CN1738310A - 通过对无线设备的动态优先化来实现的协作共存 - Google Patents

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Abstract

介绍了在单个的CMOS集成电路上实施的用于无线通信设备的协作方案。通过提供可动态地更新的、多个优先级的协议,提供了通信类型之间的不同分化,并且通过在一个设备上的应用要求更大的吞吐量时对设备之间的优先级分配进行调整来减少响应时间(等待时间)。

Description

通过对无线设备的动态优先化来实现的协作共存
技术领域
本发明大体上涉及一种无线通信系统。在一个方面中,本发明涉及一种用于提供两个或多个无线通信设备之间的协作数据传输的方法及系统。
背景技术
已经知道存在着这样的通信系统,其可支持在无线的和/或有线的通信设备之间的无线和有线的通信。这种通信系统的范围涵括了国家的和/或国际的便携式电话系统到因特网到点对点的室内无线网络。各种通信系统根据一个或多个通信标准来构建,并由此而工作。例如,无线通信系统可根据一个或多个标准来工作,这些标准包括、但不限于IEEE802.11,蓝牙(BT),高级移动电话服务(AMPS),数字AMPS,全球数字移动电话系统(GSM),码分多址(C DMA),局部多点分配系统(LMDS),多通道多点分配系统(MMDS)和/或其变化。
根据无线通信系统的类型,无线通信设备(例如移动电话,双向无线通信设备,个人数字助理(PDA),个人计算机(PC),膝上型电脑,家庭娱乐设备,等等)直接地或间接地与其它无线通信设备进行通信。对于直接通信(也被称为点对点的通信)而言,参与其中的无线通信设备微调它们各自的接收器和发射器至相同的频道(例如无线通信系统的多个射频(RF)载波中的一个),并通过这些频道来进行通信。对于间接的无线通信而言,各无线通信设备通过所分配的通道直接与相关的基站(例如用于移动通信服务)和/或相关的接入点(例如用于室内或大厦建筑物内的无线网络)进行通信。为了完成无线通信设备之间的通信连接,相关的基站和/或相关的接入点通过系统控制器、通过公共切换的电话网络、通过因特网和/或通过一些其它的广域网而相互之间直接通信。
无线通信设备通常利用无线电收发器而相互间进行通信,无线电收发器(即接收器和发射器)可一体结合于无线通信设备中或者连接于其上。收发器通常包括数据调制级、一个或多个频率转换级以及功率放大器。数据调制级根据特定的无线通信标准将原始数据转换成基带信号。频率转换级将基带信号与一个或多个本机振荡相混合以产生RF信号。功率放大器将RF信号在通过天线发射之前进行放大。在直接转换的发射器/接收器中,直接进行基带信号与RF信号之间的转换。接收器通常连接到天线上,并包括有低噪声放大器,一个或多个频率转换级,滤波级和数据恢复级。低噪声放大器通过天线接收接入RF信号并将它们进行放大。频率转换级将放大后的RF信号与一个或多个本机振荡进行混合以将放大后的RF信号转换成基带信号或中频(IF)信号。滤波级对基带信号或IF信号进行滤波,以便将不想要的信号从基带信号中衰减掉以产生滤过的信号。数据恢复级根据特定的无线通信标准从滤过的信号中恢复原始数据。
随着无线通信设备使用的增加,许多无线通信设备包括有两个或多个无线电收发器,其中各无线电收发器遵循可用于本文所述示例性的通信系统中的多种无线通信标准中的任何一种,包括蓝牙,IEEE802.11(a)、(b)、(g)以及其它通信标准等等。例如,计算机可包括两个无线电收发器,其中一个用于与外部设备(例如键盘或鼠标)连接,另一个用于与无线局域网(WLAN)的接口进行连接。即使这两个无线电收发器遵循不同的无线通信标准,但它们占据相同的或类似的频谱,因此将会在接收接入信息包的能力方面相互干扰。例如,如果一个无线电收发器遵循蓝牙通信标准,而另一个遵循IEEE802.11(b)或IEEE802.11(g)通信标准,则这两个无线电收发器将在2.4千兆赫的频率范围内工作。在该示例中,如果蓝牙无线电收发器正在接收信息包而IEEE802.11无线电收发器开始发送信息包的话,则该发射可能会对蓝牙无线电收发器精确地接收信息包的能力造成干扰。类似地,如果IEEE802.11无线电收发器正在接收信息包而蓝牙无线电收发器开始发送信息包的话,则蓝牙无线电收发器所进行的发射可能会对IEEE802.11无线电收发器精确地接收信息包的能力造成干扰。另外,由IEEE802.11无线电收发器和蓝牙无线电收发器所进行的同时发射可能会造成干扰,从而破坏这一个或这两个发射。
试图解决该问题的在先技术已经采用了频域协作技术,例如自适应跳频(AFH),是设备性能的驱动器频级的协调。与AFH相关的一个缺点是互用性要求,要求所有的蓝牙设备必须能理解AFH技术。另一个难点是难以确定何时启动AFH技术。当通过MAC层的帮助将现有的802.11通道给予蓝牙设备并且AFH明确地跳过重叠通道时,还存在着频谱效率问题,在这里重叠通道在WLAN设备未进行发射时实际上可被重复使用。简而言之,AFH本身不能充分地防止来自同时传输或接收的干扰。另一尝试性的解决方案是时域协作技术(也被称为协作共存),其是采用了简单的优先化MAC层共存协议而在蓝牙设备与802.11设备之间实行的MAC水平的共存协议,因此两个或四个引线用于连接MAC模块,例如申请号为__(标题为“对等的无线通信冲突的解决方案”)的美国专利申请中所介绍,该专利申请通过引用而整体地结合于本文中。博通公司(Broadcom)的BCM4306和BCM94306的最初版本的产品还实施了两个简单的采用了两级优先级的有线共存协议。尽管标准的两个有线共存技术允许为特定的无线电设备(BT或WLAN)保持优先级,然而这种技术对于实时操作而言不是最优化的。
