常是非常低的电平，这一事实使得这一问题更明显。
因此，根据本发明，为双无线电通信装置100(图1中所示优选实施例中的卫星终端)提供第一和第二操作模式，由如图2所示的双无线电通信的控制器230所管理和控制。图2中提供了对图1中的卫星终端100、110和120的最重要元件的示意说明，这里还图示了一种代表图1中的第一无线电设备110(蓝牙无线电设备)的蓝牙无线电设备210。蓝牙无线电设备210包括一种蓝牙发射机212和蓝牙接收机214，两者都连接到一个天线216。该蓝牙发射机和接收机212、214还连接到控制器230。
而且，双无线电设备通信装置200还包括一个全球星无线电设备220，它对应于图1所示的卫星终端100的第二无线电设备120(全球星无线电设备)。该全球星无线电设备220包括一个全球星发射机222和全球星接收机224，两者均和天线226耦合，并被连接到控制器230。该控制器230可以以几种不同的方式实施，例如以可编程微处理器(CPU)、专用集成电路(ASIC)或者任何其它满足以下列出的功能需求的电子逻辑设备。控制器230的部件还可以通过存储在电子存储器232可以由控制器230读出和执行的软件程序指令来实现。存储器232被连接到控制器230并可以实现成例如RAM存储器、ROM存储器、EEPROM存储器、快闪存储器等等。作为选择，整个控制器230和/或其存储器232或者其某个部分可以与蓝牙无线电设备210和/或全球星无线电设备220集成在一起。
在第一操作模式下，优选实施例的双无线电通信装置100、200使用79个跳频载波，根据图3，基本上占用整个ISM频段或者尤其位于2402MHz和2480MHz之间。另一方面，如图4所示，在其第二操作模式，通信装置100、200将仅仅使用23个跳频载波，该所有的跳频载波位于ISM频段的最低端。如图4所示，这23个频段中的最后的跳频载波位于2424MHz，距全球星接收频段的开始的距离明显增加。尤其是，和第一操作模式下仅仅约3.5MHZ相比，这段距离已经被扩展到超过59MHz。
由于政府调节，当用在第二操作模式下时，双无线电通信装置100、200可以适于限制其发射功率。其原由可以是当前FCC要求的条件，它规定无论何时发射功率超过0dBm时，在ISM频段中的跳频扩频操作必须使用至少75个跳频载波。然而，即使第二操作模式的发射功率以这种方式被限制，小范围蓝牙设备的应用也将被充分地支持。此外，可以通过在蓝牙无线电设备中提高接收机灵敏度进一步增长在第二操作模式下的工作频段。
通常，通信装置100、200将在其第一操作模式下工作，使用整个79跳序列。当全球星无线电设备120、220在工作中时候，将仅仅使用第二操作模式。当随后全球星链路122被释放时候，蓝牙无线电设备110、210将优选再次进入第一操作模式，以便获得尽可能多的抗干扰性。如果全球星链路被建立，当蓝牙链路当前保持在第一操作模式时候，全球星无线电设备120、220将向控制器230发送控制信号。一旦从全球星无线电设备120接收这一控制信号，控制器230将命令蓝牙无线电设备110、210开始与在另一端(即，在图1所示的移动终端或者手持机130端)的蓝牙无线电发射机/接收机就进入第二操作模式进行协商。
如图5所示，一个控制信息将从第一蓝牙无线电发射机/接收机(即，图1中的蓝牙无线电设备110，在图5中标以“蓝牙单元A”)发送到第二蓝牙无线电发射机/接收机(即，图1中的移动电话或者手持机130的蓝牙无线电设备，在图5中标以“蓝牙单元B”)。这一控制信息包含来自蓝牙单元A到蓝牙单元B的请求，将标准79跳频F(即，第一操作模式)向有限的23跳频G(即，第二操作模式)转换。这一控制信息还可以包含在当前79跳序列中将发生跳频切换的实际相位(或者时钟值)的指示。该阶段应当将来的几次跳频以便允许蓝牙单元B确认控制信息的接收并为实际转换做准备。例如，在图5中蓝牙单元A要求在时隙k+4进行从跳频序列F到跳频序列G的切换。该蓝牙单元B将确认对这一控制信息的接收，并开始为向跳频序列G切换作准备。在时隙k+4，蓝牙单元A和B两者将从全79跳序列F向有限23跳序列G切换，即，从第一操作模式向第二操作模式转换。如果全球星链路122随后被释放，则蓝牙单元A和B将返回到第一操作模式。重复以上描述的过程，但是是以相反的顺序进行，其中，将执行一个从有限23跳序列G向全79跳序列的转换。
