CN1567733A - 消除移动终端的本地无线通信设备中的干扰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消除安装于移动终端的本地无线通信设备的信号干扰的方法，该方法包括步骤：移动终端在初始化过程中通知基站是否本地无线通信设备被安装于移动终端上；和移动终端在业务状态下使用基站分配的信道与另外的用户建立通话，除引起本地无线通信设备干扰的频率之外。
Description
本专利申请是申请日为2002年05月11日、申请号为02124669.6、题为“消除移动终端的本地无线通信设备中的干扰的装置和方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明主要是涉及无线通信系统，具体地，涉及一种用于消除安装于移动终端的蓝牙无线设备中的信号干扰的方法。
背景技术
近来，无线通信与计算机产业已经意识到可以以低成本实现无线通信设备和无线电通信链路。这样的无线通信设备与无线电通信链路可以使小型便携式的通信设备之间进行通信，并使得可以除去通信设备之间复杂的接线电缆。为了实现这个目标，对此项目展开了积极的研究。例如，所谓的“蓝牙”标准已由瑞典爱立信公司建立。蓝牙旨在为小型的、短距离的无线通信设备提供可移动性，并为商业用户提供应用服务。蓝牙为便携式计算机与通信设备定义了最佳的技术特征。具体地，蓝牙的设计致力于提供低成本、高效率、高容量的语音与数据的联网技术。在本地(或短距离)的支持蓝牙标准的无线通信系统中，语音与数据可以通过无线电通信链路在通信设备间实时交换，该通信设备包括：相距少于10米的移动电话、笔记本式计算机和台式计算机。蓝牙本地无线通信系统包括传送语音/数据的主机和多个接收语音/数据的从设备，主机可以被其中一个从设备代替，反之亦然。即根据传送语音/数据的主题(设备)主机与从设备的角色是可变的。蓝牙所定义的无线电通信链路可以保证信息安全并防止信息之间的干扰。另外，蓝牙无线设备可以制造成微芯片，以便它可以方便地安装于通信设备中。此外，蓝牙无线设备被设计为运行在(2.4GHz)波段中，这是一个在全世界均兼容的频率波段。蓝牙标准定义了两种能量电平：用于户内操作的低能量电平和用于内部操作的高能量电平。内部被定义为对应于接收到服务的本地距离范围，一般地，它意味着在一所房屋或公司的一所建筑物内可以接收到服务的范围。另外，户内表示比内部更短的距离，比如在一个房间内。蓝牙技术既支持点对点的连接也支持一点对多点的连接。在一点对多点的连接中，每个主机最多可以与7个从设备通信。
蓝牙通信系统使用2.4至2.4835GHz的ISM(工业的、科研的、医学的)波段，这些波段可以无需政府的许可而直接使用。因为蓝牙使用的ISM波段对公众是公开的，蓝牙无线通信系统必须能够容忍在ISM波段中各种不可预测的干扰。为了解决干扰的问题，蓝牙无线通信系统采用了跳频扩频技术。考虑到各个国家可用频率的差别，蓝牙无线通信系统分别支持79跳频技术和2 3跳频技术。某些国家包括美国和韩国采用了79跳频技术，而其它国家比如西班牙采用了23跳频技术。
图1A至1C说明了蓝牙标准频带和其射频RF信道。参照图1A，蓝牙标准频带的范围从2.4到2.4835GHZ，并在操作频率范围2.4015至2.4805GHZ之间分配了79个1MHZ带宽的信道。因此79个信道中每个有中心频率值f＝(2402+k)MHZ，其中k＝0，...，78。具体地，图1A说明了79跳频技术的一个频带及其射频信道。
图1B和1C说明了23跳频技术的频带及其射频信道。具体地，图1B说明了法国采用的23跳频技术的频带及其射频信道，其中在操作频率范围2.4535至2.4765GHZ之间分配了23个1MHZ带宽的信道。因此23个信道中每个有中心频率值f＝(2454+k)MHZ，其中k＝0，.....，22。此外，图1C说明了西班牙采用的2 3跳频技术的频带及其射频信道，其中在操作频率范围2.4485至2.471 5GHZ之间分配了23个1MHZ带宽的信道。因此，23个信道中每个有中心频率值f＝(2449+k)MHZ，其中k＝0，.....，22。