除了如上所述的用于通信收发器的计算要求的复杂性之外,对更高速率的通信系统的不断增长的需要提出了另外的性能要求以及用于通信系统的生产成本。为了降低成本,通信系统正不断增加地采用超大规模集成电路(VLSI)技术。通信系统的集成水平一直不断地增加,以便利用集成电路制造技术中的前沿技术的优势并因此而降低成本。这意味着,越来越复杂的通信系统在越来越小的集成电路中实现。由于成本和集成密度的原因,优选技术的CMOS。为此,数字信号处理(“DSP”)技术一般允许(与模拟技术相比而言)更高水平的复杂性以及更容易缩放至更微细几何尺寸的技术,以及优越的可测性和可制造性。
因此,需要一种方法和装置,其能够提供两个或多个共用频带的无线通信设备之间的合作,以便基本上消除因同时操作所导致的干扰。另外,还需要有一种方法和装置,其能够区分无线通信设备如蓝牙和802.11设备之间的竞争性数据传输优先次序。另外,需要有一种方法和装置,其能够协调竞争性的无线数据传输,使得不会破坏实时操作。还需要有一种更好的系统,其能够采用以集成电路形式来实施的电路来执行上述功能并克服这些困难。在阅读了本申请的其余部分并参考以下的附图和详细介绍之后,传统系统的更多的限制和缺点对于本领域的技术人员而言是显而易见的。
发明内容
一般而言,本发明提供了一种用于降低竞争性的无线通信设备之间的干扰的改进后的方法和系统。通过在MAC层采用多优先级的共存协议,可对设备上的吞吐量进行微细的调节和动态的更新,以便在不影响基于蓝牙或802.11的应用所需的等待时间和吞吐量要求的同时,降低或消除无线通信设备之间的干扰。这可以采用用于提高MAC水平的协调多个可编程优先级来实现,该协调根据根据设备的吞吐量要求而被动态地分配,该吞吐量要求可参照现行应用程序和/或用户所规定的性能要求而被确定。例如,提供了多优先级的共存协议来动态地保护实时人机交互设备(HID)通信(例如基于蓝牙的鼠标、键盘,等等)免受802.11的干扰。
根据本发明的各个实施例,提供了一种用于协调通信设备的可能发生的无线通信冲突的方法和装置,其通过采用多个动态更新的优先级水平来进行,该优先级水平可基于对正在设备上发射或接收的预定应用的检测来进行调节。在一个所选的实施例中,该通信设备包括无线收发器电路,每一电路具有已分配好的优先级指示。收发器电路上的数据接收/发送操作由各电路中的MAC层模块根据优先级指示的相对优先级来被指定或协调。在一个所选择的实施例中,MAC层模块通过优先级控制界面直接连接。例如,具有较高优先级的第一收发器电路比具有较低优先级的第二收发器电路设置成更容易进行接收/发送操作。然而,如果预定的应用(比如HID驱动器,音频/视频应用,或一些其他的实时数据信号)在第二收发器电路上发送或接收被检测到时,则其优先级增加或增大或最大化至第三优先级指示上,并且在第二收发器电路上根据第三优先级指示相对于第一优先级指示的相对优先级来接收或发射数据。通过这种技术,如果检测到了预定的应用或者用户规定的优先级被分配给第二无线电接口的话,则通信设备可协调第一无线接口设备(即WLAN或802.11设备)与第二无线接口设备(即蓝牙设备),以便动态地调整相对于第二无线接口的发射/接收优先级。
根据本发明的一个方面,在具有至少两个无线收发器电路的集成电路的无线通信设备中,提供了一种用于协调可能会存在冲突的无线通信的方法,包括:
将第一和第二优先级指示分别分配给第一和第二无线收发器电路,其中各优先级指示可从多个可得到的优先级指示中选出;
根据第一优先级指示相对于第二优先级指示的相对优先级来在第一无线收发器电路上接收或发射数据;
检测预定的应用,其设置成可在第二无线收发器电路上接收或发射数据;
当检测到预定的应用时,将第三优先级指示分配给第二无线收发器电路;和
根据第三优先级指示相对于第一优先级指示的相对优先级来在第二无线收发器电路上接收或发射数据。
优选的,该第一无线收发器电路包括MAC层模块,其直接连接到第二无线收发器电路的MAC层模块上,使得优先级指示可在MAC层模块之间传输。
优选的,第三优先级指示是最大的优先级指示,其可从多个可得到的优先级指示中得到。
优选的,第三优先级指示大于第二优先级指示。
优选的,第二无线收发器电路包括蓝牙应用,预定的应用包括人机交互设备驱动器。
优选的,根据第三优先级指示相对于第一优先级指示的相对优先级来在第二无线收发器电路上进行的接收或发射数据包括,如果第三优先级指示具有比第一优先级指示更高的优先级,则在第二无线收发器电路上接收或发射数据。
优选的,第一优先级指示包括用于第一无线收发器电路的用户规定的优先级指示,使得在相对于第二无线收发器电路的数据接收或发射中,第一无线收发器电路被给予优先级。
优选的,第一无线收发器电路包括WLAN无线接口设备,其中第二无线收发器电路包括蓝牙无线接口设备。
优选的,第一无线收发器电路包括第一蓝牙无线接口设备,其中第二无线收发器电路包括第二蓝牙无线接口设备。
优选的,第一无线收发器电路遵循蓝牙通信标准,第二无线收发器电路遵循IEEE802.11(b)或IEEE802.11(g)通信标准。
根据本发明的一个方面,提供了一种用于协调无线通信的装置,包括:
第一无线接口电路,其用于执行具有从第一多个优先级水平中选出的第一优先级水平的第一类无线通信的接收或发射操作;
第二无线接口电路,其用于执行具有从第二多个优先级水平中选出的第二优先级水平的第二类无线通信的接收或发射操作;
连接第一和第二无线接口电路的接口,用于在第一和第二无线接口电路之间发射优先级水平;和
用于与第一和第二优先级水平的相对优先级相关地来协调第一或第二无线接口电路的操作的控制器,所述控制器包括优先级水平调整逻辑电路,其用于响应检测到预定的状态而来调整优先级水平。
优选的,第一无线收发器电路遵循蓝牙通信标准,第二无线收发器电路遵循IEEE802.11通信标准。
优选的,控制器包括MAC层模块。
优选的,控制器包括第一无线接口电路中的第一MAC层模块,以及第二无线接口电路中的第二MAC层模块。
优选的,预定的状态包括对在第二无线接口电路上接收或发射实时数据的请求。
优选的,预定的状态包括在第二无线接口电路上所接收或发射的实时人机交互设备(HID)通信量,并且其中优先级水平调整逻辑电路增加了第二优先级水平。
