CN1440609A - Ism和不需执照的频带的自适应传输信道分配方法和系统 - Google Patents

Abstract

在一个网络中的主设备和多个从设备之间建立连接链路，该网络具有多个在不需执照的ISM射频频带内的频道，其中该连接链路能够以跳频方式实现。链路请求被发送到主设备，以在该主设备和一从设备之间建立非跳频连接链路，并且如果在被测量的信道条件比如载波功率和干扰以及噪声不反对的情况下主设备能够为这一连接链路选出一个通信信道，那么该非跳频链路被建立。如果主设备不能选出这样一条通信信道，则以跳频方式维持或者建立该连接链路。

Description

ISM和不需执照的频带的自适应传输信道分配方法和系统

发明领域

本发明一般涉及在2.45GHz射频附近运行的所谓的蓝牙通信系统，并且尤其涉及运行于蓝牙射频频带的微微网络中的自适应传输信道分配。

发明背景

蓝牙系统通过短距离无线电链路在两个电子设备之间提供通信信道。特别是，蓝牙系统运行的射频范围在不需执照的工业科学医疗(ISM)频带中的2.4GHz附近。蓝牙无线电链路被确定为便携的和/或固定的电子设备间的电缆的替代品。便携设备包括移动电话、通信装置、音频耳机、膝上型电脑、其它基于GEOS或基于掌上OS的设备以及具有不同操作系统的设备。

蓝牙的运行频率在全世界都是可用的，但是蓝牙频带的允许带宽以及可用的射频信道各个国家可能是不同的。在世界范围内，蓝牙的运行频率处于2400MHz到2497MHz范围。在美国以及欧洲，一个83.7MHz带宽的频带是可用的，并且该频带被分为79个间隔1MHz的射频信道。蓝牙网络安排可以是点对点或者点对多点的以在多个电子设备之间提供连接链路。二至八个设备可以操作地连接到微微网络上，其中，在给定时期，设备之一做为服务器而其它的是从设备。几个微微网络可以形成一个较大的通信网，即所谓的散射网络【scatternet】，每个微微网络保持其独立性。蓝牙系统的基带协议合并了电路和分组交换。电路交换可以是异步的也可以是同步的。在一个物理信道上可支持多达三个同步数据(逻辑)信道，或者一个同步和一个异步数据信道。每个同步信道可支持64Kb/s传输速率而一个异步信道可以在一个方向传输达721Kb/s而在相反的方向达57.6Kb/s。如果链路是对称的，则异步信道中的传输速率可以支持432.6Kb/s。典型的蓝牙系统由无线电链路、链路控制单元以及起链路管理和主机终端接口作用的支持单元。蓝牙链路控制器实现基带协议以及其它低等级例程。用于链路建立和控制的链路层消息在链路管理协议(LMP)中定义。为了克服无线电噪声干扰和信号衰落的问题，当前使用跳频来使得连接健壮。

当前，在该蓝牙带宽上79个射频信道中的每一个都由一个伪随机跳频序列使用。该跳频序列对每个微微网络是唯一的并且由主设备的蓝牙设备地址确定，主设备的时钟用于确定跳频序列的相位。信道被分为625μs长度的时隙并且依照主时钟进行编号，其中每个时隙相应于一个RF跳频并且每个相继的跳越相应于一个不同的RF跳频。标称跳跃速率为1600跳/秒。所有参与微微网络的蓝牙设备与该信道是时间和跳跃同步的。时隙编号范围从0到2²⁷-1并且它是循环的，循环长度是2²⁷。在该时隙中，主和从设备可以传输分组。由主或从设备传输的分组可以延展达五个时隙。RF跳频对于分组传输的持续时间保持固定。

ISM频带可以用于许多不同的设备，包括无线局域网(WLAN)、微波炉以及照明设备。由这多个不同的应用引起的干扰对几乎任一连接到该微微网络的设备都是固有的。当前，对ISM频带的使用增长得非常迅速。为了在这些频带中生存，新的无线通信系统必须使用一种具有某个信道分配方法的健壮的调制方案。例如，WLAN系统目前使用跳频扩频(FHSS)方法，其中每个信道中传输仅发生很短的时间，以及使用直接序列扩频(DSSS)调制，其通过扩频克服窄带干扰。然而，在这些系统中，信道的分配或者信道化要么通过使用载波监听(CS)方法要么使用码分多址接入(CDMA)方法进行组织。在载波监听方法中，测量每个将被使用的信道以确定在那个信道中是否发生传输。如果测量中的信道没有正在进行的传输，那么该信道可以用于跳频。载波监听的主要问题是：测量对那些使用不同调制方法的业务类型是无效的。在CDMA方法中，在窄带干扰信号于接收机中被扩频的同时，接收的噪声实际上也被增加，由此减少了系统的噪声容限。可选择地，通过使用不同的跳频建立虚业务信道也是可能的。然而，这没有消除发生干扰的频谱部分。

