CN1697423A - 一种自适应包选择延迟发送方法 - Google Patents
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Abstract
一种自适应包选择延迟发送方法，解决蓝牙系统与802.11b系统干扰的问题，蓝牙单元在开始运行一段时间内对信道进行评估得出信道质量情况，然后蓝牙单元根据信道质量情况的不同，选则单时隙、三时隙或五时隙分组以选择发送时间，发送时间的不同导致发送载波频率的改变，从而避免同频干扰，进而消除了蓝牙和802.11b之间的干扰，这种方法使蓝牙与802.11b的丢包率降低到接近零。该方法比较简单，容易实现。可用在新蓝牙系统设计或已有蓝牙系统升级的时候。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种自适应包选择延迟发送方法。属于通信领域。
背景技术
蓝牙作为替代有线连接的射频技术具有低成本、中速以及短距离作用等特点，可支持最多有8个活动用户的微网络，最多同时支持3个同步链路进行实时通信，也能支持非连接异步链路交换非实时数据。蓝牙物理层采用跳频扩频，调制方式为高斯频移键控。根据蓝牙应用情况，大多数蓝牙系统发射功率为1mW，传输速率为2Mb/s。
802.11设备类似以太网络可支持多点通信，如广播、组播和点对点数据通信。每个设备具有唯一MAC地址，网络中活动用户数几乎没有限制，采用CSMA/CA方式解决多址接入冲突。802[wyq1].11设备物理层采用直接序列扩频，结合不同调制方式使用四种传输速率：1Mb/s、2Mb/s、5.5Mb/s、11Mb/s；发射功率可以根据覆盖范围而变化，一般为30～100mW。
根据美国联邦通信委员会规定，802.11设备与蓝牙设备均使用ISM开放频段2.400～2.4835G赫兹，可采用两种扩频方式之一，并在一定限制条件下使用，以保证多系统共存。实际上，蓝牙系统选用跳频扩频方式，将ISM频段划分为79个跳频信道(根据美国及世界大多数国家规定)，每一跳频信道带宽1MHz，跳变速率1600跳/秒；802.11b系统选用直扩方式[wyq2]，将ISM频段划分为11个直扩信道(系统可确定其中任意一个信道进行通信)，信道带宽22MHz，所以11个信道之间有重叠，无重叠信道最多只有三个，美国以外地区规定的直扩信道数目可以多于或者少于11个；根据上述信道划分情况，蓝牙系统与802.11b系统不可避免地将发生频率重叠，因此，存在潜在干扰问题。
从802.11b系统与蓝牙系统[wyq3]间相互干扰实际测量结果来看，一般来说相互干扰与距离有关，两系统距离小于2米工作时(如处于同一计算机内)相互干扰非常严重，分组错误率达99％，系统吞吐量几乎为零。当两系统距离超过3～4米后，干扰程度明显减轻，分组错误率(PER)及系统吞吐量基本维持正常水平；相距2米至4米，吞吐量仍受到相当影响；存在相互干扰时，蓝牙系统受影响程度小于802.11b(DSSS)系统。从实验环境影响来看，相同信噪比下，室内系统性能优于室外系统。
从技术角度看，目前业界已研究提出的克服干扰实现共存机制主要是如下叫做冲突避免的非合作方式：由于802.11b系统总是在22MHz频段内通信，所以假定蓝牙系统能够通过检测识别出802.11b系统占用频段。如果某一时刻蓝牙主单元准备以跳频点f2n发送k(k＝1、3、5)时隙分组并发现f2n+k将落入802.11系统22MHz频段内，则改以k’时隙(k’＝1、3、5，k’≠k)分组发送，使接收频点成为f2n+k’，避免发生频率冲突。如果所有可供选择的分组对应传输频点均无法避免频率冲突，则暂不发送，等待其余恰当跳频点。