优选的,预定的状态包括用于第二无线接口电路的所输入的用户规定的优先级水平,其中优先级水平调整逻辑电路响应检测用户规定的优先级水平而将第二优先级水平增加至第一优先级水平之上。
优选的,预定的状态包括正在第二无线接口电路上发射或接收的音频-视频通信量,使得控制器可通过将第二优先级水平调整至最大水平并将第一优先级水平调整至最小水平来保护第二无线接口电路免受第一无线接口电路的干扰。
根据本发明的一个方面,提供了一种用于实施动态协作协议的设备,包括:
用于发送或接收具有第一分配的优先级的第一无线信号的第一装置,其包括第一MAC层模块;
用于发送或接收具有第二分配的优先级的第二无线信号的第二装置,其包括第二MAC层模块;
如果在第二装置上检测到了实时人机交互设备(HID)通信时,用于将第二分配的优先级调整至高于第一分配的优先级的装置;和
用于连接第一和第二MAC层模块来协调第一和第二装置的吞吐量性能的装置,使得第一和第二装置中具有较高的分配的优先级的那一个被赋予较高吞吐量性能。
优选的,第二无线信号包括信息包信号,其中用于调整第二分配的优先级的装置估计信息包信号的各个信息包,以便检测是否在第二装置上存在实时人机交互设备(HID)通信。
本发明的目的、优点和其他独创的特征可以在下面的详细描述结合权力要求和附图中得到体现。
附图说明
图1是根据本发明的无线通信系统的示意性框图。
图2是根据本发明的无线通信设备的示意性框图。
图3是根据本发明的无线接口设备的示意性框图。
图4是根据本发明的天线节的实施例的示意性框图。
图5是根据本发明的由具有多个优先级水平提供的动态可编程的吞吐量选择的图示。
图6是根据本发明的用于在无线接口设备之间合作性地收发信息的方法的逻辑图。
图7是根据本发明的在主机设备的无线接口设备之间合作性地收发信息的图示。
具体实施方式
介绍了一种用于改进的无线通信系统的方法和装置。尽管在以下介绍中陈述了各种不同的细节,然而可以理解,本发明也可以没有这些具体细节而实施。例如,以框图形式而非详细地显示了所选方面,以便避免使本发明含糊不清。本文所提供的详细介绍的一些部分根据计算机存储器中的数据的算法或操作来提出。这些介绍和表示由通信系统领域中的技术人员来用于将他们的工作实体来介绍和传输给本领域的技术人员。一般而言,算法指的是得出所需结果的自给顺序的步骤,其中“步骤”指的是对物理量的操纵,物理量可以但并非必需地采取能够被存储、传输、组合、比较或操纵的电信号或磁信号的形式。通常的使用使将这些信号称为比特、值、元素、符号、字符、用语、数量等等。这些以及相类似的用语可相关联于合适的物理量并仅仅是应用于这些物理量上的方便标志。除非特别指出,否则从以下介绍中可以清楚,可以理解,在整个介绍中,采用用语如处理、计算、估计、显示等的讨论指的是计算机系统或类似的电子计算设备的动作和处理,这些系统或设备可操纵代表了计算机系统的寄存器和存储器内的物理、电子和/或磁量和/或将其转换成同样代表了计算机系统的存储器或寄存器或其它的这种信息存储、传输或显示设备内的物理量的其它数据。
图1显示本发明的可操作实施例的无线通信系统10。如图所示,无线通信系统10包括多个基站和/或接入点12、16,多个无线通信设备18-32和网络硬件部件34。多个无线通信设备18-32可以是膝上型的主机18和26,个人数字助理主机20和30,个人计算机主机32,便携式电话主机28和/或无线式键盘,鼠标设备或其它蓝牙设备22、24。无线通信设备的细节将参考图2-7来更详细地介绍。
如图所示,基站或接入点12、16通过局域网连接36、38而可操作地连接到网络硬件34上。网络硬件34(其可以是路由器、转换器、桥接器、调制解调器、系统控制器等)提供了用于通信系统10的广域网连接42。各基站或接入点12、16具有相关天线或天线阵列来与其区域内的无线通信设备进行通信。一般而言,无线通信设备向特定的基站或接入点12、16进行登记以便接收来自通信系统10的服务。对于直接连接(即点对点的通信),无线通信设备通过所分配的通道直接进行通信。与特定类型的通信系统无关,各无线通信设备包括内置的无线电设备和/或连接到无线电设备上。该无线电设备包括如本文所公开的高度线性放大器和/或可编程的多级放大器,以便提高性能,降低成本,减小尺寸,和/或增强宽频带应用。
图2是显示了应用于无线通信设备中的无线电设备的示意性框图,包括主机设备或模块50和至少一个无线接口设备,或者无线电收发器57、59。无线接口设备可以是主机设备50的内置部件或者是外部连接的部件。如图所示,主机设备50包括处理模块51、存储器52、外部设备接口54、55,输入接口58和输出接口56。处理模块51和存储器52执行一般而言由主机设备所发出的相应指令。例如,在便携式电话设备中,处理模块51根据特定的便携式电话标准来执行相应的通信功能。
对于来自无线接口设备59的接收到的数据(即入站数据),外部设备接口55将数据提供至处理模块51,用于进一步处理和/或路由至输出接口56。输出接口56提供了到达输出显示设备如显示器、监视器、扬声器等等上的连接,使得所接收的数据可得以显示。外部设备接口55还将来自处理模块51的数据提供至无线接口设备59上。处理模块51可通过输入接口58来接收来自输入设备如键盘、小键盘、麦克风等等的输出数据,或者自身生成数据。对于通过输入接口58来接收的数据,处理模块51可在数据上执行相应的功能和/或通过外部设备接口55而将其路由至无线接口设备59上。
无线电设备或无线接口设备57、59包括媒质定义访问控制协议(MAC)层模块、数字-模拟转换器(DAC)和模拟数字转换器(ADC),以及物理层模块(PHY)(其可包括DAC和ADC单元)。可以理解,无线接口设备中的模块通过通信处理装置和相关的存储器来实施,其中存储器用于存储和执行可用来控制对无线电网络中的物理传输媒质的访问的指令。外部设备接口54、55允许通过无线接口设备57、59来从一个或多个外部设备63、65中接收数据和将数据发送给该外部设备。各外部设备包括其自身的用于与主机设备的无线接口设备进行通信的无线接口设备。例如,主机设备可以是个人计算机或者膝上型计算机,外部设备65可以是头戴式耳机、个人数字助理、便携式电话、打印机、传真机、操纵杆、键盘、台式电话,或者是无线局域网的接入点。在该示例中,外部设备65是IEEE802.11标准的无线接口设备,外部设备63是蓝牙标准的无线接口设备。