有利的和理想的是提供一个方法和系统，通过有效地消除其中信道条件(比如干扰和噪声电平)会对信道连接有不利影响的频谱部分，在运行于ISM频带的设备间建立连接。

发明概要

本发明的主要目的是提供一个方法和系统，以保证微微网络设备的后向兼容性，该微微网络设备在一个也使用跳频方式(BT1.0)的环境中，能够以非跳频方式(BT2.0)运行。该后向兼容性确保了一个BT2.0设备与一个BT1.0设备兼容。

因此，本发明提供了一个方法，用于在通信网中的主设备和多个从设备之间建立连接链路，该通信网在一个射频频带之内具有多个频道，其中该主设备和从设备之间的连接链路能够以跳频方式实现。本方法包括的步骤有：

向该主设备发送一个链路请求，请求在该主设备和一从设备之间建立非跳频的连接链路；

如果该主设备能够为所说的非跳频连接链路选出一个通信信道，则按请求建立该非跳频连接链路；以及

如果该主设备不能为所说的非跳频连接链路选出该通信信道，则以跳频方式建立或维持该连接链路。

优选地，该方法进一步包括测量信道条件以便使得该主设备为非跳频连接链路选出该通信信道的步骤，该信道条件包括信道的载波功率以及影响该连接链路的干扰和噪声电平。信道条件的测量由主设备或者发出请求的从设备完成。

优选地，该方法还包括将多个测量参数(包括测量时间和要被测量的频率)发送给该请求的从设备以便该从设备基于该测量参数去测量该信道条件的步骤。

优选地，该方法也包括通过从设备报告信道条件测量的结果而向该主设备发送测量报告的步骤。

一旦同从设备建立了非跳频连接链路，主设备就可放弃或保留它对未请求的从设备作为主设备的角色。

本发明也提供了一个自适应分配传输信道的系统，以便在通信网中的主设备和至少一个从设备之间建立连接链路，该通信网在一个射频频带中具有多个频道，其中在主设备和从设备之间的连接链路能够以跳频方式实现。该系统包括：

一种机构，使得从设备请求主设备以一个非跳频方式为连接链路分配信道；

一种机构，使得主设备确定是否它能够分配被请求的信道；

一种机构，如果主设备能够分配被请求的信道，则在该分配的信道上在主设备和发出请求的从设备之间建立该非跳频连接链路；并且

一种机构，如果主设备不能分配被请求的信道，则在主设备和发出请求的从设备之间建立或维持一个跳频连接链路。

优选地，如果从设备未收到发自主设备的对该请求的响应，则该从设备维持该跳频连接链路。

结合图1a至15，本发明就会变得明白。

附图简述

图1a是一个图表表示，展示了微微网络中的连接链路的建立程序，其中从设备向主设备发送一个请求，请求一个BT2.0连接链路。

图1b是一个图表表示，展示了主设备响应发出请求的从设备，要求从设备连接信道测量。

图1c是一个图表表示，展示了从设备向该主设备发送一个测量报告。

图1d是一个图表表示，展示了主设备向从设备发送多个信道参数。

图1e是一个图表表示，展示了从设备确认信道参数的接收。

图1f是一个图表表示，展示了主设备停止作为该未请求从设备的主设备。

图1g是一个图表表示，展示了在前面主设备和请求的从设备之间建立BT2.0连接链路。图2是一个帧结构，展示了从设备请求同一个主设备的BT2.0连接链路的例示的PDU。