此冲突避免方法没有考虑当前蓝牙主单元发送频点的信道情况，而主单元当前发送频点的信道也可能是不良信道，如果在此不良信道上发送数据分组，必然产生分组碰撞导致干扰；而且此机制采用时隙覆盖导致传输效率下降，浪费功率。
由此得出的结论是，业界要求提出一种能有效地解决上述问题的方法。
发明内容
为了解决蓝牙系统与802.11b系统干扰的方法，本发明提供一种自适应包选择延迟发送方法。能够有效地解决蓝牙系统与802.11b系统干扰问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种自适应包选择延迟发送方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤1：根据信道评估表判断当前时隙主单元发送信道状况，如果信道质量较差，则此次发送延迟到下一对时隙继续判断。
步骤2：根据信道评估表判断如果当前时隙主单元发送信道状况良好，则判断此分组是几时隙分组。
步骤3：如果是单时隙分组，则继续根据信道评估表判断第二时隙信道状况，信道良好则发送，信道质量差则延迟到下一对时隙继续判断。
步骤4：如果是三时隙分组，则继续根据信道评估表判断第四时隙信道状况，信道良好则发送，信道质量差则将三时隙分组封装成单时隙分组转到步骤3进行操作。
步骤5：如果是五时隙分组，则继续根据信道评估表判断第六时隙信道状况，信道良好则发送，信道质量差则将五时隙分组封装成三时隙分组转到步骤4进行操作。
本发明提供一种解决蓝牙系统与802.11b系统干扰的方法，蓝牙单元在开始运行一段时间内对信道进行评估得出信道质量情况，然后蓝牙单元根据信道质量情况的不同，选择单时隙、三时隙或五时隙分组以选择发送时间，躲避冲突，避免同频干扰，从而消除蓝牙和802.11b之间的干扰，其特征在于本发明充分考虑蓝牙主从单元发送频点的信道情况，以及不采用时隙覆盖，即将短时隙分组封装成长时隙分组。这种方法使蓝牙与802.11b的丢包率降低到接近零。
本发明的优点是，与现有技术相比，充分考虑了主从单元发送信道状况，从而更加有效地消除了蓝牙与802.11设备的干扰。
本发明的另一个优点是，不使用时隙覆盖，即将短时隙分组封装成长时隙分组发送，这样就不致使传输效率降低，且相对时隙覆盖节省功率。
本发明的另一个优点是，实现容易，既可以用在已有蓝牙设备的升级，也可用在新蓝牙设备的生产。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为链路管理协议数据单元；
图2为此方法的算法流程图。
具体实施方式
实施例1：首先，根据蓝牙发送单元的丢包率对信道进行评估。发送单元的丢包率在接收单元端计算，并且与跳频点有关。当丢包率大于门限时，认为信道是不良信道，否则，认定为良好信道，由此可以得出信道状态表。
蓝牙的数据传输是由主单元控制，因此，从单元必须将主单元的最新信道状态表通知主单元。为此，定义一个新的链路管理协议PDU，用以携带主单元信道状态。从单元每隔一定时间，计算一次丢包率、刷新信道状态表并通过上述PDU发送到主单元。
蓝牙物理信道是一个时分双工的跳频信道，信道之间以彼此近似正交的跳频序列区分。信道使用伪随机跳频序列表示，频率在79个射频信道中随机跳变。每个微网使用唯一信道跳频序列，它是根据主单元蓝牙设备地址确定。信道以时隙为单位传输信息，在一个时隙(单时隙分组情况)或多个时隙(多时隙分组情况)内采用一个射频跳频点传输信息。频率跳变速度是1600跳/s。一个时隙的长度为625微秒。在时隙中主单元和从单元以时分复用方式，交替传输分组。主单元在偶数时隙开始传输分组，从单元仅在奇数时隙开始传输分组。一个分组传输时间可以占用一个时隙、三个时隙或五个时隙。传输某个分组期间，跳频保持不变。对于传输单时隙分组，使用的跳频由当前蓝牙时钟值导出。对于传输多时隙分组，跳频根据传输首时隙时钟值导出。传输多时隙分组后，传输下一分组的跳频也根据该分组首时隙时钟值确定。根据蓝牙标准规定，ACL链路可以占用一、三、五时隙传输数据，但是，目前在实际使用过程中，占用时隙方式是固定的。提出的这一个算法就是在满足上面这个条件的基础上，根据信道的情况采用延迟发送机制。具体如下：