在操作中,为了避免无线通信设备的两个或多个无线接口设备57和59之间的干扰,各个无线接口设备57和59的MAC层模块相互之间直接通信来交换多优先级的控制信号信息29,从而避免了通过相应的外部设备来进行无线电发射的同时传输和/或接收,如果这种同时传输或接收会造成干扰的话。如图所示,多优先级控制信号利用两个或多个引线或电线来进行交换,然而可以理解,如果采用了适当的发信号技术的话,则可以利用更多的或更少的连接来交换或发射控制信息。MAC层模块检测、调整和/或设定控制信息所用的方法可以通过包含在无线接口设备57、59中的处理模块或其它收发器模块来执行,或者也可以选择的通过主机设备50中的处理功能来执行。
图3是包含在无线接口设备(即无线电设备)60中的信号处理模块的示意性框图,包括主机接口62、数字接收器处理模块64、模拟数字转换器(ADC)66、滤波/衰减模块68、降频变换级70、接收器滤波器71、低噪声放大器72、发射器/接收器转换器73、本机振荡模块74、存储器75、数字发射器处理模块76、数字模拟转换器(DAC)78、滤波/增益模块80、混合升频变换级82、功率放大器84,以及发射器滤波模块85。发射器/接收器转换器73连接到天线节61上,其可包括两个天线86、89和一个天线转换开关87(如图4所示),其由两个无线接口设备共享并且还由发射器/接收器转换器73所规定的发射和接收路径来进一步共享。可选择的,天线节61可包括用于每一个无线接口设备的单独的天线(如直接连接线61a、61b所示),其中每一个无线接口设备的发射路径和接收路径共享天线。本领域的普通技术人员可以理解,天线可以是极化的、具有方向性的和/或在物理上是分开的,以便提供最小量的干扰。
再次参考图3,数字接收器处理模块61、数字发射器处理模块76和存储器75可以包括在MAC模块中,并且可根据特定的无线通信标准来执行数字接收器功能和数字发射器功能。数字接收器功能包括、但不限于数字频率变换、解调制、星座式去映射(constellation demapping)、解码和/或去扰频。数字发射器功能包括、但不限于扰频、编码、星座式映射(constellation mapping)、调制和/或数字基带频率变换。数字接收器和发射器处理模块64、76可采用共享的处理设备、单独的处理设备或多个处理设备来执行。这种处理设备可以是微处理器、微型控制器、数字信号处理器、微型计算机、中央处理器、现场可编程的门阵列、可编程的逻辑部件、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或任何可基于操作指令来操纵信号(模拟的或者数字的)的设备。存储器75可以是单个的存储设备或多个的存储设备。这种存储设备可以是只读存储器、随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、闪存存储器和/或任何可存储数字信息的设备。应当注意到,当处理模块64、76通过状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路来实施其一项或多项功能时,存储了相应操作指令的存储器可被嵌入到包括有状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路的电路中去。
当发送数据时,无线接口设备60通过主机接口62接收来自主机设备的输出数据94。主机接口62将输出数据94路由至数字发射器处理模块76,其对输出数据94进行处理以便根据特定的无线通信标准例如802.11(包括所有现有的或将来的版本)、蓝牙等等来生成数字传输格式的数据96。数字传输格式的数据96将是数字基带信号或数字低通IF信号,其中低通IF通常将处于一百千赫兹至若干兆赫兹的频率范围内。后续级将数字传输格式的数据转换成RF信号,并且可以如下所述来实现。数字模拟转换器78将数字传输格式的数据96从数字域转换至模拟域。滤波/增益模块80在将模拟信号的增益提供至混频级82之前对其进行滤波和/或调整。混频级82基于由本机振荡模块74所提供的发射器本机振荡时钟83而将模拟基带或低通IF信号直接转换成RF信号。可选择的,数字基带信号96可被直接转换成RF信号。功率放大器84放大RF信号以便产生输出的RF信号98,其由发射器滤波模块85来进行滤波。天线节61将输出的RF信号98发射至目标设备如基站、接入点和/或另一无线通信设备上。
当接收数据时,无线接口设备60通过天线节61来接收输入的RF信号88,该信号由基站、接入点和/或另一无线通信设备来发射出。输入的RF信号转换成数字接收格式的数据;该转换可如下所述地来实现。天线节61直接地或者通过发射/接收转换器73而将输入的RF信号88提供给接收器滤波模块71,其中接收器模块71对输入的RF信号88进行带通滤波。接收器滤波器71将滤波后的RF信号提供给低噪声放大器72,该放大器对信号88进行放大以便产生放大后的输入RF信号。低噪声放大器72将放大后的输入RF信号提供给混频模块70,混频模块基于由本机振荡模块74所提供的接收器本机振荡时钟81而将放大后的输入RF信号直接转换成输入的低通IF信号或基带信号。降频变换模块70将输入的低通IF信号或基带信号提供给滤波/增益模块68。滤波/增益模块68对输入的低通IF信号或输入的基带信号进行滤波和/或增益,以便产生滤波后的输入信号。模拟数字转换器66将滤波后的输入信号从模拟域转换至数字域,以便产生数字接收格式的数据90。可选择的,所接收的RF信号可被直接地转换成基带信号90。数字接收器处理模块64根据无线接口设备所执行的特定的无线通信标准来对数字接收格式的数据90进行解码、去扰频、去映射、和/或解调制,以便重新得到输入数据92。主机接口62通过外部设备接口(例如55)将重新得到的输入数据92提供给主机设备(例如50)。