同时，在安装有蓝牙无线通信装置的CDMA(码分多址)移动终端中，CDMA传输频率的第三谐波分量的一部分属于蓝牙标准频段或与其重叠，因此在蓝牙通信时产生干扰。CDMA传输频率提供了20个FA(频率分配)，具有信道间隔为1.23MHZ，在20个FA中，FA＝1和FA＝2频率的第三谐波分量属于蓝牙标准频带。FA＝1的传输频率为824.640MHZ，并且FA＝2的传输频率为825.870MHZ。因此如图2所示，FA＝1的传输频率的第三谐波分量为2473.92MHZ，以及FA＝2的传输频率的第三谐波分量为2477.61MHZ。
因此FA＝1的CDMA传输频率的第三谐波分量与蓝牙无线通信装置的跳频2473、2474或2475MHZ(信道中心频率)相干扰，而FA＝2的CDMA传输频率的第三谐波与蓝牙无线通信装置的跳频2477和2478MHZ相干扰。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种消除安装于移动终端的本地无线通信设备的信号干扰的方法。
为了达到以上及其他目的，本发明提供一种消除安装于移动终端的本地无线通信设备的信号干扰的方法，包括：移动终端在初始化过程中通知基站是否本地无线通信设备被安装于移动终端上；和移动终端在业务状态下使用基站分配的信道与另外的用户建立通话，除引起本地无线通信设备干扰的频率之外。
附图说明
通过结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将变得更加清楚，其中：
图1A到1C说明了蓝牙标准频带及其射频RF信道；
图2说明了CDMA发送频率的第三谐波分量部分地属于蓝牙标准频带；
图3根据本发明的实施例，说明了安装有蓝牙无线装置的移动终端的结构；
图4根据本发明的实施例，说明了为消除蓝牙通信期间的信号干扰而由蓝牙无线设备在79跳频模式下产生跳频的过程；
图5根据本发明的实施例，说明了为消除蓝牙通信期间的信号干扰而由蓝牙无线设备在23跳频模式下产生跳频的过程；
图6根据本发明的实施例，说明了用于解释蓝牙无线设备和移动终端之间交换信息过程的状态转换图；
图7根据本发明的实施例，说明了用于解释移动终端通知基站其安装有蓝牙无线设备，然后从基站获得分配的传输信道的过程的状态转换图；
图8根据本发明的实施例，说明了安装于移动终端的蓝牙无线设备和安装于另一设备上的蓝牙无线设备之间信息交换的协议；和
图9A和9B说明了无线终端发送器的结构，该结构包括安装在天线前一级、用于消除导致蓝牙通信信号干扰的移动终端发送频率的第三谐波分量的滤波器。
具体实施方式
通过借助附图，在下文中将描述本发明的优选实施例。在以下描述中，将不详细描述众所周知的功能或结构，因为不必要的细节将导致本发明的介绍含混不清。
尽管以下将参照部分CDMA发送频带的第三谐波分量与蓝牙无线通信的频率重叠而导致信号干扰的情况对本发明进行描述，但本领域的技术人员还应该可以理解，本发明也同样适用于除CDMA之外的其它通信系统的传输频带的第三谐波分量与蓝牙无线通信的频率重叠而导致信号干扰的情况。
当部分CDMA发送频带的第三谐波分量与蓝牙无线通信的频率重叠时，将会出现信号干扰。因此，本发明提供了三种不同的方法以消除信号干扰。
(1)第一种方法
蓝牙无线设备接收CDMA移动终端的传输信道信息，并且确定是否在与CDMA发送频率的第三谐波分量重叠的跳频上执行跳频，如果是，蓝牙无线设备就转换到与重叠的跳频相邻的一个跳频，并在转换到的跳频上执行跳频。
(2)第二种方法
