CN1497865A - 用于蓝牙共存的快速信道特征化 - Google Patents

Abstract

在一种实施方案中，本发明提供了一种方法，该方法包括对预定通信信道执行信道评估，每个预定通信信道都以频带内的特定频率为中心，该信道评估包括确定在每个预定信道上的干扰是否超过了预定的能量阈值，其中以预定的顺序对该预定通信信道进行访问，依照该预定顺序，首先访问其中可能存在来自于已知工作在该频带内的特定类型的干扰源的干扰的预定信道。该方法还包括停用那些其上被检测到超出预定能量阈值的干扰的通信信道。

Description

用于蓝牙共存的快速信道特征化

技术领域

本发明涉及无线通信。尤其涉及在蓝牙兼容装置中避免干扰。

背景技术

蓝牙是由工作在2.4GHz(2.4到2.483GHz)无授权的射频(RF)工业科学和医疗(ISM)频带的无线局域网(WLANs)使用的无线协议。蓝牙使用了2.4GHz频带内的79个1MHz带宽的信道。

为了避免来自其它工作在2.4GHz频带的装置的干扰，蓝牙使用信道跳跃(channel hopping)方法，以便在79个信道上进行跳跃。因此，从平均值来看，蓝牙装置占用了79MHz带宽，但在任意给定的时刻，每个装置仅占用1MHz带宽。每个信道跳跃到达625微秒长的时隙(分组将持续在1、3或5个时隙之间，但跳跃频率对于每个分组保持相同)。跳跃顺序允许多个蓝牙微微网(网络)同时共存。

然而，2.4GHz频带可能被来自工作在2.4GHz频带的其它已知的兼容装置的信号所填充。如果信号具有与蓝牙信道的相同的频率，那么尽管存在信道跳跃，它们也将干扰蓝牙信道上的蓝牙信号，并可能具有足够的持续时间和强度来导致蓝牙信道上的分组丢失。

附图说明

图1示意的是根据本发明的一种实施例的接收机所执行的操作的流程图；

图2示意了顺序表的一种实施例；而

图3示意的是根据本发明的接收机的一种实施例的高层次框图。

具体实施方式

在下面的描述中，出于解释的目的，举出了许多细节以提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说很明显：无需这些细节也可以实施本发明。在其它情况下，为了避免模糊本发明，结构和装置以框图形式示出。

在此说明书中涉及的  “一种实施方案”意味着与该实施方案相关的特定特性、结构或特征被包括在本发明的至少一种实施方案之中。在说明书中不同位置出现的语句“在一种实施方案中”并不一定都是指相同的实施方案，也不是指与其它实施方案互斥的单独实施方案或备选实施方案。此外，描述了各种特性，它们也许只出现在某些实施方案中而不会在其它实施方案中出现。同样地，描述了各种要求，它们也许只是某些实施方案的要求而并非其它实施方案的要求。

图1示意了根据本发明的一种实施方案执行的操作的流程图。在图1中所示的操作由蓝牙接收机执行，以便评估79个蓝牙信道上的干扰水平，并且阻止那些干扰水平很高的信道。(阻止可能包括按照避免使用被这些算法划归为坏的信道的方式来重映射蓝牙频率跳跃的顺序。例如，蓝牙特别兴趣小组在其AFH算法中描述了重映射频率跳跃模式的方法。)使用这样的方式，减少了由工作在2.4GHZ频带的其它设备发出的干扰所产生的分组丢失。总地看来，图1所示的操作公开了一种技术，其中对以79个1MHz蓝牙信道的形式出现的预定通信信道执行信道评估，所述的每个蓝牙信道都以频带(2.4GHz频带)中的特定频率为中心。该信道评估包括确定每个预定信道上的干扰是否超过预定的能量阈值。该信道评估包括以预定顺序访问预定通信信道，依照该顺序，可能首先访问如下信道，在该信道中具有已知为工作在2.4GHZ频带中的特定类型干扰源(interferer)所发出的干扰。此后，那些被检测到具有超出预定能量阈值的干扰的通信信道被停用或避开。

如图1所示，在块100，该预定顺序被初始化，其包括将频率顺序表载入存储器，并且将计数器n赋值为1。图2示意了一个频率顺序表200的例子。该频率顺序表200的用途是将序号n映射到信道号f上。序号是1到79的整数，且指定一个蓝牙信道号f被访问的顺序。例如，在表200的情况中，序号n＝1被分配给信道号f＝11，序号n＝2被分配给信道号f＝36，序号n＝3被分配给信道号f＝61。因此，在表200的情况下，访问79个蓝牙信道的预定顺序包括首先访问信道11、其次访问信道36、第三访问信道61等等。