可以理解的是,本文所述的图2所示的无线通信设备可采用一个或多个集成电路来实施。例如,主机设备50可以在一个集成电路上实施,数字接收器处理模块64、数字发射器处理模块76和存储器75可实施于第二集成电路上,无线电设备60和/或天线61的其余部件可以实施于第三集成电路上。作为另一示例,无线电设备60可以实施于单个的集成电路上。还作为另一示例,主机设备的处理模块51和数字接收器和发射器处理模块64和76可以是实施于单个集成电路上的共用处理设备。另外,存储器52和存储器75可以作为处理模块51和数字接收器和发射器处理模块64和76的共用处理模块,而实施于单个的集成电路上和/或实施于相同的集成电路上。在一个所选的实施例中,本发明第一次显示了用于具有多优先级水平的竞争性无线电信号(例如802.11a/b/g和蓝牙信号)的全面集成的单芯片共存解决方案,其中可响应于用户输入、所检测到的应用要求和其它输入来对优先级的分配进行动态更新,以便在面对可能存在的冲突性传输中达到或保持用于给定无线接口设备的通信要求,所有这些都实施于作为单芯片收发器无线电设备的一部分的CMOS(互补型金属氧化物半导体)中。
本发明可通过使用允许提高设备操作的MAC协调的动态的多优先级水平来控制收发事件来降低或消除冲突,从而使无线通信设备(例如蓝牙设备和WLAN设备)相互之间进行通信。图5图示地描述了不同的信号控制排列(例如53a-53j),其可通过使用多个动态可选择的优先级水平来得到以用于选择。根据本发明,最初选择的控制信号(例如53b)被用于分配两个无线电设备(例如WLAN设备65和蓝牙设备63)之间的接收和/或发射的优先级,但当对于蓝牙设备63要求更高的吞吐量时,可以将控制信号调整至另一控制信号(例如53h)。通过对试图通过无线接口设备来进行数据的发射或接收的当前有效的应用(或其吞吐量要求)的检测,并通过经由特定的无线协议来接收的具体指令,或者任何其它的可以内许不同优先级或传输性能的数据传输状态,就可以通过清楚的用户选择来促成控制信号的改变。可以理解到,可以多种不同的方式来对控制信号进行动态的调整,包括响应于用户输入,在预定的事件或状态下,在一个信息包一个信息包的基础上,或者在允许特定无线传输的性能要求的变化可被检测到和可被适应的任何其它基础上,来进行周期性的调整。
无论是被实施为两个有线接口或四个有线接口(如图2中的多优先级控制线29所示),还是被实施为任何其他类型的接口,本发明都在这些接口、电线或引线上使用控制信号,以便在无线设备中的MAC层之间交换多级水平的优先级信息。例如,一个接口可用于为每一个设备提供四级水平的优先级,最高级别的优先级是“00”,最低级别的优先级是“11”。通过设定或编程这些优先级水平的值(例如00/11 53a),其中一个设备(例如WLAN设备65)将可通过MAC层设置成用于最大吞吐量。在另一极端情况下,不同的优先级水平信号(例如11/00 53j)最大化了用于其他设备(例如BT设备63)的吞吐量。因此,优先级信息的不同组合可被用于在MAC控制中提供更大的间隔尺寸,其可用于使这两个连接的性能最优化。
如图5所示,本发明的多优先级协议与简单的基于优先级的协议相比,允许通信类型之间的不同分化。结果是,不仅是吞吐量,而且还有响应时间(等待时间)可统计地得以保证。该能力使得可以在同一膝上型计算机上一同设置基于蓝牙的HID设备和802.11设备,并且可以在一个设备上的应用要求更大的吞吐量时调整设备之间的优先级分配。因此,对优先级分配的改进可利用可编程的优先级水平来为优先级提供动态的控制,其可用于保护实时HID通信设备(例如基于蓝牙的鼠标、键盘,等等)免受WLAN(例如802.11信号)的干扰。
除了提供多个优先级水平的组合之外,用于给定的无线接口设备的优先级水平可以在一个信息包一个信息包的基础上进行动态的调整,从而允许设置更优越的控制和改进的性能。例如,通过使用动态的多优先级水平,用于第一设备(例如蓝牙设备)的连接时间可通过将高优先级分配至给设备上来得到减少。通过该尝试途径的一个示例,可以减少到达蓝牙设备的HID断开信号与到达第二WLAN设备的字符传输等待时间的开始之间的等待时间。
在一个所选择的实施例中,处理模块(例如64、76)可用于在MAC模块之间产生和交换优先级信息。可选择的,主机设备50可利用算法或其它处理技术来产生和分配多优先级水平的信息,以便规定基于一个信息包一个信息包的基础上的优先级水平。不管在那里进行处理,信息包优先级都可被规定为是可允许或要求不同的优先级或传输性能的任何数据传输状态的函数,不管是由用户输入还是在检测到当前正在进行的应用(或其吞吐量要求)或所接收的与特定无线协议相关联的专用指令时被检测到或被促成时都是如此,这些专用指令例如是同步面向连接链路(Synchronous Connection-Oriented,SCO)的指令,人机交互设备(HID)指令,或者是链路管理协议(Link Manager Protocol,LMP)指令。优先级还可被定义为服务质量(QoS)的函数,例如接近轮询间隔的时间(Tpoll),或者作为连接保持信息包的函数。在一个所选择的实施例中,由主机堆栈基于正在无线通信设备上运行的应用、基于使用中的轮廓、基于远端能力(remote side capabilities)和其它与无线应用相关联的信息来选择优先级分配和/或调整的算法。
在一个所选择的实施例中,一个或多个优先级生成算法可以储存在电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)中的无线接口设备(例如59、57)上,并且可借助于用无线电的固件更新(OTAFU)来进行配置,并且主机应用可用于控制算法的选择。算法或固件还可存储于单片RAM中,其可由主机驱动器软件来进行装载或配置。通过这种方式,通信计划可存储于主机设备上或者由其进行处理,并可用于控制无线通信设备例如WLAN设备和蓝牙设备之间的通信冲突。例如,本发明可用于提供用于各SCO连接的独有的优先级。