安装有蓝牙无线设备的CDMA移动终端通知基站其安装有蓝牙无线设备，以便基站可以分配频道，并排除影响蓝牙信道的FA＝1和FA＝2频率。当不可避免地要分配FA＝1和FA＝2频率时，CDMA移动终端尽可能晚地指定FA＝1和FA＝2频率。将参照图7介绍此方法。
(3)第三种方法
CDMA移动终端通过在天线传播发送频率的前一级增加低通滤波器或带阻滤波器，以减少CDMA发送频率的第三谐波分量的幅度。将参照图9A和9B介绍此方法。
图3根据本发明的实施例说明了安装有蓝牙无线设备或与其相连的移动终端的结构。在图3中，参考数字210表示蓝牙无线设备，参考数字220表示移动终端。
参照图3，蓝牙无线设备210包括RF(射频)发送器211、射频接收器212、基带处理器213、控制器214和天线ANT2。蓝牙无线设备210中的基带处理器213和控制器214通过主机控制接口(HCI)连接到移动终端220中的终端控制器221，并与移动终端220交换HCI数据包，该数据包包括控制命令和用户数据。RS232C、USB(通用串行总线)、UART(通用异步骤接收器/发送器)和标准PC(个人电脑)接口通常被用作HCI。HCI数据包划分成命令、事件和数据包。RF发送器211将基带处理器213提供的数据包调制成RF信号，并且在发送前放大RF信号。射频接收器212接收RF信号，并且在减小接收到的RF信号中的噪声成分时放大RF信号。进一步，RF接收器把放大的RF信号向下转换成基带信号，并把基带信号提供给基带处理器213。在发送过程中，基带处理器213对移动终端220中终端控制器221提供的HCI数据包增加接入代码和报头，将HCI数据包转换成发送数据包，并且通过RF发送器211无线发送传送数据包。在接收过程中，基带处理器213将RF接收器212接收到的数据包转换成HCI数据包，并将HCI数据包提供给终端控制器221。控制器214基于终端控制器221提供的命令数据包控制蓝牙无线设备210，并将来自基带处理器213的输出的信息作为HCI数据包提供给终端控制器221。
移动终端220包括终端控制器221、存储器222、键盘输入设备223、显示器224、BBA(基带模拟部分)225、RF发送器226、RF接收器227、双工器228和天线ANT1。终端控制器221控制移动终端220的全部操作。存储器222包括：存储控制数据和控制程序的ROM(只读存储器)、EEPROM(电可擦除及可编程ROM)、存储电话号码和相关名字的永久性存储器(NVM)和临时存储控制程序运行时产生的数据的RAM(随机访问存储器)。键盘输入设备223，具有键矩阵结构，包括用于互联网上搜索和数据通信的键，并根据用户输入的键值把相应的键输入信号提供给终端控制器221。显示器224在控制器221的控制下，显示数据/语音通信的相关状态以及移动终端220的操作状态。对于接收，BBA 225将IF(中间频率)信号向下转换成模拟基带信号，并把模拟基带信号转换成数字数据。对于传输，BBA 225将数字数据转换成模拟基带信号，并把模拟基带信号向上转换成IF信号。RF发送器226和RF接收器227组成了RF收发器，并安置在BBA 225和双工器228之间。双工器228将通过天线ANT1接收的RF信号提供给RF接收器227，并通过天线ANT1发送来自RF发送器226的调制RF信号。
当部分CDMA发送频带的第三谐波分量与蓝牙无线通信的频率重叠时，在蓝牙通信期间将会出现信号干扰。根据本发明参照图4，5，6和8将介绍消除信号干扰的第一种方法。
(1)第一种方法
蓝牙无线设备接收CDMA移动终端的发送信道信息，并且确定是否在与CDMA发送信道的第三谐波分量重叠的跳频上执行跳频，如果是，蓝牙无线设备就转换到与重叠的跳频相邻的一个跳频，并在转换到的跳频上执行跳频。参照图4，6和8介绍本方法。
图4根据本发明的实施例，说明了为了消除在蓝牙通信中的信号干扰而由蓝牙无线设备210在79跳频模式下产生跳频的过程。图5根据本发明的实施例，说明了为了消除在蓝牙通信中的信号干扰而由蓝牙无线设备210在23跳频模式下产生跳频的过程。