图3是一个帧结构，展示了用作LMP_not_accepted响应的例示的PDU格式。

图4是一个帧结构，展示了用作LMP_accepted_start响应的例示的PDU格式。

图5是一个帧结构，展示了用作LMP_accepted_establish响应的例示的PDU格式。

图6是一个帧结构，展示了用作LMP_measurement_report响应的例示的PDU格式。

图7a展示了建立BT2.0连接链路过程的一个可能的信令序列。

图7b展示了建立BT2.0连接链路过程的另一个可能的信令序列。

图8a和图8b是流程图，展示了从设备请求一个BT2.0连接链路的例示的状态图。

图9a和图9b是流程图，展示了主设备响应建立BT2.0连接链路的请求的状态图。

图10是一个图表表示，展示了信道测量频率的选出。

图11a和11b是图表表示，展示了占用5个时隙分组的一个跳频序列的例子。

图13是一个图表表示，展示了RSSI动态范围的一个例子。

图14显示了信道加窗的一个例子。

图15是一个框图，展示了用于传输信道的自适应分配的一个系统。

详述

图1a至1g是展示微微网络10中连接链路的建立过程的图表表示，该微微网络10具有多个能以跳频方式连接的设备M、S1、S2和S3。该跳频连接链路在本领域中是公知的，并且这种连接在这里被称为BT1.0连接链路，与蓝牙规范1.0(BT 1.0)版本相关联。如所示的，当前M是主设备并且S1，S2和S3是从设备。这里描述的过程限于这个情况，其中从设备想要同主设备以非跳频方式建立连接链路。非跳频方式在这里称为BT2.0。如图1a中所示，主设备M和从设备S1，S2以及S3间的连接链路102，104和106初始依照BT1.0方式建立。在任何时候，从设备S1，S2和S3间的一个可以向主设备M发送一个请求，请求建立BT2.0链路。为了展示的目的，在初始阶段从设备S2是启动单元，它想要同主设备M建立BT2.0连接链路。如图1a中所示，从设备S2向主设备M发送一个请求200，请求一个BT2.0连接链路。例如，该请求可以以如图2所示的LMP PDU形式发送。一收到该请求，主设备M可以用三个不同的PDU对该请求作出响应，如下表1所列出的。

PDU	内容
		LMP_not_accepted	原因，如果已知
LMP_accepted_start	开始用参数测量
		LMP_accepted_es_tablish	链路建立参数(频率，MCR，QoS？)

表格1主-从LMP PDU

相应地，主设备可以发送：

a)一个LMP_not_accepted PDU(见图3)，如果主设备不能支持这个非跳频连接链路；或者

b)一个LMP_accepted_start PDU(见图4)或者一个LMP_accepted_establish PDU(见图5)，如果主设备能够支持这个跳频连接链路。

如果主设备以一个LMP_accepted_start PDU 202响应，如图1b所示，则主设备向正在请求的从设备S2提供多个测量参数以进行信道测量。LMP_accepted_start PDU 202包括，例如，测量时间和将被测量的频率。在信道测量期间，主设备M和从设备S2测量载波功率C和/或干扰和噪声电平I+N(之后记做I)。在这个时间期间，主设备M可以支持微微网络10中的其它BT1.0业务。系统频带的测量通过遵循主设备M的跳频图样扫描整个频带上的每个信道而进行。C测量在主-至-从时隙期间进行。优选地，每个信道上的载波功率C由从设备使用该测量的从设备上接收机的接收信号强度指示(RSSI)功能性来确定。I电平测量在由另一个从设备(即，不是正在请求的从设备S2)传输的从-至-主时隙期间进行。为了避免测量从-至-主传输本身或者它的频谱泄漏，必须使用一个在从-至-主频道和将被测量的频率之间的适当的频率偏移。下面联合图10到12b详细地描述该频率偏移。在由主设备M所定义的扫描时间结束之后，从设备S2传达一个测量报告204到主设备M，如图1c所示。例如，从设备S2在LMP_measurement_report PDU中返回该测量结果，如图6所示。

应当注意主设备M进行信道测量也是可能的。在那种情况下，图1b和1c所描述的程序步骤可以省略。

根据测量结果，主设备M为BT2.0连接链路选出一个非跳频信道并且用LMP_accepted_establish PDU 206(见图5)向从设备S2发送信道参数，如图1d所示。之后从设备用一个ACK信号208对LMP_accepted_establish的接收进行确认，如图1e所示。在这点，主设备M通过委派该未请求的从设备之一(例如S3)作为新主设备而建立一个主从切换操作118，以便维持在未请求的从设备S1和S3间的BT1.0连接链路，如图1f所示。同时，主设备M通过以固定间隔发送某些数据帧208来开始与该从设备S2的BT2.0传输，直到例如从设备S2对那个帧进行确认。最后，主设备M放弃它的主设备角色而变为一个BT2.0终端T2，以便以非跳频方式同从设备S2建立该通信链路，从设备S2当前是一个BT2.0终端T1，如图1g所示。BT2.0通信链路记做数字212。在该从设备S1和S3之间的新连接链路是一个BT1.0链路，记做数字120。这样，主设备M和从设备S2的后向兼容性，使得这些设备有可能或者以BT2.0方式或者以BT1.0方式运行。