现在回到图6,图中显示了一种用于在无线接口设备之间进行合作性信息收发的方法。该步骤始于步骤100,其中每一个无线接口设备利用控制信息(其已经在如下所述的步骤96、108或110中规定过)并通过从多个可得到的优先级水平中进行选择来将设备优先级分配给无线接口设备。在步骤102中,其中至少一个无线接口设备将已经区分优先次序的发射/接收状态信息指示提供给另一无线接口设备,例如通过使用优先级控制信号29。例如,可根据蓝牙通信标准来收发数据信息包的其中一个无线接口设备发射相对较低的优先级状态指示,而可根据IEEE802.11标准来收发数据信息包的另一无线接口设备发射相对较高的优先级状态指示。
在步骤104中,根据设备的相对优先级来对优先级状态指示进行处理以便控制和消除冲突,在步骤106中,无线接口设备根据对优先级状态指示的处理来发射或接收信息包。例如,处理过程(步骤104)可以判定具有较高优先级状态的第一无线接口设备什么时候正在或将要接收输入的信息包。这可通过无线接口设备中的处理模块来进行判定,该处理模块可将其自身的优先级水平与由其他无线接口设备利用控制信号接口29来传输的优先级水平来进行比较。通过比较本地的和所检测到的优先级状态指示,可以对发送和接收进行控制以便将优选或优先级给予较高优先级的设备。例如,在原子顺序开始时,本地设备可以通过检查来自对等设备的优先级状态指示(或者控制信息)并判定本地设备是否可根据以下规则来执行其事务处理来对优先级进行比较,其中这些规则如下:
(1)如果对等的优先级状态指示高于本地的优先级状态指示的话,则用于本地设备的原子顺序被延迟至下一次的出现时间。
(2)如果对等的优先级状态指示低于本地的优先级状态指示的话,则用于本地设备的原子顺序被发射或接收(根据具体情况而定)。
(3)如果对等的优先级状态指示等于本地的优先级状态指示的话,则利用传输协议(例如随机化的收发操作)来对用于本地设备的原子顺序进行发射,该传输协议允许本地的和对等的设备共享传输通道或由本地设备在百分之五十的时间里给予原子顺序的处理以优先级。
当然,也可以使用其它优先化处理方案。例如,一个设备可以被给予优先级,如果其优先级状态指示等于或大于对等设备的优先级状态指示的话;并且如果其优先级状态指示低于对等设备的优先级状态指示的话,该设备也可以被给予较低的优先级。
如果优先级状态指示处理表明具有较高优先级状态指示的第一无线接口设备正在或者将要接收输入的信息包的话,则在步骤106上,其它无线接口设备将推迟对输出信息包的传输,直到第一无线接口设备完成接收了输入信息包为止。可以理解的是,为了使一个无线接口设备正在接收信息包的时间最少并因此减少等待时间的话,则可以根据特定的无线通信标准来对输入信息包和输出信息包的信息包大小进行最优化。
如果输出信息包的发射不会与输入信息包的接收相互干扰的话,则在步骤106中,其它无线接口设备可以在接收输入信息包的同时来发射输出信息包。例如,状态指示的处理可以表明其它无线接口设备遵循蓝牙标准并且可适应性地调整其频率跳跃顺序以便减低对其他无线接口设备的干扰,在这种情况下就没有干扰的存在并且这两种设备可以同时地操作。
在用于两个无线接口设备发射输出信息包的优先级状态指示的处理的另一个示例中,较低优先级的第一无线接口设备判定(在步骤104中)较高优先级的第二无线接口设备正在发射输出消息。在这种情况下,除非干扰是最小的,否则第一无线接口设备(在步骤106中)将推迟输出信息包的发射,直到第二无线接口设备完成发射输出信息包为止,在这种情况下,这两个设备可以同时地发射。然而,如果用于第一无线接口设备的优先级状态指示增加至第二无线接口设备之上(例如如本文所述的当已经检测到用于第一设备的信息包数据被用于低的等待时间的实时应用时),则在步骤106中,第一设备在第二设备上的发射被推迟的同时来进行发射。
如图6所示,用于分配设备优先级的控制信息可以是用户指定的(如步骤96中所示)。例如,用户可以输入控制信息来设置其中一个无线电设备(例如,正在传输音频的或视频的数据或一些其它实时应用的蓝牙设备)为与另一设备相比具有高的吞吐量。作为步骤96的另一示例,用户可能希望通过WLAN设备来加速数据下载操作,在这种情况下,用户可以指定,用于WLAN设备的无线接口设备具有较高的或甚至是最高的优先级。
作为附加或者作为另选的,可以通过监测正在无线接口设备上运行的传输活动或应用来动态地或自动地更新优先级的分配(步骤108),然后根据所检测到的活动来调整控制信息(步骤110)。例如,在检测到(在步骤108中)预定的应用(例如人机交互设备(HID)应用)正传输到第一无线接口设备(例如蓝牙设备)中或者正在从中传输出的时候,控制信息则可以调整(在步骤110中)来给予第一无线接口设备较高的优先级。可以响应于其它系统事件(例如检测到BT指令、信息包维持要求等等)来进行控制信息的调整,以便通过调整设备优先级来提供实时的吞吐量。根据设计人员的偏爱,可以周期性地、响应于用户输入地、在预定的事件或状态下、在一个信息包一个信息包的基础上、或者在允许特定无线电传输的性能要求的变化可被检测到和可被适应的任何其它基础上,来进行调整。
可以理解到,监测和调整步骤108、110可以实施为一系列不连续的处理操作或可以被合并成单独的一个程序操作。另外,可以遵循多种调整协议以便改变控制信息。例如,当在步骤108中检测到预定状态时,可以在步骤110中进行控制信息的调整,以便为触发调整的无线接口设备提供最大的优先级。作为另选的,增量技术可以用于一次一级或多级水平地来递增式增大触发调整的无线接口设备的优先级。作为另一个另选的,用于无线接口设备的性能的目标或阈值水平可以被建立,从而控制信息在步骤110中调整,以便响应于所检测到的设备性能来追踪到目标或阈值水平。可以根据用户或设计人员的偏爱来选择其它的调整算法,以便在面临动态的应用和传输要求的时候提高整体的无线传输性能。