(1)单时隙包处理机制
在发送该单时隙包之前，主单元先查看一下由信道评估机制产生的主从单元的信道状态表。如果当前主单元信道和下一时隙从单元信道只要有一个是不良信道，那么主单元就延迟到下一个偶数时隙来接着判断是否可以发送。只有这两个信道全是优良信道，该数据包才能在该时刻发送。
(2)三时隙数据包处理机制
在发送这个三时隙包之前，主单元先检查fk和fk+3是否都是优良信道，只有这两个频率都是优良信道，这个包才允许发送；如果fk是不良信道，这个三时隙的数据包就延迟到fk+2进行发送，在发送之前也要经过这样的判决；如果fk是优良信道，fk+3是不良信道，那么将数据封装成单时隙的数据包，然后判断fk+1是不是优良信道，如果是，进行发送，如果不是，那么就延迟到fk+2进行发送判决。
(3)五时隙数据包处理机制
五时隙包也采用近似的机制，如果fk和fk+5都是优良信道，这个包允许发送；如果fk是不良信道，这个五时隙的数据包就延迟到fk+2进行发送判决；如果fk是优良信道，fk+5是不良信道，那么首先将数据封装成三时隙的数据包，判断fk +3是不是优良信道，如果是，进行发送，如果不是，那么就将数据封装成单时隙的数据包，判断fk+1是否是优良信道，如果是，那么封装成单时隙包进行发送，如果fk+1和fk+3同样也为不良信道，那么就延迟到fk+2进行上面这种判决机制。
实施例2：本发明主要用在蓝牙模块的媒质接入控制层(即MAC层)，它可以作为一种MAC层接入机制。参照附图1。
第一部分为信道评估部分，蓝牙单元有79个信道，在每个信道频点分别测量蓝牙主从单元在此频点的丢包率，定义此处的丢包率为一段时间内在此频点上丢掉的包数除以在此频点上丢掉的包数与在此频点上成功接收的包数之和。此时，设定一个丢包率的门限值，当丢包率大于此门限时认为信道干扰严重，则此信道不可用。主单元的信道状况在从单元根据接收分组的丢包率来测量，从单元的信道状况在主单元根据接收分组的丢包率来测量，如表1、2是根据测量进行蓝牙主从单元信道状态的标注。表1为蓝牙主单元信道状态表：Mast_F0-Mast_F78为主单元信道，Mast_State[0]-Mast_State[78]为主单元信道状态，信道良好则信道状态为可用，否则信道状态为不可用。
表2为蓝牙从单元状态信道：Slave_F0-Slave_F78为从单元信道，Slave_State[0]-Slave_State[78]为从单元信道状态，信道良好则信道状态为可用，否则信道状态为不可用。
表1
| 信道 | Mast_F0 | Mast_F1 | … | Mast_F78 |
| 状态 | Mast_State[ 0] | Mast_State[ 1] | … | Mast_State[78] |
表2
| 信道 | Slave_F0 | Slave_F1 | … | Slave_F78 |
| 状态 | Slave_State[ 0] | Slave_State[ 1] | … | Slave_State[ 78] |
第二部分，由于蓝牙主从单元的发送信道频点都是由主单元控制，因此，从单元必须将主单元的最新测量的信道状态表通知主单元。为此，定义一个新的链路管理协议数据单元，如图1，用以携带主单元信道状态。从单元每隔一定时间，计算一次丢包率、刷新信道状态表并通过上述协议数据单元发送到主单元。