应该注意的是，主设备M也有可能仍旧在该BT1.0链路中为该未请求的从设备S1和S3维持该主设备的角色，而同时又具有与从设备S2的BT2.0链路。

在终端T1和T2之间的数据传输期间，关于载波功率C和/或干扰及噪声I条件的信道条件有可能改变。这样，选出的用于当前非跳频信道的频率对于BT2.0连接链路中的数据传输可能不再是最好的频率。为了监视信道条件中的改变，终端T1和T2可以经过适配来监视所用频道中的传播特征和数据流质量。例如，监视可以包括RSSI的连续平均、传输功率、平均分组差错率、平均比特差错率、使用的调制/编码以及数据分组存储监视。这些值被同用作门限的无线电服务质量(QoS)参数比较。如果不符合一个门限，则对该新的非跳频信道选出另一个频率。在这些BT2.0终端中(所展示例子中的T1和T2)，一些终端被授权来作出关于将被用于新BT2.0连接链路的频率的决定，而一些终端却没有被授权。这样，未作出决定的终端必须向授权终端报告该门限失败。特别是，一个特殊的PDU，LMP_radioQoS_failure，可被用于报告该门限失败。这个PDU可以指示哪个或者哪些无线电QoS准则没有被满足以及指示当前的RSSI值、分组差错率等。该PDU可以被用于报告：

a)平均RSSI是否高于或者低于某个门限；

b)分组差错率是否超过了某个门限；

c)传输功率是否超过了某个门限；以及

d)所用的调制/编码是否属于一个可行的调制/编码方案集。

当被要求使用另一个频率来维持该BT2.0连接链路时，被授权作出关于将被用于BT2.0连接链路的频率决定的终端有三个选项：

1)它可以决定停留在当前用于BT2.0连接链路的所选出的频率上，并且使用链路适配和/或功率控制来提高数据流质量。如果传输不连续但周期性地重复，则可以考虑重定时；

2)它可以开始一个新的测量过程以便为新的非跳频信道选出一个新的频率；或者

3)它可以根据以前的信道测量结果为该新的非跳频信道分配一个新的频率。例如，它可以根据以前信道测量结果中低的干扰和噪声电平来挑选出次最佳的频率(以图14为例，其中f₂是最佳频率，并且f₁是次最佳频率)。

根据上面可供选择的方案适当动作的选出可以包括两个阶段。在第一个阶段，确定无线电QoS的降级是由RSSI不足造成还是由于干扰引起。这可以通过比较RSSI值、分组错误率和使用的调制/编码方法来实现。如果原因是干扰(即，RSSI对于所使用的调制/编码是足够的，但是分组差错高)，那么可以实现根据以前测量的一个新的信道测量过程或者一个新的频率分配。如果原因是RSSI不足，那么如上面所描述的选项1应该被选出。第二个阶段仅当干扰是无线电QoS降级的原因时才必要。在第二个阶段中，如果涉及的设备是非时延敏感的，则选项2应当被选出，而如果涉及的设备是时延敏感的则选项3应该被选出。

图2至6是LMP PDU格式的例子。图2表示在循环冗余校验(CRC)和编码之前的LMP_BT2.0_req PDU的比特级描述。如图2所示，有效载荷区域中的操作码56被用于显示该请求的连接链路是符合BT2.0方式的。

如图3所示，LMP_not_accepted PDU在有效载荷区域包含操作码56以显示该响应与请求的BT2.0连接链路有关。有效载荷区域可以包含主设备不能支持BT2.0链路的原因(Unsupport_LMP_feature)。

如图4所示，LMP_accepted_start PDU在有效载荷区域包含操作码56以显示该响应与请求的BT2.0连接链路有关。有效载荷区域也包含信道测量的测量参数。如图4所示，测量参数包括从设备在每个信道上测量信道条件的扫描时间(Measurement_time)。

如图5所示，LMP_accepted_establish PDU可以包括链路建立参数，比如用于BT2.0连接链路的频率(Used_frequency)，模块化码率(MCR)以及QoS参数。QoS参数集也包括无线电QoS参数门限。该QoS参数可包括min_mean_RSSI，max_mean_RSSI，max_packet_error_rate，max_Tx_power，min_Tx_power，和set_of_feasible_modulation/codingrates。

如图6所示，LMP_measurement_report PDU可包括多个被测量信道(Mea surement_freq)中的测量载波功率C值(C_Value)以及干扰和噪声I电平(I_Value)。