图7是显示了可协调与两个外部无线设备(例如图2中的所示的63和65)的通信的、与主机设备(例如图2中所示的50)相关联的无线接口设备(例如图2中所示的57和59)的图。无线接口设备57和59以及外部无线设备63和65可以采用任何类型的标准的无线通信标准来进行通信,这些无线通信标准包括但不限于IEEE802.11(a)、(b)、(g),蓝牙,GSM,CDMA,TDMA,LMPS,或者MMPS。外部设备63和65可以使用相同的或不同的无线通信标准。当外部设备63和65使用占据了相同的或相类似的频谱的标准时,可以会发生同时通信之间的冲突。换句话说,当这两个外部设备都正在与无线接口设备57和59通信时,它们各自的通信可能会干扰其它的通信,从而降低了用于一个或这两个通信的服务质量。
为了解决这种冲突,无线接口设备57和59利用可动态地编程的多优先级水平66来协调与它们各自的外部设备63和65的通信。如图7中的附表所示,当产生冲突时,无线接口设备57和59具有许多种解决方案。例如,当无线接口设备57和59两者需要同时将信息包传输给它们各自的外部设备63和65(即任何重叠的传输)时,无线接口设备57和59就判断同时传输是否会造成可以损害其中一个或两个传输的足够大的干扰。如果不是的话,则不要求进行变化,并且无线接口设备57和59可以同步地进行传输。
然而,如果存在足够大的干扰的话,则无线接口设备对用于每一个设备的多优先级水平的信息66进行处理,以便通过推迟其中一个传输相对于另一个传输的传输来避免同时传输,从而解决了冲突问题,如果需要的话,可以降低用于同时传输的其中一个或两者的传输功率,调整遵循蓝牙通信标准的无线接口设备57或59的频率跳跃和/或调整对于设备的优先级的分配。
无线接口设备57和59可以基于优先级协议、主机协议、默认机理、特别的机理,或者用户规定的考虑到了分配给设备的各自的优先级的指令,来推迟传输,其中每一个设备优先级可以从多个(至少三个)可动态编程的优先级水平中选择出。本质上,对同时传输的推迟去掉了同步性,使得在任何给定的时间只有一个传输正在进行。可以通过传输的等同的或不平衡的参差调谐或者通过允许其中一个通信可以在另一个通信进行之前得以完成,从而来建立推迟。例如,主机协议可以禁止同步通信。同样,通过首先被初始化的其中一个设备来进行的通信将在通过另一个外部设备来进行通信之前被完成。作为同时传输的推迟的另一个示例,优先级协议可以指定用户界面的无线设备(例如无线电键盘,鼠标等等)具有优于数据传输的外围无线电设备(例如PDA,下载数据至便携式电话,打印机等等)的优先级。优先级协议还可以使实时通信(例如声音、音频和/或视频数据)比数据传输通信更具有优先级。另外,优先级协议可以指示同步传输是否是参差调谐的还是顺序的。用户指定的优先级表可以基于外部设备的类型。例如,用户可以使通过他或她的PAD来进行的通信具有比其他任何类型的通信具有更高的优先级,其次是通过移动电话来进行的通信的优先级,等等。通过这种方式,可以根据用户的偏爱来定制冲突的解决方案。
如本文所述,两个传输设备之间的优先级可以在其中一个设备正在传输来自要求有实时数据的应用、例如音频或视频应用的数据时进行动态的调整。除了提升用于无线设备处理实时应用等等的优先级之外,还可以在一旦检测到不再运行或要求有实时数据应用时降低优先级水平。例如,一旦高吞吐量应用结束了之后,无线电设备可以回到目标的或默认的优先级方案。
还如图7中的附表所示,当一个无线接口设备可能正在传输数据而另一无线接口设备可能正在接收数据的过程中产生冲突时,无线接口设备判断同步的传输和接收是否会造成重大的干扰。如果不会的话,则可以进行同步的传输和接收。然而,如果产生了重大干扰的话,则无线接口设备可以通过使用主机协议和/或优先级协议来推迟传输以避免同步,推迟接收以避免同步,降低发射功率或调整蓝牙设备的频率跳跃,从而来解决冲突。另外,可以响应于所检测到的状态,例如当前活动状态或所检测到的用于无线设备的吞吐量要求来调整设备优先级,从而使一个设备的接收优先级比另一设备的发射优先级更高,或者反之依然。
当在同步接收的过程中产生冲突时,无线接口设备判断这种同步是否会造成重大的干扰。如果不会的话,则对同步接收进行处理。然而,如果会存在重大干扰的话,则其中一个接收操作被推迟以避免同步,或者可以对其中一个外部设备发出指令以便降低其传输功率。另外,可以响应于所检测到的状态,例如当前活动状态或所检测到的用于无线电设备的吞吐量要求来调整设备优先级,从而使一个设备的接收优先级比另一个设备的接收优先级更高。
根据本发明,控制信息(例如图2中的多优先级控制29)可以采用四线接口或控制而在无线接口设备57和59的MAC模块之间传递,尽管两线的接口提供了改进的引线计数特征。可以被实施的两线或四线的优先级协议的示例在申请号为____(标题为“对等的无线通信冲突解决方案”,该专利申请通过引用而整体地结合于本文中)美国专利申请中进行了介绍。在所选择是实施例中,本发明提供了用于监测给定无线通信设备的传输要求和改变优先级分配的调整机理,以便给予无线通信设备以适当的优先级(以及所得到的吞吐量性能)以满足该设备所用的传输要求。
如本文所述以及如以下权利要求所述,提供这样的一种方法和装置,用于利用多级优先级水平来为无线接口设备提供可动态地更新和调整的共存协议,以便响应于变化中的传输状态或要求来选择性地调整设备吞吐量。响应于用户指定的要求和/或响应于对正在无线电设备上执行的预定应用或指令的检测,该新技术可以用于调整设备的传输性能。在一个实施例中,可以通过控制用于外围设备和网络的MAC模块来调整使用从多个可得到的优先级水平中选择出的成对的优先级水平的两个设备的优先级,从而使膝上型计算机可以与至少一个蓝牙外围设备和一个WLAN网络设备进行无线通信。例如,WLAN通常可以被在这两个设备之间给予优先级,但是当HID应用在蓝牙设备上运行时,可以采用于MAC层之间传输的控制信息来调整相对的优先级以便增加蓝牙设备的优先级,或者使蓝牙设备的优先级高于WLAN设备。