为了在蓝牙通信时跳频在无干扰的频率，蓝牙无线设备210必须得到安装有蓝牙无线设备210的移动终端220的发送频率的信道信息，因此，蓝牙无线设备210在移动终端220的发送信道上接收信息。为此目的，移动终端220的终端控制器221通过HCI(主机控制器接口，详见蓝牙规范版本1.0A，第516页)与蓝牙无线设备210的控制器214交换信息。HCI包括UART和USB。
图6根据本发明的实施例，说明了用于解释蓝牙无线设备210和移动终端220之间通过HCI交换信息的过程的状态转换图。参照图6，移动终端220在开机时确定终端的系统类型。在本发明的实施例中，移动终端220通过HCI向蓝牙无线设备210发送系统类型信息。发送系统类型信息的原因在于不需要考虑GSM(群专用移动系统，或全球移动通信系统)系统终端，因为它并不影响蓝牙通信。其间，因为AMPS(高级移动电话业务)系统也使用与CDMA系统几乎相同的频率，移动终端220可以通过HCI将系统类型信息提供给蓝牙无线通信设备210。但是，因为AMPS系统并不象CDMA和GSM系统那样广泛地应用，所以为了简化起见，AMPS系统将不被认为是本发明的实施例。
蓝牙无线设备210的控制器214接收由移动终端220在开机后初始化状态下通过HCI发送的系统类型信息，蓝牙无线设备210根据系统类型信息识别系统类型，即移动终端220是CDMA还是GSM终端。随后，蓝牙无线设备210可以执行连接或断开。
确定了系统类型之后，移动终端220可能转换到导频信道获取状态、同步信道获取状态、空闲状态、系统接入状态、业务信道状态和呼叫释放状态，如图6所示。在本发明实施例中，移动终端220在通话期间即在业务信道状态，通过HCI发送其发送信道信息给蓝牙无线设备210。在图4的步骤400中和图5的步骤500中，蓝牙无线设备210在会话中通过HCI接收来自移动终端220的发送信道信息。一旦接收到会话中的移动终端220的发送信道信息，根据跳频模式，蓝牙无线设备210通过执行图4的402步骤和图5的502步骤生成新的跳频。
继续参照图4的79跳频模式，在接收到移动终端220的传输信道信息后，蓝牙无线设备210在步骤402确定会话中移动终端220的CDMA发送信道的FA是否是FA＝1。如果FA＝1，蓝牙无线设备210执行步骤404和406，将从跳频2473、2474或2475MHZ转换到另外的跳频。在本发明实施例中，蓝牙无线设备210跳转到2472MHZ跳频。如果在步骤402FA≠1，蓝牙无线设备210在步骤408确定是否FA＝2。如果FA＝2，蓝牙无线设备210执行步骤410和412，从跳频2477或2478MHZ跳转到其他跳频。在本发明实施例中，蓝牙无线设备210跳转到2479MHZ跳频。在此领域众所周知，跳频频率是由控制器214的选择单元通过接收BD(蓝牙装置)地址的UAP/LAP(高端地址部分/低端地址部分)和主时钟生成。
参照图5的23跳频模式，在接收到移动终端220的发送信道信息后，蓝牙无线设备210在图5的502步骤确定会话中的移动终端220的CDMA发送信道的FA是否是FA＝1。如果FA＝1，蓝牙无线设备210执行504和506步骤将从跳频2743、2744或2745MHZ转换到另外的跳频。在本发明实施例中，蓝牙无线设备210跳转到2472MHZ跳频。
当安装于移动终端220的蓝牙无线设备210像上述的情况在蓝牙通信中跳频到一无干扰的频率时，蓝牙无线设备210将通知其他的蓝牙无线设备跳频。
图8根据本发明的实施例，说明了用于解释安装于移动终端220的蓝牙无线设备210和安装于其它设备上的蓝牙无线设备之间信息交换的协议。例如，“其他设备”包括：个人电脑(PC)、笔记本式个人计算机、打印机和家用电器，包括装有蓝牙无线设备的其他移动终端。