在根据从设备的请求建立BT2.0连接链路的过程中，正在请求的从设备和主设备间的可能的信令序列示于图7a和7b。在图7a中，开始从设备和主设备依照BT1.0方式链接，记做数字100。在初始化阶段，从设备向主设备发送一个LMP_BT2.0_req PDU 200，请求BT2.0链路的建立。如果主设备由于某一原因不能支持BT2.0链路，它通过向请求的从设备发送一个LMP_not_accepted PDU 201来响应，说明不支持BT2.0链路的原因。例如，不支持BT2.0链路的原因可以包括当前数据流质量低于无线电QoS要求。相应地，在从设备和主设备之间的BT1.0链路被维持，标记为数字100’。有可能出现以下情况，即：当主设备甚至对BT2.0一无所知并且未能响应请求200时，从设备不应无限期地等待来自主设备的响应而是在一个设定的等待时期之后维持该BT1.0连接链路(见图8a，步骤317)。在后来一个时间中，该从设备向该主设备发送另一个LMP_BT2.0_req PDU 200’，再次请求建立BT2.0链路。如果主设备不能支持BT2.0链路并且它已经为BT2.0链路选出了一个频率，那么它通过向请求的从设备发送一个LMP_accepted_establish PDU 206来响应该请求，该PDU中包括选出的频率、MCR以及必需的QoS参数。随后，BT2.0链路在主设备和请求的从设备之间被建立，如数字220所指示的。然而，主设备必需放弃它的主设备角色并且成为一个BT2.0终端，如图1g所示。

另一个可能的信号序列示于图7b。如图7b所示，一旦由请求建立BT2.0链路的从设备收到请求200”，主设备就向请求的从设备发送一个包括将被测量的频率的LMP_accepted_start PDU 202，以便建立一个非跳频链路。如数字190所示从设备测量载波功率C和/或干扰和噪声条件I并且用一个LMP_measurement_report PDU 204向主设备报告该测量结果。根据测量结果，主设备为BT2.0链路选择一个频率。主设备向请求的从设备发送一个LMP_accepted_establish PDU 206’，包括选出的频率，MCR以及所要求的QoS参数。随后，如数字220’所示BT2.0链路在主设备和请求的从设备之间建立起来。因为LMP PDU在一个异步无连接(ACL)链路上发送，所以所有的分组都在链路控制级确认。因而，不需要链路管理级中的一个单独的确认信号ACK。

图8a和8b是展示发出请求的从设备所执行的步骤序列的流程图。如图8a所示，初始时从设备以一个BT1.0方式同主设备连接，如数字310所示。当从设备想要同主设备建立BT2.0链路时，它通过在步骤312从它的上一级初始化一个BT2.0链路建立消息开始，并且在步骤314向主设备发送一个LMP_BT2.0_req PDU。在步骤316它等待一个来自主设备的响应。有可能由于某个原因主设备未对该请求作出响应并且从设备将不会从主设备收到响应。优选地，从设备设定接收这种响应的时间。如在步骤317所示，在设定时间到期后如果该从设备没有从该主设备接收到响应，在步骤320它向上一级指示请求失败。如果设定时间没有到期，从设备一直等待直到在步骤318它接收到响应。关于来自主设备的响应有三个可能性：a)响应是一个LMP_not_accepted PDU；b)响应是一个LMP_accepted_establish PDU；或者c)响应是一个LMP_accepted_start PDU。如果可能性(a)发生，在步骤320从设备向上一级指示请求失败。如数字322所示，在从设备和主设备之间的BT1.0链路被维持或者重新建立。如果可能性(b)发生，在步骤324从设备依照由主设备选出的频率建立BT2.0连接链路并且在步骤326向上层指示BT2.0连接链路。在从设备和主设备之间的BT2.0链路只要需要就一直维持，如数字328所示。如果可能性(c)发生，从设备执行信道测量程序，如图8b所示。

如图8b所示，从设备在步骤330测量信道条件并且在步骤332把测量结果发送到主信道。从设备必须在步骤334等待来自主设备的响应以便采取下一个行动过程。关于来自主设备的响应有两个可能性：(a)响应是一个LMP_not_accepted PDU；或者(b)LMP_accepted_establishPDU。如果可能性(a)发生，在步骤340从设备向上一级指示请求失败。如数字342所示，在从设备和主设备之间的BT1.0链路被维持或者重新建立。如果可能性(b)发生，在步骤344从设备依照由主设备选出的频率建立BT2.0连接链路并且在步骤346向上层指示BT2.0连接链路。只要可行，在从设备和主设备之间的BT2.0链路就被维持，如数字348所示。