可以理解,本发明可以实施于计算机可存取的媒质中,包括代表了包含于本文所述系统中的电路的一个或多个数据结构。一般而言,计算机可存取的媒质可以包括存储媒质,例如磁性的或光学的媒质,如磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、易失性存储器或非易失性存储器例如RAM(例如SDRAM、RDRAM、SRAM等等)、ROM、PROM、EPROM、EEPROM等等,以及可通过传输媒质或信号如电信号、电磁信号或数字信号来存取的媒质,或者可通过通信媒质如网络和/或无线连接来进行传输的媒质。例如,计算机可存取的媒质上的电路的数据结构可以通过程序来读取和直接地或间接地使用,以便实施包括本文所述电路在内的硬件。例如,数据结构可以包括硬件功能的一个或多个行为级的描述或者寄存器传输级(RTL)的描述,其以高级设计语言(HDL)如Verilog或者VHDL来表示。该描述可以通过合成工具来读取,合成工具可综合这些描述以便产生包括有来自合成库的门电路列表的一个或多个连线表。连线表包括一组门电路,其还代表了包括有电路的硬件的功能。连线表然后可被进行设置和路由以便产生描述了将被施加到屏蔽上的几何形状一个或多个数据组。该屏蔽然后可以用于不同的半导体制造步骤中去,以便产生对应于电路的一个或多个半导体电路。作为另选的,根据需要,计算机可存取的媒质上的数据结构可以是连线表(具有或者没有合成库)或者数据组。在另一个选择中,数据结构可以包括示意性程序的输出,或者从中产生的连线表或数据组。尽管计算机可存取的媒质可包括本发明的代表,然而其它实施例可包括无线通信设备、收发器电路和/或包含于其中的处理模块的任何部分的代表。
尽管已经结合优选实施例来介绍了本发明的系统和方法,然而这并不意味着试图将本发明限定为所描述的特定形式,相反,本申请旨在试图覆盖可包含在所附权利要求所定义的本发明的精神和范围内的这种另选、改进和等同物,因此本领域的技术人员应当理解,他们可以在不偏离本发明的精神和范围的同时以其最广义的形式来进行各种不同的改变、替换和变化。

Claims (10)

1.在具有至少两个无线收发器电路的集成电路的无线通信设备中,一种用于协调可能会存在冲突的无线通信的方法,所述方法包括:
将第一和第二优先级指示分别分配给第一和第二无线收发器电路,其中各所述优先级指示可从多个可得到的优先级指示中选出;
根据所述第一优先级指示相对于所述第二优先级指示的相对优先级来在所述第一无线收发器电路上接收或发射数据;
检测预定的应用,其设置成可在所述第二无线收发器电路上接收或发射数据;
当检测到预定的应用时,将第三优先级指示分配给所述第二无线收发器电路;和
根据所述第三优先级指示相对于所述第一优先级指示的相对优先级来在所述第二无线收发器电路上接收或发射数据。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一无线收发器电路包括MAC层模块,其直接连接到所述第二无线收发器电路的MAC层模块上,使得所述优先级指示可在所述MAC层模块之间传输。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第三优先级指示是最大的优先级指示,其可从多个可得到的优先级指示中得到。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第三优先级指示大于第二优先级指示。
5.一种用于协调无线通信的装置,所述装置包括:
第一无线接口电路,其用于执行具有从第一多个优先级水平中选出的第一优先级水平的第一类无线通信的接收或发射操作;
第二无线接口电路,其用于执行具有从第二多个优先级水平中选出的第二优先级水平的第二类无线通信的接收或发射操作;
连接第一和第二无线接口电路的接口,用于在第一和第二无线接口电路之间发射优先级水平;和用于与所述第一和第二优先级水平的相对优先级相关地来协调所述第一或第二无线接口电路的操作的控制器,所述控制器包括优先级水平调整逻辑电路,其用于响应检测到预定的状态而来调整优先级水平。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述第一无线收发器电路遵循蓝牙通信标准,所述第二无线收发器电路遵循IEEES02.11通信标准。
7.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述控制器包括MAC层模块。
8.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述控制器包括所述第一无线接口电路中的第一MAC层模块,以及所述第二无线接口电路中的第二MAC层模块。
9.一种用于实施动态协作协议的装置,所述装置包括:
用于发送或接收具有第一分配的优先级的第一无线信号的第一装置,其包括第一MAC层模块;
用于发送或接收具有第二分配的优先级的第二无线信号的第二装置,其包括第二MAC层模块;
如果在所述第二装置上检测到了实时人机交互设备HID通信时,用于将所述第二分配的优先级调整至高于所述第一分配的优先级的装置;和
用于连接所述第一和第二MAC层模块来协调所述第一和第二装置的吞吐量性能的装置,使得所述第一和第二装置中具有较高的分配的优先级的那一个被赋予较高吞吐量性能。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述第二无线信号包括信息包信号,其中用于调整所述第二分配的优先级的装置估计信息包信号的每一个信息包,以便检测是否在所述第二装置上存在实时人机交互设备HID通信。
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