结果，该蓝牙信道11具有一个中心频率，它和被称为802.11b的WLAN协议的信道1是相同频率；信道36具有一个中心频率，其也是802.11b协议的信道6的中心频率；信道61具有一个中心频率，其也是802.11b协议的信道11的中心频率。

802.11b标准使用2.4GHz频带的22MHz部分。这22MHz部分根据被采用于的国家而划分为11到14个信道中心频率。例如，在美国使用11信道，其中由于它们的不重叠特性，最可能使用其中的三个信道。被美国的电气和电子工程师协会(I EEE)推荐的所述三个不重叠信道为信道1、6、11。

因此，将会看到：图2中所示的顺序表200将使得蓝牙设备初始化一个顺序，依照该顺序，为了执行信道评估而访问每个蓝牙信道，在该信道评估中，与8 02.11b信道1具有相同中心频率的蓝牙信道将首先被访问，具有与802.11b信道6的中心频率相一致的中心频率的蓝牙信道将第二个被访问，具有与802.11b信道11的中心频率相同的中心频率的蓝牙信道将第三个被访问。换句话说，该表200定义了一个顺序，按此顺序访问79个蓝牙信道，其中最有可能用于特定区域的802.11b信道将被首先访问。这样做的意义在于：最有可能工作在2.4GHz的频带的802.11b干扰源将会被首先识别出来，而无需对所有信道执行彻底的查找。应该能够理解，在图2中所示的预定查找顺序的一个优点在于：允许快速地识别由802.11b干扰源所引起的干扰，以使坏信道，即在其上接收的802.11b干扰超过了预定能量阈值的信道，可以从信道跳跃顺序中被快速地消除。因此，对802.11b干扰的快速检测和评估会在蓝牙通信中导致更少的分组丢失并由此获得更低的分组出错率。

返回附图的图1，在102，蓝牙接收机被调谐到分配到序号n的蓝牙信道的频率上，所述的蓝牙信道在通过附图的图1所示的操作的第一通路中将是信道11。在块104中，测量在调谐的信道，即信道11上接收的信号的能量水平，如果发现该能量水平超过一个预定的阈值，则执行块106。而如果在块104确定在调谐的信道，即信道11，上所接收的信号能量水平低于一个预定的阈值，则执行块108，其中序号n被增加。从图1中可以看出，在块108执行结束后，块102被再次执行。在一种实施方案中，该预定能量水平被选择以便在调谐信道中出现干扰信号时提供较好的指示。因此，在一种实施方案中，该预定能量阈值被设置为比该蓝牙接收机灵敏度高大约10dB。

在块106中，执行操作以便根据源类型来对已调谐信道，即信道11，上的干扰进行分类。在一种实施方案中，源类型包括工作在2.4GHz频带上的802.11b干扰源、微波炉以及无绳电话。在块110，如果该干扰被确定为来自802.11b源的干扰，则阻止被映射到序号n上的蓝牙信道号f。一旦被阻止，该蓝牙信道就不能在信道跳跃期间被选择。在一种实施方案中，对映射到序号n的蓝牙信道加以阻止包括：将要阻止的信道发送到一个用于蓝牙接收机正在其中工作的特定微微网(piconet)的主单元。

在又一实施方案中，作为优化以便提高在信道跳跃期间将“坏信道”从选择中排除的速度，在映射到序号n上的该蓝牙信道K/2范围内的所有邻近蓝牙信道被自动阻止而不会去实际访问这些信道。K值被设置为22MHz，它表示802.11b信号的最大带宽。因此，在序号n为1的情况下，映射到序号n＝1(如附图的图2所示)的蓝牙信道11将被阻止。另外，由于信道1到22位于距离信道11的11MHz的范围内，所以它们将被阻止而不会去实际访问这些信道。不经过实际访问就将这些信道阻止的原理在于：因为802.11b信号最宽可达22MHz，所以随后这些信道也会接收到802.11b干扰信号。

在一种实施例中，块110的操作进一步包括设置一个再访问延迟，在该延迟后，将重新访问对应于序号n的已调谐信道。例如，在图2的表200的情况中，可以看出信道号11的再访问延迟被设置为20微秒。再访问延迟的目的在于确保在延迟周期之后可以再访问特定的被阻止的信道，以便再评估此信道，并且能够在信道上的干扰低于预定的能量阈值时解除对于该信道的阻止。在一种实施方案中，如图2的表200所示，将所有阻止的信道赋值为1，将所有未阻止的信道赋值为0。那些没有实际访问就被阻止的信道被分配“不进行再访问”(DNR)标记，该标记指示这些信道将不会被再访问。其原因在于这些信道不需被再访问，因为如果位于这些信道中心的信道f在被再访问时解除阻止，则这些信道可以自动地被解除阻止。