如果目前存在全球星链路122并且要建立蓝牙链路112，由于还没有蓝牙链路存在，并且还没能进行协商，蓝牙单元B不知道在卫星终端100和全球星卫星140之间存在全球星链路122，这样蓝牙链路可以暂时被扰乱。因此，用于在蓝牙单元A和B之间建立蓝牙连接110的步骤将使用标准79跳序列。然而，一旦连接被建立，蓝牙单元A和B可以协商进入第二操作模式，使用仅仅有限的23跳序列。因此，当跳频载波被用于ISM频段的最上端部分时候，在仅仅占用1-2秒的建立和协商过程中，蓝牙无线电设备110、120可以导致对全球星电无线设备120、220的干扰。然而，在全球星系统中的纠错能力将最可能维护这种端短时间干扰。
以上已经参照一个优选实施例对本发明进行了描述。然而，在如所附权利要求所限定的本发明范围内可能存在所述优选实施例之外的其它实施例。例如，根据抑制虚假效应的实际需要，作为选择，在第二操作模式中构成有限的跳频序列的载波跳频可以位于全部频段的另一部分而不是位于其低端。特别是，如果第二无线电设备使得接收频段在第一无线电设备所占用的频段下方，有限跳频可以优选使用位于整个频段的中心的跳频载波。作为替换，有限的跳频序列可以位于整个频段的中心，以便预防频段上方和下方的虚假效应。此外，参照以上内容，第一无线电设备的跳频扩频段为2.45MHz。然而，在本发明的范围内，其它频段也是可能的。
除了图1所示的卫星终端100之外，本发明的双无线电通信装置可以以其它设备实现。而且，这一双无线电通信装置的第一和第二设备可以是除了蓝牙无线电设备和全球星卫星无线电设备之外的类型的装置。
此外，在图1中，图示第一和第二无线电设备110、120为物理上分离的单元，它们通过导线连接到卫星终端100上。然而，这一图示仅仅出于举例说明的目的。第一和第二无线电设备110、120中任何一装置可以同等好得与通信装置100自身集成在一起。

Claims (8)

1.一种双无线电通信装置(100，200)，它具有用在第一频段的第一无线电设备(110，210)和用在与第一频段相邻近的第二频段的第二无线电设备(120，220)，和与第一无线电设备和第二无线电设备相连接的控制器(230)，其特征在于，
第一无线电设备(110，210)具有使用第一频段范围的第一操作模式和使用比第一频段范围小的第二频段的第二操作模式，其中控制器(230)适用于当第二无线电设备(120，220)处于工作状态中时将第一无线电设备设定在其第二操作模式，否则将第一无线电设备设定在其第一操作模式。
2.一种如权利要求1中的双无线电通信装置，其中第一无线电设备(110，210)包括一个跳频扩频发射机(212)，该发射机在所述第一操作模式中使用第一频段内的多个所述第一跳频载波，并在所述第二操作模式中使用第二频段内的多个所述第二跳频载波。
3.一种如权利要求1或2中的双无线电通信装置，其中第一无线电设备(110，210)是蓝牙无线电设备。
4.一种前述任一权利要求中的双无线电通信装置，其中第二无线电设备(120，220)是全球星卫星无线电设备。
5.一种如权利要求2中的双无线电通信装置，其中，第二多个跳频载波是第一多个跳频载波的一个子集。
6.一种如权利要求5中的双无线电通信装置，其中，第一操作模式应用间隔1MHz从2.4GHz开始的79个跳频载波，其中第二操作模式应用这79个跳频载波的前23个。
7.一种双无线电通信装置(100，200)的操作方法，该装置具有用在第一频段的第一无线电设备(110，210)和用在与第一频段相邻近的第二频段的第二无线电设备(120，220)，其特征在于包括以下步骤
判定第二无线电设备(120，220)是否处于工作中，
如果a)步骤中的结果为否定，则第一无线电设备(110，210)使用第一频段；和
如果b)步骤中的结果为肯定，则第一无线电设备使用比第一频段小的第二频段。
8.一种如权利要求7中的方法，第一无线电设备(110，210)是跳频扩频的类型，其中步骤b)中包括使用分布在第一频段上的多个第一跳频载波，其中步骤c)中包括使用分布在第二频段上的多个第二跳频载波。
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