图9a和9b是展示由主设备执行步骤序列的流程图。如图9a所示，初始时主设备BT1.0方式同从设备连接，如数字360所示。在步骤362一旦收到来自从信道的请求建立BT2.0连接链路的LMP_BT2.0_reqPDU，在步骤364主设备就确定它是否能支持BT2.0连接链路并且如何响应从设备。在步骤366关于将被发送到该发出请求从设备的响应有三种可能性：a)响应是一个LMP_not_accepted PDU，指示主设备不能支持BT2.0连接链路，至少目前是这样；b)响应是一个LMP_accepted_establish PDU；以及c)响应是一个LMP_accepted_startPDU。如果可能性(a)发生，在从设备和主设备之间的BT1.0链路被维持或者重新建立，如数字368所示。如果可能性(b)发生，在步骤370主设备向请求的从设备提供链路建立参数并且在步骤372向上层指示BT2.0连接链路。只要可行，在从设备和主设备之间的BT2.0链路就被维持，如数字374所示。如果可能性(c)发生，主设备向该请求的从设备提供测量参数以实现信道测量程序，并且该过程在图9b中继续。

如图9b所示，在向发出请求的从信道发送一个LMP_accepted_start PDU之后，在步骤380主设备等待包含在来自该发出请求的从设备的一个LMP_mea surement_report PDU中的测量结果。根据该测量结果，在步骤382主设备必须决定下一个行动过程。在步骤384关于主设备所作的决定有两个可能性：a)主设备向从设备发送一个LMP_not_accepted PDU以指示：基于由该发出请求的从设备测量的信道条件，它不能支持所请求的BT2.0连接链路；或者b)主设备发送一个LMP_accepted_establish PDU以向发出请求的从设备提供链路建立参数。如果可能性(a)发生，在从设备和主设备之间的BT1.0链路被维持或者重新建立，如数字386所示。如果可能性(b)发生，在步骤388BT2.0连接链路建立并且在步骤390向上一级通知该BT2.0连接链路。只要可行，在从设备和主设备之间的BT2.0链路被维持，如数字392所示。

应当注意，图8a至9b展示了当从设备请求建立BT2.0连接链路时从设备和主设备的流程图。以一个类似的方式，主设备可以启动一个同微微网络中的任何从设备的BT2.0连接链路。

正如结合图1b所描述的，当发出请求的从设备S2实现I测量时，它避免测量从-至-主传输本身和/或它的谱泄露。所以，在从-至-主频道和将被测量的频率之间使用一个适当的频率偏移。优选地，频率偏移值足够高以便跨越相邻信道的传输功率泄露不会严重影响测量结果。信道测量频率例子示于图10。如所示，奇数编号的时隙是主-至-从时隙，其中进行载波功率C测量，并且偶数编号的时隙是从-至-主时隙，其中干扰和噪声I电平被测量。应当注意用于在每个从-至-主时隙中I测量的信道相对当前跳频序列中的从-至-主频率要偏移4个信道。图10展示了为通过1个时隙帧的分组传输在从-至-主时隙期间选出I测量频率的一个可能的方法。

在多时隙分组传输中，一个特定的偏移计算被用于防止如I测量信道那样地测量从-至-主时隙。图11a和11b为占据5个时隙的分组展示了一个跳频序列。在图11a，主-至-从时隙的频率是f₁，而从-至-主时隙的频率是f₆。例如，可能使用f_b＝f₆±4作为测量频率，它不同于f₆和f₁。同样，在图11b中，主-至-从时隙的频率是f₁而从-至-主时隙的频率是f₂。例如，有可能使用f_b＝f₂±4作为测量频率，它不同于f₂和f₁。

图12a和12b为占据3个时隙的分组展示了一个跳频序列。在图12a中，第一个主-至-从时隙的频率是f₁而后来的从-至-主时隙的频率是f₄。例如，有可能使用f_b＝f₄±4作为测量频率，其不同于f₄和f₁。同样，在图12b中，第一个主-至-从时隙的频率是f₁而后来的从-至-主时隙的频率是f₂。例如有可能使用f_b＝f₂±4作为测量频率，其不同于f₂和f₁。然而，此情形可能更加复杂。令f_a是多时隙分组的第一个可能频率以及f_c是当前跳频频率，并且I测量信道的频率是f_b，其距离当前的跳频频率10MHz。10MHz频率偏移将保证接收机的象频不会同实际的频率重合，因为在象频上的有限抑制会影响测量结果。

在ISM频带的79个可用频道之中，如果10＞|f_b-f_a|＞69，那么我们可以使用f_b＝f_c+10。否则，f_b的可能值由下面等式确定：

f_b＝g(f_c，f_a，f_b)

其中

如早先所描述的，优选的测量分辨率是1MHz。在信道测量完成之后，有79个C值和79个I值，每个频道有一个C以及一个I值。因为同一个信道会被测量多次，所以这些值正常地会在一定量的测量的C和I值之中进行平均。测量结果的平均可以在测量期间进行(连续平均)或者在测量之后进行。C值的平均程序示于下面： $C_{f79}\left(\mathrm{ave}\right)=(1/N)\underset{k=N}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{f79}\left(k\right),$