如果在106确定该干扰源是工作在2.4GHz频带的微波炉，则在块112执行操作的顺序。在块112执行的这些特定操作是基于工作在2.4GHz频带的微波炉的操作特性的。通常地，发现工作在该频带的微波炉是以50％的忙闲系数来工作的。另外，该定时是这样的：干扰将会存在，然后消失几秒。微波炉辐射的频谱扩展可以是很宽且不可预测的，并且在时间上有较大的频率漂移。因此，当在特定的蓝牙信道上检测到一个微波炉信号时，与该特定蓝牙信道相距特定距离的其它的蓝牙信道被自动阻止。这是因为：由于微波炉的信号在时间上的较大频率漂移，所以可以在这些信道上预测到来自微波炉的干扰。在一种实施方案中，假设微波炉信号将在L MHz带宽内发生漂移，所述的L在一种实施方案中被设置为10MHz。因此，如果例如在蓝牙信道13上检测到微波炉信号，那么所有距离该信道10/2MHz的信道将被自动阻止。因此，信道8到18将会被自动地阻止。在一种实施方案中，用于微波炉信号的再访问延迟被设定为0.25秒。另外，在与其上检测到了微波炉干扰并被映射到序号n上的信道相距L/2MHz范围内的所有信道被标识上“不进行再访问”(DNR)标记。如在802.11b信号的情况中那样，这里的原则是：不需要访问那些与检测到微波炉干扰的信道相差L/2MHz的信道，就将它们自动地阻止，这是由于将会在这些信道中出现时间上的微波漂移的缘故，并且进一步，由于可以通过再访问和再评估首先被检测出具有微波炉干扰的信道而解除对于这些信道的阻止，所以也不需再次访问这些信道。

在一种实施方案中，作为用于增加在存在工作于2.4G频带上的有干扰的微波炉时可以同时使用的蓝牙信道数目的优化，对微波炉“开启”的时间加以跟踪。这样就允许具有微波炉干扰的蓝牙信道仅仅在微波炉实际传输干扰的那些周期内被阻止。由于微波炉通常具有5 0％的忙闲度，所以这意味着微波炉信号将以这样一种模式在蓝牙信道中被检测到，在该模式中，信号有50％时间开并且有50％时间关。因此，通过能够跟踪到“开启”的时间，这些信道不需要被完全阻止，而仅仅在一个有限的持续时间内被阻止。这就使得这些信道在没有干扰的微波炉忙闲度期间仍然可用。

如果在块106发现该干扰源是工作在2.4GHz频带的无绳电话，则执行块114。通常，工作在2.4GHz频带上的无绳电话使用窄带频率调制(FM)或数字FM调制，或使用直接顺序调制技术。在一些情况下，可以使用时分复用和时分多址的技术。在其它情况下，在可以使用频分技术，其中一个链路在2.4GHz频带，另一个在900MHz的ISM频带。无绳电话的中心频率通常是固定的。因此，在本发明的一种实施例中，在整个2.4GHz频带上执行顺序的查找，以便寻找这些无绳装置的发射。当完成定位时，避开其上具有所述发射的信道。将这些信道存储在存储器中，并规律地进行检查。因此，在块114的操作包括：首先阻止对应于接收到了干扰的序号n的蓝牙信道，其次设置一个再访问延迟周期P，在该延迟周期之后，对应于被阻止的序号n的信道被再访问，以便再评估该信道并且可能将其解除阻止。在一种实施方案中，将P的值设置为1秒。

在执行块110、112和114之后，执行块116，其中从表200中获得下一个序号n。在执行块116之后，块102被重新执行。

图3是蓝牙接收机的一种实施方案的高层次框图，该蓝牙接收机可以用来执行如前所述的信道评估技术。如所示的，该接收机300包括一个接收机部分302，该接收机部分302可被调谐以接收蓝牙信道频率上的信号。接收机部分302的部件包括一个射频(RF)级、中频(IF)级和模数(A/D)转换器等。由于是本领域的普通技术人员所熟知的内容，所以没有示出构成接收机部分302的具体部件。该接收机300还包括一个存储器304，其中存储了一个与附图2中的表200所示的顺序相同的预定顺序，其中接收机部分被调谐到预定通信信道。另外，该接收机300包括一个信道评估机构306，以根据上述方式对预定通信信道执行信道评估。该信道评估机构能够根据本发明不同的实施方案以硬件、软件或固件的形式实现。