通过下面的例子介绍两个蓝牙无线设备之间信息交换的操作。一旦由安装于另一设备的蓝牙无线设备的注册请求接收到查询请求消息，安装于移动终端220的蓝牙无线设备210连序地发送查询指示消息给安装于另一设备的蓝牙无线设备。安装于另一设备的蓝牙无线设备得到蓝牙无线设备210的蓝牙设备地址BD_ADDR，然后使用信息通过获得跳频信息执行跳频。如上所述，安装于移动终端220的蓝牙无线设备210为了避免在蓝牙通信中由CDMA发送信道的第三谐波分量引起的信号干扰而进行新的跳频，并在查询指示过程中将新的跳频信息提供给安装于另一设备的蓝牙无线设备。然后，安装于移动终端220的蓝牙无线设备210与安装于另一设备的蓝牙无线设备之间将执行跳频，以避免由CDMA发送信道频率的第三谐波分量引起的信号干扰。
图8的过程#4至#7进行的过程是蓝牙设备间执行的用来识别附近蓝牙设备的一般过程。在此过程中，安装于另一设备的蓝牙无线设备向安装于移动终端220的蓝牙无线设备210发送Read_Remote_Name_Request信息，一旦接收到Read_Remote_Name_Request信息后，蓝牙无线设备210向安装于另一设备的蓝牙无线设备发送Read_Remote_Name_Confirm信息。结果，安装于另一设备的蓝牙无线设备得到安装于移动终端220的蓝牙无线设备210的远程名称。一般地，蓝牙无线设备有自己独特的BD地址，但不能识别其他设备的种类，所以用户为每个蓝牙无线设备指定独特的远程名称。例如，当计算机网络中的IP(互联网协议)地址对应于BD地址BD-ADDR时，计算机的名称就对应于远程名称。通过获取远程名称，蓝牙无线设备就可以识别在蓝牙无线设备附近的一系列电话门关(telephony gate)。此后，两个蓝牙无线设备之间将通过交换配对请求信息和配对确认信息实现配对。
在图2中，“X”表示与跳频相干扰的信道。因此，蓝牙无线设备210使用除了干扰信道以外的跳频信道进行蓝牙通信。
(2)第二种方法
安装有蓝牙无线设备的CDMA移动终端通知基站其安装有蓝牙无线设备。因此基站可以分配除了主要影响蓝牙信道的FA＝1和FA＝2频率之外的信道。这样，蓝牙无线设备没有来自CDMA发送信道的第三谐波分量的信号干扰。因此也就不必抗干扰。但如果基站不可避免地要分配给CDMA移动终端FA＝1和FA＝2频率，则CDMA移动终端就可使用FA＝1和FA＝2频率发送。这种情况下，蓝牙无线设备必须考虑CDMA发送信道的第三谐波分量的信号干扰并应用跳频方法，比如上面的第一种方法或下面的第三种方法。因此需要抗干扰，即第二种方法旨在使用除了与CDMA发送信道的第三谐波分量和蓝牙通信频率重叠的跳频以外的频率。例如，支持79跳频技术的蓝牙无线通信系统使用71跳频技术，除受信号干扰影响的从2473到2480MHZ的频带包括2473、2474、2475、2477和2478MHZ之外。进一步，支持23跳频技术的蓝牙无线通信系统使用19跳频技术，除从2473到2476MHZ的频带之外，因为频率2473、2474和2475MHZ受信号干扰的影响。
图7说明了用于解释CDMA移动终端220通知基站700其安装有蓝牙无线设备，然后从基站700获得分配的发送信道(除了FA＝1和FA＝2)的过程的状态转换图。参照图7介绍第二种方法。
在图7中，右边的过程由移动终端220执行，左边的过程由基站700执行。开机后，移动终端220在初始化状态下通知基站700其安装有蓝牙无线设备，然后基站700分配除影响蓝牙无线设备的FA＝1和FA＝2频率之外的信道。初始化状态后，移动终端220可能转换到空闲状态、系统接入状态和业务信道状态。在业务信道状态，移动终端220将通过基站700分配的信道(除了FA＝1和FA＝2频率)与其他组的移动用户通信。
(3)第三种方法