其中N是测量的数目并且是在79个信道中的每一个上进行平均。如果对整个频带进行平均，那么 $C_f\left(\mathrm{ave}\right)=(1/79)\underset{I=0}{\overset{79}{\mathrm{\Σ}}}\left\{(1/N)\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{fi}}\left(k\right)\right\},$

其中N是在79个信道中每一个上的测量数目。

I测量结果用一个类似的方法进行平均。然而，对整个频带进行平均未被使用。载波功率C在整个频带上平均意味着整个频带都未被使用。载波功率C在整个频带上进行平均意味着选择最佳信道布局仅仅是根据I测量。在这种情况下C测量是不需要的。这个方法忽视了快衰落，而这实际上是期望的。如果在传播环境中有甚至很微小的改变，由快衰落引起的缺口也会相当迅速地改变它们的位置，因而，当考虑最佳信道布局时不应依赖它们的位置。可选择地，有可能测量I条件，因为它们可能在信道布局中给出满意的结果。

作为一个典型的程序，多个来自同一信道的被测量的C和I值被参数化，因为这个数量依赖于可用的测量时间以及连接初始化时间要求。例如，如果需要每个信道做10次测量，那么测量需要的时间由10×79×0.001250s＝0.98s给出。被测量C和I值的准确性依赖于接收机RSSI测量的准确性。64dB RSSI测量的动态范围的一个例子示于图13。

根据RSSI测量分辨率，呈现C和I值所需的必要的比特数量可被估计出来。例如，如果有3dB分辨率，整个RSSI测量的动态范围可以被分为22个级别。这样，使用最少5个比特以便所有级别可以被呈现出。对于测量的I值，有可能仅用4个数据比特，因为高于某个级别的I值可能不值一提。在这些高级别处，不管通常C值如何，该干扰源都可能太强并且使得C/I比对于信道选择太小。C和I测量的可能值在表2中给出。

RSSI电平	C的可能的位向量(5bits)	I的可能的位向量(4bits)
			-20	00000
-23	00001
			-26	00010
-29	00011
			-32	00100
-35	00101
			-38	00110	0000
-41	00111	0001
			-44	01000	0010
-47	01001	0011
			-50	01010	0100
-53	01011	0101
			-56	01100	0110
-59	01101	0111
			-62	01110	1000
-65	01111	1001
			-68	10000	1010
-71	10001	1011
			-74	10010	1100
-77	10011	1101
			-80	10100	1110
-83	10101	1111

              表2.可能的C和I位向量

因此，需要的数据分组大小会是9×79＝711比特。这个分组大小显示需要一个DM3/DH3 ACL分组类型。然而，有可能组织测量数据以便在传输中可以使用一时隙分组类型。实际上，这表示一个136-216比特(DM1/DH1)的数据分组。在这种情况下，测量数据必须被分类，例如，以便仅报告9-12个最低I值和相应的C值而不报告所有的被测量的C和I值。应当注意当C和I信息仅被指派于某些频道上时，关联的频率信息也必须同被报告的C和I值一起被通知。ISM中的79个频率需要7比特数据来通知。在数据白化和编码之前数据分组格式的一个例子示于LMP_measurement_report PDU，如图6所示。

因为没有使用编码，一个DH1分组可以包含多达12个包括C，I以及频率值的测量单元。而因为使用了2/3编码，一个DM1分组仅包含9个测量的单元。此报告格式的概要示于表3中。这个报告格式可由主设备用LMP_accepted_start PDU定义。

报告的格式	所需的比特量	所需的有效载荷类型
			全部测量	9×79＝711	DM3/DH3
仅报告一个	4×79＝316	DM3/DH3
			12个最佳的信道	(9+7)×12＝192	DM1/DH1

            表3.所要求报告的有效载荷类型

该测量结果进一步可由信道加窗处理以便有可能考虑BT2.0信道宽度，该宽度可能不同于信道测量分辨率。信道加窗的窗口可以是，例如，一个滑动平均窗口，其初始地滑过1MHz分辨率的测量数据。该滑动窗口的宽度可以是，例如，与BT2.0信道的信道带宽相同。用于信道测量的信道加窗的一个例子示于图14。也有可能对相邻信道或者对整个信道集使用不同的加权，要是期望那样的话。因为信道选择滤波，所以在相邻信道中的干扰通常不象使用中信道上的干扰那么显著。在图14中，由信道加窗处理的I值记做： $\mathrm{Si}=\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_f(i+k)$