执行如附图的图1所示的操作提供了评估79个蓝牙信道中的每一个的快速机制，以识别具有可以接受的干扰水平的好信道和具有不可以接受的干扰水平的坏信道。将坏信道阻止，以使它们不能用于信道跳跃。如图2所示的操作还有一个特别的优点，即作为对所有79个蓝牙信道执行彻底查找的替代，使用了对于工作在2.4GHz信道内的不同类型干扰源的知识，以便裁剪该信道评估技术来对特定干扰源进行快速地定位。蓝牙频谱的快速评估转化为较少的分组冲突，因此降低了在蓝牙和被干扰/干扰技术的分组出错率。

虽然参照特定示例实施方案对本发明进行了描述，但是很明显，在不脱离本发明在权利要求中所阐明的更宽精髓的条件下，可以进行各种修正和改变。因此，本发明的说明书和附图应被认为是例证性解释，而不是限制性的解释。

Claims (21)

1、一种方法，包括：

对预定通信信道执行信道评估，该预定通信信道的每个都以频带内的特定频率为中心，该信道评估包括确定在每个预定信道上的干扰是否超过预定的能量阈值，其中以预定顺序访问该预定通信信道，依照该顺序，首先访问其中可能存在来自于已知工作在该频带上的特定类型的干扰源的干扰的那些信道；以及

停用在其上检测到超出预定能量阈值的干扰的那些通信信道。

2、根据权利要求1所述的方法，其中该频带为2.4GHz频带。

3、根据权利要求1所述的方法，其中特定类型的干扰源是从由802.11x发射机、微波炉以及无绳电话构成的组中选出的。

4、根据权利要求1所述的方法，其中预定通信信道包含被称为蓝牙的通信协议的通信信道。

5、根据权利要求3所述的方法，进一步包括将超出预定阈值的干扰分类为来自于特定类型的干扰源的干扰。

6、根据权利要求1所述的方法，其中该预定能量阈值是一个基于用于执行信道评估的收发机的灵敏度的数值。

7、根据权利要求1所述的方法，其中该预定顺序包括首先调谐到预定的信道中心频率，该频率也是用于802.11x兼容收发机的信道中心频率。

8、根据权利要求7所述的方法，其中如果在特定的预定信道上检测到来自802.11x兼容收发机的超出预定阈值的干扰，则该停用包括停用其中心频率在以预定信道为中心、K MHz宽的频带内的那些预定信道，而无需访问那些预定信道。

9、根据权利要求8所述的方法，其中K为22MHz。

10、根据权利要求6所述的方法，其中如果在特定信道上检测到来自微波炉的超出预定阈值的干扰，则该停用包括停用其中心频率在以预定信道为中心、LMH宽的频带内的那些预定信道，而无需访问那些预定信道。

11、根据权利要求10所述的方法，其中L为10MHz。

12、根据权利要求1所述的方法，进一步包括在预定延迟之后再访问被停用的通信信道，以再评估该信道。

13、根据权利要求12所述的方法，进一步包括如果被停用的通信信道不再具有超出预定能量阈值的干扰，就将该被停用的通信信道启用。

14、根据权利要求12所述的方法，其中只有那些在被停用之前得到访问的被停用的信道才被再访问。

15、根据权利要求5所述的方法，进一步包括测量微波炉干扰的忙闲度，该停用然后包括：仅仅在忙闲度中的开启期间内停用。

16、一种接收机，包括：

一个接收机部分，用来接收预定通信信道上的信号，每个通信信道都以频带内的特定频率为中心；

一个存储器，用来存储一个预定的顺序，依照此顺序，将接收机部分调谐到预定的通信信道上；和

一个信道评估机构，用来对预定通信信道执行信道评估，该信道评估包括确定每个预定通信信道上的干扰是否超出预定能量阈值，其中按照预定的顺序访问预定通信信道。

17、根据权利要求1所述的接收机，其中该预定顺序包括：首先访问其中可能存在已知工作在该频带上的特定类型的干扰源的那些预定信道。

18、根据权利要求16所述的接收机，其中该信道评估机构进一步包括一个信道停用机构，以停用在其上检测到超出预定能量阈值的干扰的那些通信信道。

19、根据权利要求16所述的接收机，其中频带为2.4GHz频带。

20、一种系统，包括：

用于对预定通信信道执行信道评估的装置，每个预定通信信道都以频带中的特定频率为中心，该信道评估包括确定在每个预定信道上的干扰是否超过了一个预定能量阈值，其中以预定顺序对该预定通信信道进行访问，依照该顺序，首先访问其中可能存在来源于已知工作在该频带中的特定类型的干扰源的干扰的信道；以及

用于停用在其上检测到超出预定能量阈值的干扰的那些通信信道的装置。

21、根据权利要求20所述的系统，其中是2.4GHz频带。