CDMA移动终端通过在由天线传播发送频率的前一级增加低通滤波器或带阻滤波器，以减少CDMA发送频率的第三谐波分量的幅度。图9A和9B说明了无线终端发送器的结构，包括排列在天线前一级、用于消除引起蓝牙通信期间信号干扰的移动终端发送频率的第三谐波分量的滤波器。参照图9A，在CDMA移动终端的发送器中，用于消除CDMA移动终端的FA＝1和FA＝2发送频率的第三谐波分量的低通滤波器900介于功率放大器(PA)902和双工器228之间。低通滤波器900将通过那些低于引起蓝牙通信期间信号干扰的FA＝1和FA＝2频率的第三谐波分量的频率。参照图9B，在CDMA移动终端的发送器中，用于抑制引起蓝牙通信期间信号干扰的CDMA移动终端的FA＝1和FA＝2发送频率的第三谐波分量的带阻滤波器910介于功率放大器(PA)902和双工器228之间。通过提供低通滤波器900和带阻滤波器910，将抑制移动终端的FA＝1和FA＝2发送频率的第三谐波分量，以消除蓝牙通信期间的信号干扰。
作为一替代的方法，使用对CDMA移动终端的FA＝1和FA＝2发送频率的第三谐波分量的频率具有良好衰减特性的双工器作为从接收的信号中把发送信号分离出来的双工器。即，与天线ANT1连接的双工器228被设计成有良好衰减特性能消除引起蓝牙通信期间信号干扰的移动终端使用的发送频率的第三谐波分量。根据本发明的实施例，双工器的衰减特性将在下面详细介绍。通常，CDMA功率放大器902的最大发送功率大约为28dBm，CDMA功率放大器902发送频率的第三谐波分量的功率大最低为30dBc，通常为35到40dBc。因此，在最糟的情况下，第三谐波分量的功率为-2dBm(＝28dBm-30dBc)。因此双工器228将第三谐波分量的功率衰减了5到10dBm。结果，第三谐波分量的功率的-7到-12dBm(＝-2dBm-(5到10dBm))是通过天线ANT1发送，因此引起蓝牙通信干扰。但是，根据蓝牙无线规范，参考输入信号的功率大约为-70dBm，当信号比参考输入信号大10dBm(即-60dBm)时，同信道的干扰必须在11dB以内。结果，第三谐波分量只允许小于-71dBm的信号。因此，在本发明的实施例中，双工器至少要将第三谐波分量衰减70dBm。很难将双工器设计成将第三谐波分量衰减超过70dBm。因此，为了消除发送频率第三谐波分量引起的干扰，最好将双工器设计成尽可能多地衰减第三谐波分量同时并不影响波段内的信号。这样，即可消除CDMA移动终端的FA＝1和FA＝2发送频率的第三谐波分量的干扰，甚至不需要使用低通滤波器900或带阻滤波器910。
如上所述，即使当部分CDMA发送频率的第三谐波分量与蓝牙通信的频率重叠时，本发明可以在蓝牙无线设备之间进行蓝牙通信而无信号干扰。
尽管本发明是参照其特定的优选实施例来描述的，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种修改。例如，下一代蓝牙通信系统将提高操作频率范围以提高数据速率。如果5GHz-ISM波段(5.725-5.825GHz)被用作蓝牙通信的操作频率，操作频率波段5.725至5.825GHz也许会部分地与第三代移动通信系统的发送频率波段(1920至1980MHz)的第三谐波分量(5760至5940MHz)重叠。因此，第三代移动通信系统也可能由于其发送频带的第三谐波分量与蓝牙通信的5GHz-ISM波段干扰。在这种情况下，可以应用本发明。
Claims (2)
1、一种消除安装于移动终端的本地无线通信设备的信号干扰的方法，包括步骤：
移动终端在初始化过程中通知基站是否本地无线通信设备被安装于移动终端上；和
移动终端在业务状态下使用基站分配的信道与另外的用户建立通话，除引起本地无线通信设备干扰的频率之外。
2、根据权利要求1所述的方法，其中所述移动终端将在移动终端中是否安装了蓝牙无线设备通知给基站。
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