其中N是频道数目，在这些频道上信道加窗被实现。例如对于N＝4，s₂是对f₂，f₃，f₄和f₅的I的信道加窗平均值。如图14中所示，s₀具有最低干扰电平。这样，信道f₀，f₁，f₂和f₃中的任何一个可被用于BT2.0传输，因为s₀是这些信道中的干扰和。由于那个原因，在信道76之后的干扰和不可用。

图15是一个框图，说明了用于适配传输信道的分配的系统20。如图15中所示，系统20包括在微微网络中电子设备内的多个机构。特别地，从设备30包括一个请求机构32用于向主设备40发送一个请求200(见图1a)，请求建立BT2.0连接链路。主设备包括一个判定机构42用于确定它是否能够支持BT2.0连接链路，至少是在请求时。从设备进一步包括一个用于信道测量的机构34，一个用于处理测量结果并且向主设备报告该测量结果的机构36。优选地，从设备也包括机构38以辨认出该主设备未能响应该请求。主设备和从设备也都包括机构50用于在它们之间建立BT2.0或者BT1.0连接链路。如图15中所示，其它消息230，比如图1b中的响应202，以及图1c中的响应204，也能被从一个设备发送到另一个设备。

尽管本发明已经就它的一个优选实施方案进行了描述，但是那些本领域的技术人员将会理解，可以做出前述的以及其它的在其形式和细节中的各种改变、省略和偏差，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (16)

1.一种在通信网的一个主设备和多个从设备之间建立连接链路的方法，该通信网络具有一个射频频带内的多个频道，其中在该主设备和从设备之间的连接链路能够以跳频方式实现，所说的方法包括的步骤有：

向主设备发送一个链路请求，请求在该主设备和至少其中一个从设备间建立非跳频连接链路；

如果该主设备能够为所说的非跳频连接链路选择一个通信信道，则按请求建立该非跳频连接链路；以及

如果该主设备不能为所说的非跳频连接链路选择该通信信道，则以跳频方式建立或维持该连接链路。

2.权利要求1的方法，进一步包括测量信道条件的步骤，以便使主设备为该非跳频连接链路选择该通信信道。

3.权利要求2的方法，其中信道条件包括信道的载波功率以及影响该连接链路的干扰和噪声电平。

4.权利要求2的方法，其中信道条件的测量由主设备完成。

5.权利要求2的方法，其中信道条件的测量由所说的至少其中一个从设备完成。

6.权利要求5的方法，进一步包括向所说的至少其中一个从设备发送多个测量参数，以便允许所说的至少其中一个从设备根据该测量参数来测量信道条件的步骤，该测量参数包括测量时间以及将被测量的频率。

7.权利要求5的方法，进一步包括向主设备发送测量报告以报告该信道条件测量的结果的步骤。

8.权利要求1的方法，进一步包括向所说的至少其中一个从设备发送多个信道参数的步骤，该信道参数包括将被用于非跳频连接链路的频率。

9.权利要求8的方法，其中信道参数进一步包括一个调制码率。

10.权利要求8的方法，其中信道参数进一步包括一个服务质量要求。

11.权利要求1的方法，其中如果主设备能够为所说的非跳频连接链路选择该通信信道，则主设备放弃它在跳频方式中的主设备角色。

12.权利要求1的方法，其中如果主设备能够为所说的非跳频连接链路选择该通信信道，则主设备不被要求去放弃它在跳频方式中的主设备角色。

13.权利要求1的方法，其中链路请求由所说的至少其中一个从设备作为一个链路管理协议的协议数据单元发出。

14.一种自适应分配传输信道以便在通信网络的一个主设备和至少一个从设备之间建立连接链路的系统，该通信网络具有在一个射频频带内的多个频道，其中在该主设备和从设备之间的连接链路能够以跳频方式实现，所说的系统包括：

一个机构用于该从设备向主设备请求以非跳频方式为连接链路分配一个信道；

一个机构用于该主设备确定它是否能够分配被请求的信道；

一个机构，在该主设备能够分配该被请求信道的情况下在该分配的信道上在该主设备和发出请求的从设备之间建立该非跳频连接链路；以及

一个机构，在该主设备不能分配被请求信道的情况下在该主设备和发出请求的从设备之间建立或维持一个跳频连接链路。

15.权利要求14的系统，进一步包括一个机构用于在从设备未能从主设备接收到某一响应的情况下使得该从设备维持该跳频连接链路，所述响应是响应于被发送到主设备的请求、指示主设备是否能够分配所说的自适应信道的。

16.权利要求14的系统，其中主设备根据信道条件分配所说的自适应信道，所述信道条件包括频道的载波功率以及可能影响所说的自适应信道的干扰和噪声电平，所说的系统进一步包括测量该信道条件的机构。

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