第三部分，又叫自适应包选择延迟算法，如图2，蓝牙主单元在发送数据之前先判断主单元信道状态，如果主单元信道不可用则延迟发送此数据。如果主单元信道可用，则判断此分组是几时隙分组，如果是单时隙分组，判断下一时隙从单元信道状态，如果信道良好，则发送，否则延迟发送；如果是三时隙分组，判断fk+3是否是优良信道(设当前蓝牙主单元信道为fk)，如果信道良好，则发送，否则将分组封装成单时隙的数据包，按单时隙方式处理；如果是五时隙分组，判断fk+5是否是优良信道[wyq4]，fk+5是不良信道，那么首先将数据封装成三时隙的数据包，按三时隙方式处理。
实施例3：一种自适应包选择延迟发送方法进一步包含信道评估的步骤：
步骤1：设定一个丢包率的门限值。
步骤2：在主单元测量从单元的信道状态，在从单元测量主单元的信道状态。
步骤3：分别在每个信道频点测量蓝牙主从单元在此信道频点的丢包率，在
此所定义的信道频点的丢包率为一段时间内在此频点上丢掉的包数除以在此频点上丢掉的包数与在此频点上成功接收的包数之和。
步骤4：当丢包率大于门限时认为信道干扰严重，标注此信道状态为不可用；
当丢包率小于门限时认为信道良好，标注此信道状态为可用。
步骤5：从单元通过发送携带最新测量的主单元信道状态表的链路管理协议数据单元通知主单元其信道的状况。
步骤6：主单元根据主从单元信道状态表来使用自适应包选择延迟发送方法。
实施例4：一种自适应包选择延迟发送方法进一步包含链路管理协议数据单元：此单元共有104个比特位，其中有79个比特位用于标识主单元信道状态，2个比特位预留，4个比特位用于标识链路管理协议数据单元分组本身，3个比特位用于标识在多个从单元时哪个从单元发送过来的链路管理协议数据单元，16个比特位用于循环冗余校验。
Claims (3)
1.一种自适应包选择延迟发送方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤1：根据信道评估表判断当前时隙主单元发送信道状况，如果信道质量较差，则此次发送延迟到下一对时隙继续判断；
步骤2：根据信道评估表判断如果当前时隙主单元发送信道状况良好，则判断此分组是几时隙分组；
步骤3：如果是单时隙分组，则继续根据信道评估表判断第二时隙信道状况，信道良好则发送，信道质量差则延迟到下一对时隙继续判断；
步骤4：如果是三时隙分组，则继续根据信道评估表判断第四时隙信道状况，信道良好则发送，信道质量差则将三时隙分组封装成单时隙分组转到步骤3进行操作；
步骤5：如果是五时隙分组，则继续根据信道评估表判断第六时隙信道状况，信道良好则发送，信道质量差则将五时隙分组封装成三时隙分组转到步骤4进行操作。
2.根据权利要求1所述的一种自适应包选择延迟发送方法，其特征是：包括信道评估的步骤：
步骤1：设定一个丢包率的门限值；
步骤2：在主单元测量从单元的信道状态，在从单元测量主单元的信道状态；
步骤3：分别在每个信道频点测量蓝牙主从单元在此信道频点的丢包率，在此所定义的信道频点的丢包率为一段时间内在此频点上丢掉的包数除以在此频点上丢掉的包数与在此频点上成功接收的包数之和；
步骤4：当丢包率大于门限时认为信道干扰严重，标注此信道状态为不可用；
当丢包率小于门限时认为信道良好，标注此信道状态为可用；
步骤5：从单元通过发送携带最新测量的主单元信道状态表的链路管理协议
数据单元通知主单元其信道的状况；
步骤6：主单元根据主从单元信道状态表来使用自适应包选择延迟发送方法。
3.根据权利要求1所述的一种自适应包选择延迟发送方法，其特征是有包含链路管理协议数据单元：此单元共有104个比特位，其中有79个比特位用于标识主单元信道状态，2个比特位预留，4个比特位用于标识链路管理协议数据单元分组本身，3个比特位用于标识在多个从单元时哪个从单元发送过来的链路管理协议数据单元，16个比特位用于循环冗余校验。
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